Brevet FR3035154A1 — publié le 20161021

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des enceintes à huile de palier à roulement pour turbomachine. Elle concerne plus précisément un dispositif permettant d'assurer une étanchéité d'une telle enceinte par rapport à une enceinte à air voisine. De façon connue, une turbomachine comprend un certain nombre de paliers à roulement qui sont destinés à supporter en rotation les arbres de rotor de la turbomachine, notamment par rapport à un support fixe lié au carter de celle-ci. En fonctionnement, de l'huile est typiquement injectée sur les roulements de ces paliers de façon à les lubrifier et à les refroidir. Pour éviter que de l'huile ne se répande dans tout le moteur, il est nécessaire de confiner les paliers à roulement à l'intérieur d'enceintes à huile et d'assurer une étanchéité de ces enceintes à huile par rapport à des enceintes à air voisines du moteur qui doivent être exemptes d'huile. Plus précisément, certaines enceintes à huile sont délimitées entre l'arbre de rotor supporté en rotation par le palier à roulement et un couvercle annulaire solidaire d'un support fixe lié au carter de turbomachine et disposé autour de l'arbre de rotor. Un joint annulaire dynamique est généralement positionné entre l'arbre de rotor et le couvercle pour assurer une étanchéité entre l'enceinte à huile et une enceinte à air voisine de cette dernière. Typiquement, le joint dynamique est monté à l'intérieur d'un flasque lui-même fixé sur le couvercle par l'intermédiaire d'une pluralité de vis de fixation. Une telle configuration présente néanmoins certains inconvénients. En particulier, les têtes de vis de fixation du flasque sur le couvercle se trouvent sur le trajet de circulation de l'huile injectée dans l'enceinte à huile pour lubrifier et refroidir les roulements du palier, avec le risque d'occasionner des éclaboussures d'huile et un ruissellement de l'huile pouvant engendrer des fuites vers l'enceinte à air voisine. Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour objet un dispositif 35 d'étanchéité pour enceinte à huile de palier de turbomachine qui ne présente pas les inconvénients précités. 3035154 2 Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un dispositif d'étanchéité comprenant un arbre de rotor, un couvercle annulaire solidaire d'un carter de turbomachine et disposé autour de l'arbre de rotor pour délimiter avec celui-ci une enceinte à huile destinée à 5 recevoir un palier supportant en rotation l'arbre de rotor par rapport au carter de turbomachine, un joint labyrinthe monté sur l'arbre de rotor en regard d'une extrémité du couvercle, un flasque annulaire monté à l'intérieur du couvercle, un joint annulaire dynamique intercalé radialement entre le flasque et l'arbre de rotor, et une clé de blocage axial 10 du flasque à l'intérieur du couvercle comprenant au moins un verrou traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur d'une gorge pratiquée dans le couvercle. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est remarquable notamment en ce qu'il est dépourvu de vis pour la fixation du flasque sur 15 le couvercle. En effet, cette fixation est assurée grâce à la clé de blocage qui comprend un verrou traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur d'une gorge (pouvant être une gorge annulaire ou une encoche) pratiquée dans le couvercle. L'absence de vis évite ainsi tout risque d'occasionner des éclaboussures d'huile et tout 20 ruissellement d'huile pouvant engendrer des fuites vers l'enceinte à air voisine. Selon un mode de réalisation, la clé de blocage axial comprend une épingle élastique qui est logée à l'intérieur du flasque et munie d'un verrou traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à 25 l'intérieur de la gorge pratiquée dans le couvercle, et des moyens pour verrouiller l'épingle élastique à l'intérieur du flasque. Dans ce mode de réalisation, la clé de blocage axial peut comprendre au moins un loquet solidaire de l'épingle élastique et destiné à venir se loger radialement dans un trou pratiqué dans le flasque pour 30 verrouiller l'épingle élastique à l'intérieur du flasque. Alternativement, la clé de blocage axial peut comprendre au moins un ergot monté radialement en force dans un trou pratiqué dans le flasque et venant en butée radiale contre l'épingle élastique pour verrouiller celle-ci à l'intérieur du flasque. Selon un autre mode de réalisation, la clé de blocage axial comprend une épingle rigide logée à l'intérieur du flasque et munie d'un 3035154 3 verrou traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur de la gorge pratiquée dans le couvercle, et une épingle souple de maintien de l'épingle rigide à l'intérieur du flasque. Dans cet autre mode de réalisation, l'épingle souple de maintien 5 peut venir en butée circonférentielle contre l'épingle rigide et comprendre des bossages faisant saillies radialement vers l'extérieur et destinés à venir bloquer par expansion l'épingle souple de maintien à l'intérieur du flasque. De même, l'épingle souple de maintien peut comprendre un verrou traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à 10 l'intérieur de la gorge pratiquée dans le couvercle. Dans ce cas, le verrou de l'épingle rigide et le verrou de l'épingle souple de maintien sont de préférence diamétralement opposés l'un à l'autre, ce qui améliore le blocage axial du flasque à l'intérieur du couvercle. De préférence, le flasque comporte, au niveau d'une extrémité 15 amont, un épaulement faisant saillie radialement vers l'extérieur et axialement vers l'amont par rapport au couvercle. L'invention a également pour objet une turbomachine comprenant au moins une enceinte à huile de palier munie d'un dispositif d'étanchéité tel que défini précédemment. 20 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout 25 caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention dans son environnement ; - la figure 2 est une vue de côté d'une clé de blocage axial du dispositif d'étanchéité selon un mode de réalisation de l'invention ; 30 - la figure 2A est une vue partielle montrant une variante de réalisation du blocage de la clé du dispositif d'étanchéité de la figure 2 ; - les figures 3 à 5 sont des vues de côté d'une clé de blocage axial du dispositif d'étanchéité selon d'autres modes de réalisation de l'invention ; et 35 - la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 5. 3035154 4 Description détaillée de l'invention La figure 1 représente de façon schématique et partielle une enceinte à huile 2 de palier de turbomachine à laquelle s'applique l'invention. 5 Cette enceinte à huile 2 est délimitée, du côté intérieur, par un arbre de rotor 4, et du côté extérieur par un couvercle annulaire 6 qui est solidaire d'un support fixe lié au carter de la turbomachine et qui est disposé autour de l'arbre de rotor 4. Cette enceinte à huile 2 renferme un palier 8 comprenant une 10 pluralité d'éléments roulant 10 engagés entre une bague interne 12 montée sur l'arbre de rotor 4 de la turbomachine et une bague externe 14 solidaire d'un carter de la turbomachine (non représenté sur la figure). Par ailleurs, de l'huile est injectée dans l'enceinte à huile 2 afin de lubrifier et de refroidir les éléments roulant 10 du palier. A cet effet, de 15 l'huile circule d'amont vers l'aval à l'intérieur de conduits axiaux 16 réalisés le long de l'arbre de rotor 4 et débouchant radialement, d'une part au niveau des éléments roulant 10 en traversant la bague interne 12 du palier, et d'autre part en aval de ce dernier au niveau d'un « lance-goutte » 18 destiné à centrifuger l'huile de refroidissement d'un joint 22 20 vers le plus grand rayon interne à l'enceinte à huile et à dévier les particules d'huile en dehors du dispositif d'étanchéité décrit ci-après (le trajet de l'huile est illustré par des flèches sur la figure 1). En aval du lance-goutte 18, l'enceinte à huile 2 comprend un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention destiné à assurer une 25 étanchéité de cette enceinte à huile par rapport à une enceinte à air 20 voisine qui doit être exempte d'huile. A cet effet, le dispositif d'étanchéité selon l'invention comprend notamment un joint annulaire dynamique 22 qui est associé à une surface tournante 24 du lance-goutte 18 porté par l'arbre de rotor 4. 30 Typiquement, ce joint dynamique 22 est composé de segments d'anneau en carbone et la surface portante 24 est traitée pour améliorer le glissement segments/piste. Le joint dynamique 22 est maintenu dans un flasque annulaire 26 lui-même monté à l'intérieur du couvercle 6. Le flasque 26 présente 35 une partie 26a de section en forme de L qui reçoit le joint dynamique 22 et qui se prolonge vers l'aval par une collerette annulaire 26b. 3035154 5 Le flasque 26 est monté avec un ajustement glissant à l'intérieur du couvercle 6. La partie 26a à section en forme de L présente, du côté extérieur, des gorges recevant des joints toriques 28 destinés à assurer une étanchéité avec le couvercle 6. 5 Par ailleurs, le flasque 26 est bloqué axialement à l'intérieur du couvercle 6 par l'intermédiaire d'une clé 30 de blocage axial dont différents modes de réalisation seront décrits ci-après en liaison avec les figures 2 à 6. En aval du joint dynamique 22, le dispositif d'étanchéité de 10 l'enceinte à huile 2 selon l'invention comprend en outre un joint labyrinthe 32 qui est monté sur l'arbre de rotor 4 et dont la partie statique 34 est portée par le couvercle 6, à une extrémité aval de celui-ci. Ce joint labyrinthe 32 permet de limiter la chute de pression d'air dans l'enceinte à air 20 en cas de destruction des segments carbone constituant le joint 22 15 (ce joint labyrinthe 32 n'est donc utile que pour palier à cette panne). En liaison avec les figures 2, 2A, 3 à 6, on décrira maintenant différents modes de réalisation de la clé de blocage axial du flasque 26 à l'intérieur du couvercle 6. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la clé 30 de blocage 20 axial comprend une épingle élastique 36 qui est logée radialement à l'intérieur du flasque 26. Cette épingle élastique 36 présente une forme de demi-anneau centré sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine et vient, en position, se loger à l'intérieur d'une gorge annulaire 37 centrée sur l'axe X-X et 25 pratiquée dans la collerette 26b du flasque (figure 1). L'épingle élastique est munie, à égale distance de ces deux extrémités libres 36a, 36b d'un verrou 38 qui, en position, vient traverser radialement de part en part le flasque (et plus précisément la collerette 26b de celui-ci) et vient se loger radialement à l'intérieur d'une gorge 30 annulaire 40 pratiquée dans le couvercle 6 sur toute sa circonférence. En variante, comme représentée partiellement sur la figure 2A, le verrou 38 de l'épingle élastique peut venir traverser radialement le flasque et se loger à l'intérieur d'une encoche 40' pratiquée dans le couvercle 6. Par ailleurs, des moyens sont prévus pour verrouiller en position 35 l'épingle élastique 36 à l'intérieur du flasque 6. Ainsi, dans le mode de réalisation de la figure 2, la clé 30 de blocage axial comprend deux loquets 3035154 6 42 qui sont chacun solidaires d'une extrémité libre 36a, 36b de l'épingle élastique 36 et qui viennent chacun, en position, se loger radialement dans un trou 44 pratiqué dans le flasque de sorte à verrouiller l'épingle élastique à l'intérieur du flasque. 5 Ainsi, dans ce mode de réalisation, les loquets 42 de verrouillage de l'épingle élastique à l'intérieur du flasque font partie intégrante de l'épingle élastique. Lors de sa mise en place, l'épingle élastique 36 est déplacée axialement de l'aval vers l'amont à l'intérieur du flasque 6 jusqu'à venir se loger dans la gorge 37 de ce dernier et jusqu'à 10 ce que les loquets 42 viennent se loger par expansion de l'épingle élastique à l'intérieur des trous 44 du flasque et le verrou 38 vienne s'insérer dans la gorge annulaire 40 (ou l'encoche 40' - figure 2A) du couvercle 6. La figure 3 illustre une variante de réalisation des moyens pour 15 verrouiller en position l'épingle élastique 36 à l'intérieur du flasque 6. Dans cette variante, la clé 30 de blocage axial comprend deux ergots 46 qui sont montés radialement en force dans des trous 48 pratiqués dans le flasque 26 et qui viennent chacun en butée radiale contre une extrémité libre 36a de l'épingle élastique pour verrouiller celle-ci à l'intérieur du 20 flasque. Ainsi, les ergots 46 et l'épingle élastique 36 se bloquent mutuellement. La figure 4 représente un autre mode de réalisation de la clé 30' de blocage axial du flasque 26 à l'intérieur du couvercle 6. Dans ce mode de réalisation, la clé 30' de blocage axial 25 comprend une épingle rigide 50 et une épingle souple de maintien 52, chacune ayant une forme de demi-anneau centré sur l'axe longitudinal X-X de la turbomachine, qui sont toutes deux logées radialement à l'intérieur du flasque 6. L'épingle rigide 50 est munie d'un verrou 54 qui, en position, 30 vient traverser radialement de part en part le flasque (et plus précisément la collerette 26b de celui-ci) et vient se loger radialement à l'intérieur d'une gorge annulaire 40 (ou d'une encoche identique à celle décrite en liaison avec la figure 2A) pratiquée dans le couvercle 6. Par ailleurs, l'épingle souple de maintien 52 a pour fonction 35 d'assurer un maintien de l'épingle rigide 50 à l'intérieur du flasque. A cet 3035154 7 effet, l'épingle souple de maintien 52 vient, en position, en butée circonférentielle contre chaque extrémité libre 50a de l'épingle rigide. Pour bloquer l'épingle souple de maintien 52 à l'intérieur du flasque, il est prévu que celle-ci présente des bossages 56 (par exemple 5 un bossage à chacune de ses extrémités libres 52a et un bossage à mi-distance de ces extrémités libres) faisant saillies radialement vers l'extérieur et venant, en position, bloquer par expansion l'épingle souple de maintien à l'intérieur de la gorge 37 du flasque. Le montage de la clé 30' de blocage est le suivant. L'épingle 10 rigide 50 est d'abord introduite de l'aval vers l'amont à l'intérieur du flasque 6 jusqu'à venir se loger dans la gorge 37 de ce dernier et jusqu'à ce que son verrou 54 vienne s'insérer dans la gorge annulaire 40 (ou l'encoche) du couvercle 6. Puis, l'épingle souple de maintien 52 est introduite de la même manière et ses bossages 56 viennent se coincer par 15 expansion à l'intérieur de la gorge 37 du flasque, maintenant ainsi l'épingle rigide en place. Les figures 5 et 6 représentent encore un autre mode de réalisation de la clé 30" de blocage axial du flasque 26 à l'intérieur du couvercle 6. 20 Cette clé 30" diffère de celle décrite en liaison avec la figure 4 en ce que l'épingle souple de maintien 52 comprend en outre un verrou supplémentaire 58 qui, en position, vient traverser radialement de part en part le flasque (et plus précisément la collerette 26b de celui-ci) et vient se loger radialement à l'intérieur de la gorge annulaire 40 du couvercle 6 25 (ou le cas échéant à l'intérieur d'une encoche supplémentaire). De préférence, le verrou 54 de l'épingle rigide 50 et le verrou 58 de l'épingle souple de maintien 52 sont diamétralement opposés l'un à l'autre. Dans cette configuration, l'épingle souple de maintien 52 ne comporte que deux bossages 56, à chaque extrémité libre 52a de celle-ci. 30 Comme représenté sur la figure 6, le verrou 58 de l'épingle souple de maintien est avantageusement articulé par rapport à l'épingle souple de maintien, ce qui permet de conférer à l'ensemble un axe de dégagement de l'épingle souple de maintien. Selon une disposition avantageuse commune à l'ensemble des 35 modes de réalisation décrits, le flasque 6, et plus particulièrement la partie 26a de section en forme de L de celui-ci comporte, au niveau de son 3035154 8 extrémité amont, un épaulement 62 faisant saillie radialement vers l'extérieur et axialement vers l'amont par rapport au couvercle 6. Cet épaulement 62 a une double fonction. Il permet, d'une part de canaliser le ruissellement d'huile vers la partie basse de l'enceinte à 5 huile en contournant le joint, et, d'autre part, de servir d'extracteur pour le démontage du flasque 26 hors du couvercle (après démontage de l'épingle de blocage axial) au moyen d'un outillage passant par l'alésage aval du flasque. REVENDICATIONS1. Dispositif d'étanchéité pour enceinte à huile (2) de palier de turbomachine, comprenant : un arbre de rotor (4) ; un couvercle annulaire (6) solidaire d'un carter de turbomachine et disposé autour de l'arbre de rotor pour délimiter avec celui-ci une enceinte à huile (2) destinée à recevoir un palier (8) supportant en rotation l'arbre de rotor par rapport au carter de turbomachine ; un joint labyrinthe (32) monté sur l'arbre de rotor en regard d'une extrémité du couvercle ; un flasque annulaire (26) monté à l'intérieur du couvercle ; un joint annulaire dynamique (22) intercalé radialement entre le flasque et l'arbre de rotor ; et une clé (30 ; 30' ; 30") de blocage axial du flasque à l'intérieur du couvercle comprenant au moins un verrou (38 ; 54 ; 58) traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur d'une gorge (40 ; 40') pratiquée dans le couvercle. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la clé de blocage axial comprend une épingle élastique (36) logée à l'intérieur du flasque et munie d'un verrou (38) traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur de la gorge (40 ; 40') pratiquée dans le couvercle, et des moyens pour verrouiller l'épingle élastique à l'intérieur du flasque. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la clé de blocage axial comprend au moins un loquet (42) solidaire de l'épingle élastique (36) et destiné à venir se loger radialement dans un trou (44) pratiqué dans le flasque pour verrouiller l'épingle élastique à l'intérieur du flasque. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la clé de blocage axial comprend au moins un ergot (46) monté radialement en 35 force dans un trou (48) pratiqué dans le flasque et venant en butée 3035154 10 radiale contre l'épingle élastique (36) pour verrouiller celle-ci à l'intérieur du flasque. 5. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la clé de 5 blocage axial comprend une épingle rigide (50) logée à l'intérieur du flasque et munie d'un verrou (54) traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur de la gorge (40 ; 40') pratiquée dans le couvercle, et une épingle souple de maintien (52) de l'épingle rigide à l'intérieur du flasque. 10 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l'épingle souple de maintien (52) vient en butée circonférentielle contre l'épingle rigide (50) et comprend des bossages (56) faisant saillies radialement vers l'extérieur et destinés à venir bloquer par expansion l'épingle souple de 15 maintien à l'intérieur du flasque. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel l'épingle souple de maintien (52) comprend un verrou (58) traversant radialement le flasque et venant se loger radialement à l'intérieur de la 20 gorge (40 ; 40') pratiquée dans le couvercle. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le verrou (54) de l'épingle rigide (50) et le verrou (58) de l'épingle souple de maintien (52) sont diamétralement opposés l'un à l'autre. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le flasque (6) comporte, au niveau d'une extrémité amont, un épaulement (62) faisant saillie radialement vers l'extérieur et axialement vers l'amont par rapport au couvercle. 10. Turbomachine comprenant au moins une enceinte à huile (2) de palier munie d'un dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 25 30