Brevet FR3049647A1 — publié le 20171006

DISPOSITIF DE FREINAGE D'URGENCE POUR UN ARBRE DE TURBOMACHINE ET TURBOMACHINE COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF Domaine technique : L'invention concerne un dispositif de freinage pour un rotor de turbomachine, plus particulièrement adapté pour freiner en urgence le rotor en cas d'incident pouvant entraîner une survitesse. Etat de l'art : Une turbomachine double flux, par exemple, comprend une turbine basse pression entraînant une soufflante. La perte de liaison entre la turbine et la soufflante entraîne une mise en survitesse très rapide de la turbine si elle continue à être alimentée par le générateur de gaz alors que sa puissance n'est plus absorbée par la soufflante. L'arrêt du générateur de gaz par coupure du carburant suite à la détection de l'incident peut ne pas être suffisamment rapide pour empêcher que les disques de la turbine n'éclatent à cause de la survitesse. Dans cet exemple, il existe donc un besoin de stopper rapidement le rotor de turbine basse pression. Le document WO-A1-2006/021078 décrit un moyen pour fournir un freinage multifonctions d'un arbre de turbine, et notamment un freinage d'urgence lorsque l'arbre de turbine casse et perd son blocage axial, ce qui entraîne son recul sous l'effet des forces s'appliquant sur les aubes du rotor. Dans ce document, en cas de recul de l'arbre du rotor, une surface tronconique liée en rotation audit arbre vient frotter contre une surface tronconique complémentaire fixe en rotation par rapport à la structure de la turbomachine, assurant ainsi un freinage par frottement. Un solénoïde est susceptible de venir solliciter axialement en coulissement la surface complémentaire fixe en rotation contre la surface mobile pour conforter le frottement mutuel des surfaces fixes et mobiles. Ce solénoïde et cette surface complémentaire peuvent aussi être utilisés en l'absence de recul de l'arbre de turbine pour freiner l'arbre de turbine. Cependant, la solution proposée dans ce document pose plusieurs problèmes. Le premier problème est l'efficacité du freinage. La solution du document WO-A1-2006/021078 n'est pas forcément réellement efficace. Pour ralentir un arbre de turbine lancé à pleine vitesse, et même en 40 survitesse, il faut absorber une puissance d'au moins 5MW ce qui nécessite 3049647 2 des freins au dimensionnement adéquat et, en particulier, d'appliquer une force de pression très importante entre les surfaces de frottement du frein. La solution décrite dans document WO-A1-2006/021078 compte uniquement pour le freinage d'urgence sur une combinaison du recul de l'arbre et d'un 5 effort axial exercé par le solénoïde, mais, du fait de la relative liberté de mouvement axial de l'arbre, la force de pression exercée peut s'avérer insuffisante pour arrêter le rotor dès le départ en survitesse. En outre, ce document décrit l'utilisation d'un solénoïde, ou d'actionneurs hydrauliques ou pneumatiques pour presser les surfaces de frottement l'une contre l'autre, 10 dont les technologies ne permettent pas nécessairement, sauf à les configurer spécialement à cet effet, d'intervenir suffisamment rapidement, pour bloquer le rotor de turbine basse pression tandis que le corps haute pression continue de tourner. La raison principale en est que ce solénoïde et ces actionneurs sont également utilisés dans le cadre d'autres utilisations du dispositif, par 15 exemple comme simple ralentisseur. Un deuxième problème est lié à l'architecture de turbomachine couramment rencontrée, dans laquelle un réducteur est placé entre un arbre solidaire de la turbine et un arbre solidaire de la soufflante. Le montage sur 20 la structure fixe de la turbomachine de chacun de ces arbres comporte généralement un roulement à billes bloquant le déplacement axial de l'arbre. Si la perte de liaison est due à la casse de l'arbre de soufflante ou du réducteur, l'arbre de turbine reste retenu axialement par son roulement à 25 billes. On ne peut donc plus compter sur un recul de l'arbre de turbine pour actionner rapidement le dispositif de freinage décrit dans le document WO-A1-2006/021078 pour arrêter en urgence l'arbre de turbine ou au moins limiter sa mise en survitesse, puisque dans ce cas les surfaces fixes et mobiles sont agencées en regard l'une de l'autre avec un faible jeu et ne sont 30 a priori pas en contact. Dans ce cas, le temps de réaction du dispositif de freinage est directement tributaire du temps de réponse du seul actionneur. On notera qu'il est d'autant plus nécessaire de pouvoir freiner rapidement l'arbre de turbine, que, dans le cas d'une rupture de l'arbre de 35 soufflante, le passage en survitesse de l'arbre de turbine entraîne également des survitesses pour les organes du réducteur qui peuvent aussi endommager ce composant. L'invention a pour but de proposer une solution au problème de 40 freinage d'urgence d'un rotor de turbomachine, notamment un rotor de 3049647 3 turbine de puissance en cas de perte de liaison avec une soufflante ou une hélice, permettant d'allier réactivité et efficacité pour éviter le passage en survitesse du rotor dans les premiers instants de l'incident. 5 Un autre objectif de l'invention est d'intégrer un dispositif répondant à ces critères dans une turbomachine existante. Présentation de l'invention: 10 L'invention concerne à cet effet un dispositif de freinage pour un arbre de turbomachine, destiné à limiter une survitesse en rotation de l'arbre autour d'un axe de la turbomachine, comportant au moins un premier organe mobile suivant une direction déterminée par rapport à une structure fixe de la turbomachine, un deuxième organe lié à l'arbre, lesdits premier et second 15 organes étant aptes à coopérer par friction, et un actionneur destiné à solliciter le premier organe dans ladite direction déterminée contre le second organe, caractérisé en ce qu'il est mobile entre une première position inactive dans laquelle les premier et second organes ne coopèrent pas ensemble et une seconde position active dans laquelle les premier et second 20 organes coopèrent par friction uniquement suite à une sollicitation de l'actionneur déclenchée en réponse à la détection d'une survitesse de l'arbre. Le dispositif de freinage selon l'invention a l'avantage de ne pas être tributaire d'un recul de l'arbre, et est ainsi à même de le freiner en toutes 25 circonstances. De plus, le dispositif de freinage, du fait du conditionnement de son activation à la détection d'une survitesse de l'arbre, est suffisamment réactif pour être à même de freiner rapidement l'arbre dès que la vitesse augmente 30 et avant qu'elle ne prenne des valeurs pouvant engendrer, par exemple, l'explosion des disques d'une turbine liée à l'arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'actionneur comporte un dispositif pyrotechnique. 35 Le dispositif pyrotechnique présente un temps de réponse réduit et permet ainsi d'obtenir la réactivité voulue lorsqu'il est activé pour freiner rapidement l'arbre dès que la vitesse augmente et avant qu'elle ne prenne des valeurs pouvant engendrer, par exemple, l'explosion des disques d'une turbine liée à l'arbre. 3049647 4 Par ailleurs, le frottement des deux organes, fortement pressés l'un contre l'autre par le dispositif pyrotechnique peut aussi limiter un déplacement axial de l'arbre en cas de perte de ses moyens de maintien axial 5 nominaux. Pour permettre le déclenchement de l'actionneur, le dispositif de freinage comporte de préférence des moyens de commande qui sont configurés pour déclencher l'actionneur en réponse à la réception d'un signal 10 de survitesse émis par un organe de contrôle électronique effectuant la surveillance de la rotation de l'arbre. De cette manière, la réactivité de la chaîne de contrôle électronique, conjointe à celle du dispositif pyrotechnique, permet d'enrayer rapidement le 15 départ en survitesse. Le dispositif peut comporter au moins un moyen agencé pour maintenir le premier organe dans une position écartée du deuxième organe, l'actionneur étant configuré pour solliciter le premier organe en surmontant 20 le maintien assuré par ledit moyen. Avantageusement, ce moyen est préférentiellement un moyen fusible réalisant une liaison solide entre un élément de la structure fixe et le premier organe dans la position inactive du dispositif, c'est-à-dire en position 25 écartée, et ce moyen fusible est configuré pour se rompre lorsque l'actionneur pousse le premier élément. Le mode de réalisation préféré de ce moyen pour éviter le contact des deux organes en fonctionnement nominal tire clairement avantage du fait 30 que le dispositif est à usage unique. On peut ainsi dimensionner le dispositif de freinage d'urgence pour cet usage unique et gagner en masse. Avantageusement, le premier organe est installé sur une pièce support disposée devant une extrémité axiale de l'arbre. 35 Cette extrémité pourra correspondre, sur la turbomachine, à une extrémité arrière, derrière la turbine de puissance, à un endroit généralement peu encombré. On peut ainsi profiter d'un espace disponible, sans trop impacter la conception générale de la turbomachine, pour installer le 40 dispositif. 3049647 5 Le dispositif comporte aussi avantageusement au moins un moyen élastique configuré pour maintenir la sollicitation du premier organe contre le second organe dans la position active dudit dispositif. Ainsi, lorsque 5 l'actionneur comporte un dispositif pyrotechnique, la sollicitation exercée par le premier organe sur le second organe est maintenue par ce moyen élastique quand bien même le dispositif pyrotechnique ne serait plus à même de solliciter le premier organe. 10 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la direction de déplacement du premier organe est radiale par rapport à l'axe de la turbomachine. De manière encore plus préférentielle, l'arbre est creux et le premier 15 organe est disposé radialement à l'intérieur de l'arbre. Ce mode de réalisation correspond à un frein de type frein à tambour installé à l'intérieur de l'arbre. On minimise ainsi l'espace occupé par le dispositif. De plus, il est possible d'occuper une grande longueur à 20 l'intérieur de l'arbre pour réaliser les surfaces de frottement. On peut ainsi obtenir une force de freinage importante. Avantageusement, le dispositif de freinage comporte au moins deux premiers organes supportés par un même boîtier, ledit boîtier étant agencé 25 pour actionner lesdits au moins deux premiers organes avec un dispositif pyrotechnique unique. Cela permet de simplifier la conception et d'assurer que le freinage est réparti de manière uniforme dans le temps entre les deux organes. 30 Avantageusement, le premier organe est disposé axialement au niveau d'un palier de maintien de l'arbre sur la structure fixe de la turbomachine. Cela permet de reprendre par la structure fixe les efforts radiaux 35 exercés par le premier organe sur les parois de l'arbre et de limiter son ovalisation. Selon un autre mode de réalisation, la direction de déplacement du premier organe est axiale par rapport à l'axe de la turbomachine. 40 3049647 6 Ce mode de réalisation correspond à un dispositif de freinage du type frein à disque. On retrouve ici les avantages des freins à disques du point de vue de l'efficacité du freinage proposé. 5 L'invention concerne également une turbomachine comportant un dispositif de freinage tel que décrit précédemment. Avantageusement, le dispositif de freinage est installé sur un arbre d'une turbine de puissance et en aval de ladite turbine de puissance par 10 rapport à un sens d'écoulement des gaz dans la turbomachine. Comme il a été rappelé plus haut, cela permet de minimiser l'encombrement du dispositif par rapport à l'architecture de la turbomachine. 15 De préférence, la turbomachine comporte des moyens de commande qui, outre le déclenchement du dispositif de freinage, sont configurés pour commander l'arrêt d'une alimentation en carburant de la turbomachine. Ainsi, le déclenchement du dispositif de freinage et l'arrêt d'une 20 alimentation en carburant de la turbomachine permettent, en étant effectués quasi-simultanément, d'arrêter l'arbre de la turbine de puissance avec efficacité. Ces moyens de commande, fonctionnant avantageusement en réponse 25 à l'émission du signal de détection de survitesse émis par les moyens électroniques, peuvent avoir une grande réactivité lors de la détection d'un départ en survitesse et assurent donc la réactivité du dispositif. Par ailleurs, le fait qu'ils commandent à la fois l'alimentation en carburant et le dispositif de freinage permet d'assurer que ce dernier ne se déclenche pas sans que les 30 gaz soient coupés et donc qu'il ne soit pas usé avant de pouvoir freiner l' arbre. Brève description des dessins : 35 La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 présente une demi-coupe schématique d'un exemple de 40 turbomachine utilisant un dispositif de freinage selon l'invention. 3049647 7 La figure 2 présente schématiquement, en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation d'un dispositif de freinage selon l'invention. La figure 3 présente schématiquement une coupe transversale selon BB du premier mode de réalisation de la figure 2 5 La figure 4 présente schématiquement une coupe longitudinale détaillée du mode de réalisation de la figure 2. La figure 5 présente schématiquement, en coupe longitudinale, une variante du premier mode de réalisation d'un dispositif de freinage selon l' invention. 10 La figure 6 présente schématiquement une coupe longitudinale détaillée de la variante de la figure 5. La figure 7 présente schématiquement, en coupe longitudinale, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de freinage selon l'invention. 15 Description d'un mode de réalisation de l'invention : La figure 1 illustre un exemple de turbomachine 100 double flux comportant un dispositif de freinage 16 réalisé conformément à l'invention. 20 La turbomachine 100 comporte notamment, pour la partie moteur, un compresseur basse pression 1, un compresseur haute pression 2, une chambre de combustion 3, une turbine haute pression 4 et une turbine basse pression 5, et pour la partie entraînant le flux secondaire, une soufflante 6. Les rotors de ces différents éléments tournent autour d'un axe X 25 longitudinal. Le corps haute pression de la turbomachine 100 comprend le compresseur haute pression 2, la chambre de combustion 3 et la turbine haute pression 4. Sur cet exemple, le rotor de la turbine haute pression 4 30 entraîne par l'intermédiaire de l'arbre 7 du corps haute pression, le rotor du compresseur haute pression 2. Le corps haute pression comporte également un système d'injection de carburant dans la chambre de combustion 3 qui est commandé généralement par des moyens de commande 22 de la turbomachine 100. Le corps haute pression n'est pas détaillé plus avant car il 35 ne comporte pas, sur cet exemple, de dispositif concerné par l'invention. Le corps basse pression de la turbomachine 100 comprend ici la turbine basse pression 5, la soufflante 6, et le compresseur basse pression 1. Sur cet exemple le rotor de la turbine basse pression comprend un arbre 8 40 qui entraîne l'arbre 9 du rotor de la soufflante 6 et du compresseur basse 3049647 8 pression 1 au travers d'un réducteur 10, par exemple un réducteur à train épicycloïdal. L'arbre 9 du rotor de soufflante est maintenu sur la structure 11 de la 5 turbomachine 100 par des moyens comprenant des paliers 36. Avantageusement, selon par exemple les techniques décrites dans les documents FR-A1- 2 752 024 et FR-A1- 2 877 046, ces moyens incluent un système de découplage d'un ou plusieurs paliers en cas de perte d'une aube. Cela modifie la souplesse du montage du rotor de soufflante et permet 10 d'adapter ses modes de résonance pour diminuer les efforts produits par le balourd. Dans ce cas, la liaison par le réducteur 10 entre l'arbre 8 de la turbine et l'arbre 9 du rotor de soufflante est rompue. L'arbre 8 de la turbine basse pression passe généralement à l'intérieur 15 de l'arbre 7 du corps haute pression pour être relié au réducteur 10 par son extrémité avant. Généralement, il est maintenu dans la structure 11 au moins par un palier 12, au niveau de son extrémité avant, et par un palier 13 au niveau de son extrémité opposée, à l'arrière. Généralement, le palier avant 12 est un palier à roulements à billes assurant également une fonction de 20 blocage axial de l'arbre 8 de la turbine, tandis que, ici, le palier arrière 13 n'a pas cette fonction de blocage axial. Par ailleurs, de manière connue, au moins un capteur de vitesse de rotation 15 est avantageusement installé sur l'arbre 8 de la turbine. 25 En cas de rupture de l'arbre 8 de turbine, de l'arbre 9 la soufflante ou d'un élément d'engrènement du réducteur 10, la soufflante et/ou le réducteur n'appliquent plus un couple résistant sur la turbine. La turbine ne se voit donc plus opposer de couple résistant par le réducteur et/ou la soufflante 30 alors qu'elle reçoit toujours l'énergie du flux des gaz de la chambre de combustion. La turbine part donc en survitesse car elle n'est pas soumise à un couple résistant et tourne sensiblement en « roue libre ». Dans un cas de rupture de l'arbre 8 de la turbine, ce dernier n'est plus 35 maintenu axialement par le palier avant 12. Il part donc en survitesse et se décale vers l'arrière. Dans un cas de rupture de l' arbre 9 de soufflante ou d'un élément d'engrènement du réducteur 10, l'arbre 8 de turbine reste maintenu axialement par le palier avant 12. Il part donc en survitesse mais reste axialement en position. 40 3049647 9 Dans un cas comme dans l'autre, le capteur de vitesse de rotation 15 mesure la vitesse de l'arbre 8 de turbine, et envoie de manière connue une information représentative de cette vitesse à un organe électronique de contrôle 14 de la turbomachine 100. 5 L'organe de contrôle 14 de la turbomachine 100 est conçu pour identifier des états de survitesses de l'arbre 8 de la turbine de puissance 5 et émettre le cas échéant un signal de survitesse de l'arbre de turbine 8 à l'intention des moyens de commande 22. La méthode utilisée par l'organe 10 électronique de contrôle 14 peut utiliser les informations de vitesse fournies par le capteur de vitesse 15 et peut utiliser aussi d'autres informations, provenant par exemple du système de découplage de l'arbre 9 de la soufflante 6, ou des informations relatives au couple auquel sont soumis les arbres 8 et 9, comme on le verra dans la suite de la présente description. 15 De manière connue, les moyens de commande 22 reçoivent le signal de survitesse émis par l'organe électronique de contrôle 14 et, en réponse, ordonnent la fermeture de l'alimentation en carburant de la chambre de combustion 3. 20 Une turbomachine 100 selon l'invention comporte en outre un dispositif de freinage d'urgence 16 du rotor de la turbine basse pression 5, comportant un premier organe de frottement 17, qui est mobile par rapport à la structure 11 de la structure selon une direction déterminée. Sur la figure 1, 25 cette direction est une direction axiale, mais cette configuration n'est pas limitative de l'invention. Le premier organe 17 de frottement est mobile selon la direction déterminée contre un second organe de frottement 18, lié à l'arbre 8 de la 30 turbomachine 100, les premier et second organes 17, 18 étant ainsi susceptibles de coopérer par friction. Le dispositif de freinage d'urgence 16 comporte un ou des actionneur(s) 19 destinés à solliciter le premier organe 17 contre le second 35 organe 18. Conformément à l'invention, le dispositif de freinage d'urgence 16 est mobile entre une première position dite inactive dans laquelle les premier et second organes 17, 18 ne coopèrent pas, et une seconde position active dans 40 laquelle les premier et second organes coopèrent par friction uniquement 3049647 10 suite à une sollicitation de l'actionneur 19 déclenchée en réponse à la détection d'une survitesse de l'arbre 8. De préférence, le capteur de vitesse 15 envoie constamment 5 l'information de la vitesse de rotation à l'organe électronique de contrôle 14 et ce dernier est conçu émettre le cas échéant un signal de survitesse qui est alors émis à l'intention des moyens de commande. Conformément à l'invention, les moyens de commande 22 sont configurés pour envoyer l'ordre d'activation du (des) actionneur(s) 19 du dispositif de freinage 10 d'urgence 16, dès réception de cette information de survitesse indiquant un passage en survitesse de l'arbre 8 de turbine. Pour proposer une détection plus réactive, le capteur de vitesse 15 peut être complété par un capteur de couple 115a placé sur l'arbre 9 de la 15 soufflante 6 et un capteur de couple 115b placé en aval de l'arbre 8, qui émettent chacun une information de couple à l'intention de l'organe électronique de contrôle 14. La comparaison des informations de couple émises par ces deux capteurs sont à même de permettre la détection d'une rupture entre les arbres 8, 9, ces informations étant traitées par l'organe 20 électronique de contrôle pour émettre un signal de survitesse avant même que cette rupture ne se soit effectivement traduite par une mise en survitesse effective de l'arbre 8. En variante, le capteur de vitesse 15 pourrait être remplacé par un 25 capteur de dépassement de seuil de vitesse, dédié uniquement à la détection du dépassement d'un seuil de survitesse. Bien entendu, les capteurs 15, 115a et 115b peuvent être associés ensemble pour combiner leurs capacités de détection. 30 Avantageusement, l'ordre d'activation déclenchant le ou les actionneur(s) 19 est émis sous la condition que l'ordre de coupure de l'alimentation du carburant soit envoyé. De cette manière, le système de commande de l'actionneur 19 du système de freinage d'urgence 16 possède 35 la réactivité nécessaire tout en assurant que le frein ne se déclenche que si l'alimentation en carburant s'arrête rapidement. En effet, si le temps d'alimentation en carburant dépasse typiquement de quelques secondes le déclenchement du dispositif de freinage 16, ce dernier dépasse sa durée de vie et devient inutilisable au moment où il pourrait arrêter le rotor 8 de la 40 turbine de puissance 5 qui n'est plus alimentée en gaz. 3049647 11 L'actionneur 19 peut être réalisé par tout moyen connu de l'état de la technique, pourvu qu'il soit à faible temps de réponse. L'actionneur pourrait par exemple être un actionneur hydraulique à haute pression ou un 5 actionneur électromagnétique 19. Toutefois, dans les modes de réalisation préférés de l'invention, l'actionneur 19 comporte un dispositif pyrotechnique, car un tel type de dispositif possède un temps de réponse extrêmement réduit et ne nécessite pas d'acheminer des servitudes encombrantes jusqu'à l'actionneur pour assurer son alimentation, comme 10 c'est le cas par exemple pour un actionneur hydraulique. La suite de la présente description décrit plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de freinage 16 ayant la réactivité et l'efficacité nécessaires pour arrêter en urgence le rotor de la turbine de puissance 5. 15 En référence aux figures 2, 3 et 4, un premier mode de réalisation concerne un dispositif de freinage 16 de type frein à tambour inséré à l'intérieur de l'extrémité arrière creuse de l'arbre 8 du rotor de la turbine 5. 20 Sur cet exemple, la partie arrière de l'arbre 8 du rotor de turbine est tubulaire et ouverte vers l'arrière. La surface intérieure de l'arbre 8 a un diamètre interne D1 déterminé. Ici, un élément support 20 fixé à la structure 11 de la turbomachine 100 est positionné en arrière de la turbine de puissance 5. L'élément support, qui peut être de révolution ou non, 20 25 comporte une tige 21 centrée sur l'axe longitudinal X qui entre dans l'arbre 8 par son ouverture arrière. L'extrémité avant de la tige 21 supporte des éléments permettant de former, avec la surface interne du tube de l'arbre 8, le dispositif de freinage d'urgence 16. 30 Le dispositif 16 comporte des mâchoires 17a, 17b formant ainsi deux premiers organes mobiles coulissants radialement de manière opposée dans un boîtier 23 fixé à la tige 21. Chaque mâchoire 17a, 17b comporte un corps cylindrique externe 24a, 24b, qui supporte une garniture 25a, 25b, et une partie radiale 26a, 26b intérieure. Le corps 24a, 24b de chaque mâchoire 17a, 35 17b occupe une portion angulaire autour de l'axe longitudinal X, centrée autour du rayon le long duquel elle coulisse. La périphérie externe du corps 24a, 24b de chaque mâchoire 17a, 17b est recouverte par la garniture 25a, 25b dont la surface extérieure est cylindrique, suivant un arc de cercle ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre D1 de la surface interne de 40 l'arbre 8 à cet endroit, de manière à épouser sa forme lorsqu'elle est pressée 3049647 12 contre elle. Ici, en référence à la figure 3, le dispositif 16 comporte deux mâchoires 17a, 17b coulissant suivant des sens diamétralement opposés. En référence à la figure 4, la garniture 25a, 25b de chaque mâchoire 5 17a, 17b s'étend axialement sur une longueur Ll déterminée. Ici elles sont placées sensiblement au niveau du palier arrière 13 de maintien de l'arbre 8. En regard de ces mâchoires 17a, 17b, une portion cylindrique 18 de l'arbre 8, ici une paroi interne, est agencée pour former un deuxième organe lié à l'arbre 8 afin de servir de surface de frottement. Cette surface de frottement 10 18 de la paroi interne a une extension axiale L2, de préférence légèrement supérieure à l'extension axiale Ll des garnitures 25a, 25b, de manière à les englober. De manière connue pour la technologie des freins à tambour, la 15 surface de frottement 18 de l'arbre 8 et les garnitures 25a, 25b des mâchoires 17a, 17b sont agencées pour exercer une force de frottement déterminée lorsqu'elles sont pressées l'une contre l'autre dans le sens radial. Par ailleurs, le fait que l'ensemble soit disposé ici sensiblement autour 20 du palier arrière 13 permet de rependre dans la structure 11 les efforts radiaux exercés sur l'arbre 8 par les mâchoires 17a, 17b et de limiter l'ovalisation de ce dernier. En référence à la figure 4, le corps cylindrique externe 24a, 24b est 25 guidé radialement dans un logement 28a, 28b du boîtier 23 qui forme un épaulement interne limitant le déplacement radial de la mâchoire 17a, 17b vers l'intérieur. La partie radiale interne 26a, 26b de chaque mâchoire 17a, 17b forme un piston qui coulisse entre des parois du boîtier 23, radialement à l'intérieur des logements 28a, 28b. Sur cet exemple, le boîtier 23 forme 30 ainsi une chambre 29 s'étendant suivant un diamètre, qui est fermée de manière coulissante à ces deux extrémités radiales externes par les pistons 26a, 26b des mâchoires 17a, 17b. Un actionneur 19, comportant un dispositif pyrotechnique 30 est placé 35 au centre d'une chambre 29 qui est délimitée par le boîtier 23 et les pistons 26a, 26b des mâchoires 17a, 17b. Ce dispositif 30 comporte un boîtier 31 à l'intérieur duquel est placé un explosif 32. Le boîtier 31 est percé de trous 35 de manière à laisser échapper, de manière contrôlée, les gaz produits par l'explosif 32 lorsqu'il est mis à feu. Par exemple, Les trous 35 ont un 40 diamètre ajusté pour laisser s'échapper le gaz à un certain débit et ainsi 3049647 13 obtenir une pression de travail adaptée dans la chambre 29. De cette manière, l'expansion des gaz produits par l'explosif 32 dans la chambre 29 pousse les pistons 26a, 26b radialement vers l'extérieur et pressent les mâchoires 17a, 17b contre la surface de frottement 27 de la paroi interne de 5 l'arbre 8. Le déclenchement de l'explosif 32 est effectué par un moyen détonateur, non représenté, qui est de préférence commandé par les moyens de commande de la turbomachine 100. Des câbles, non représentés, 10 permettant de relier ce détonateur au dispositif de contrôle 14, peuvent passer par la tige 21 de l'élément support 20 relié à la structure 11. L'actionnement des mâchoires 22a, 22b par le dispositif pyrotechnique 30 permet d'appliquer une forte pression entre les mâchoires 15 22a, 22b et la paroi interne de l'arbre 8 dans un temps très court, dès que les moyens de commande 22 envoient l'ordre de déclenchement. Il entre dans les pratiques de l'homme du métier, d'une part de dimensionner les surfaces de frottement 27 de l'arbre 8 et les garnitures 25a, 25b des mâchoires 17a, 17b en fonction de l'effort de freinage souhaité, d'autre part de dimensionner 20 le dispositif pyrotechnique 30 de manière à ce que la force exercée sur les mâchoires 17a, 17b ait une intensité et une durée adaptées au besoin de freinage. En particulier, l'extension axiale L1 des garnitures 25a, 25b des 25 mâchoires 17a, 17b peut être très importante. Les mâchoires 17a, 17b peuvent s'étendre sensiblement sur toute la longueur de l'arbre 8 de turbine. De plus, dans une variante, non représentée, plusieurs ensembles de boîtiers avec leurs mâchoires, comme celui présenté ci-dessus, peuvent être 30 répartis sur l'extension axiale de l'arbre 8. Les dispositifs pyrotechniques 30 actionnant les mâchoires peuvent être multiples et l'on peut répartir le freinage à la fois sur la longueur de l'arbre 8 et dans le temps, en actionnant successivement les différents dispositifs de freinage 30 répartis sur la longueur de l'arbre. 35 Par ailleurs, le dispositif de freinage 16 a été présenté par simplicité avec deux mâchoires 17a, 17b diamétralement opposées. Il sera compris que leur nombre n'est pas limitatif de l'invention et que, dans des variantes non représentées, le nombre de mâchoires peut être supérieur, égal à trois ou 40 plus. Dans ce cas, les mâchoires sont régulièrement réparties sur la 3049647 14 circonférence. La chambre du boîtier comprenant le dispositif pyrotechnique sur l'axe peut prendre la forme d'une étoile avec, dans chaque branche le piston d'une mâchoire qui coulisse. De cette manière la force produite par les gaz de l'explosif se répartit de manière homogène entre les mâchoires. Il 5 est également possible de prévoir une chambre et un dispositif pyrotechnique par mâchoire. Le dispositif de freinage 16 est complété par un système de sûreté bloquant les mâchoires 17a, 17b dans une position écartée de la paroi interne 10 18 de l'arbre 8 lorsque ce dispositif n'est pas déclenché. Ce système de sûreté comporte de manière générale au moins un moyen 34 agencé pour maintenir chaque mâchoire 17a, 17b dans une position écartée de la paroi interne 18, et l'actionneur 19 est par ailleurs configuré pour solliciter le premier organe 17a, 17b contre le second organe 18 en surmontant le 15 maintien assuré par ledit au moins un moyen 34. Tout moyen connu de l'état de la technique peut convenir à la bonne mise en oeuvre d'un tel moyen 34. Par exemple, le dispositif de freinage 16 pourrait comporter des moyens 34 constitués pour chaque mâchoire 17a, 17b 20 d'un moyen de scellement interposé entre ladite mâchoire et le boîtier 23, tel qu'un joint ou une colle, et qui serait détruite par l'avancée des mâchoires 17a, 17b. Toutefois, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen 25 34 pour chaque mâchoire 17a, 17b est constitué d'un élément fusible 34 qui est inséré dans des encoches complémentaires de la mâchoire 17a, 17b et du boîtier 23 pour maintenir la mâchoire associée 17a, 17b dans une position rétractée tant que le dispositif pyrotechnique 30 n'est pas mis à feu. Les éléments fusibles 34 sont interposés entre le corps cylindrique 24a, 24b des 30 mâchoires respectives 17a, 17b et le boîtier 23. Chaque élément fusible 34 est par ailleurs dimensionné pour céder sous l'effort exercé sur la mâchoire 17a, 17b correspondante dès les premiers instants de la mise à feu du dispositif pyrotechnique 30. 35 Par ailleurs, le dispositif de freinage 16 comprend au moins un moyen élastique qui est configuré pour maintenir la sollicitation des mâchoires 17a, 17b contre la paroi cylindrique 18 dans la position active du dudit dispositif 16. 40 3049647 15 A cet effet, le dispositif 16 comporte par exemple, comme l'illustre la figure 4, un système de ressorts 33 placés entre l'épaulement du logement 28a, 28b et le corps cylindrique 24a, 24b des mâchoires 17a, 17b qui exerce une force de rappel en éloignement de l'axe X. Une fois que le dispositif 5 pyrotechnique a explosé et que la pression des gaz dans la chambre 23 a chuté, ces ressorts 33 sont à même de maintenir la sollicitation des mâchoires 17a, 17b contre la paroi cylindrique 18. Un tel dispositif 16, dans le cas de rupture de l'arbre 8 de la turbine, 10 peut fonctionner de la manière suivante : - dans un premier temps, au moins le capteur 15 et éventuellement les capteurs 115a, 115b envoient des informations à l'organe électronique de contrôle 14 de la turbomachine 100 ; - dans un deuxième temps, l'organe électronique de contrôle 14 de la 15 turbomachine 100 identifie en fonction de ces informations une rupture de l'arbre et/ou un passage en survitesse et émet un signal représentatif d'un état de survitesse à l'intention des moyens de commande 22. - dans un troisième temps, les moyens de commande 22 ordonnent à la fois l'arrêt d'alimentation en carburant dans la chambre de combustion 3 et 20 le déclenchement du dispositif de freinage 16 ; - dans un quatrième temps, le dispositif de freinage 16 freine l'arbre 8. Il peut survenir que l'arbre 8 recule légèrement en cas de perte du maintien axial par le palier avant 12. Dans ce cas également, le laps de temps 25 entre le début du recul de l'arbre 8 et l'application des mâchoires 17a, 17b est faible. Si l'extension L2 de la surface de frottement 27 est suffisante, le freinage fonctionnera correctement car cette dernière sera en contact avec les garnitures 25a, 25b des mâchoires 17a, 17b. De plus, une fois que le dispositif de freinage 16 est en action, il participe à l'arrêt du déplacement 30 axial de l'arbre 8. Dans le cas de rupture de l'arbre 9 de la soufflante, le dispositif de freinage 16 fonctionne suivant les mêmes étapes, avec le fait que, cette fois, l'arbre 8 demeure axialement en place. 35 En référence aux figures 5 et 6, une variante du premier mode de réalisation concerne un dispositif de freinage 16 de type frein à tambour placé à l'extérieur de l'extrémité de l'arbre 8 du rotor de la turbine. 3049647 16 Sur cet exemple, un élément support 120, de révolution ou non, est fixé à la structure 11 de la turbomachine 100 en arrière de la turbine de puissance 5. La partie centrale de l'élément support 120 supporte les éléments permettant de former, avec la surface externe de l'arbre 8, le 5 dispositif de freinage d'urgence 16. Une couronne 123 fixée à l'élément support 120 supporte plusieurs mâchoires 17a, 17b régulièrement réparties sur la circonférence interne et coulissantes radialement. Sur les figures, deux mâchoires 17a, 17b 10 diamétralement opposées sont représentées. Cependant, comme dans l'exemple précédent, le nombre de mâchoires fixées à la couronne 123 peut être égal à deux, trois ou plus. Chaque mâchoire 17a, 17b comporte un corps cylindrique interne 15 124a, 124b et une partie radiale 126a, 126b extérieure. Le corps 124a, 124b de chaque mâchoire 17a, 17b occupe une portion angulaire autour de l'axe longitudinal X, centrée autour du rayon le long duquel elle coulisse. La périphérie interne du corps 124a, 124b de chaque mâchoire 17a, 17b est recouverte par une garniture 125a, 125b dont la surface intérieure est 20 cylindrique, suivant un arc de cercle ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre D2 de la surface externe de l'arbre 8 à cet endroit, de manière à épouser sa forme lorsqu'elle est pressée contre elle. En référence à la figure 6, la garniture 125a, 125b de chaque mâchoire 25 17a, 17b s'étend axialement sur une longueur L'l déterminée. En regard de ces mâchoires 17a, 17b, une portion cylindrique de la paroi externe de l'arbre 8 est agencée pour servir de surface de frottement 18. Cette surface de frottement 18 a une extension axiale L'2, de préférence légèrement supérieure à l'extension axiale L'l des garnitures 125a, 125b, de manière à 30 les englober. Comme dans la première variante, la surface de frottement 18 de la paroi externe de l'arbre 8 et les garnitures 125a, 125b des mâchoires 17a, 17b sont agencées pour exercer une force de frottement déterminée 35 lorsqu'elles sont pressées l'une contre l'autre dans le sens radial. De préférence, les mâchoires 17a, 17b sont positionnées derrière le palier arrière 13 de maintien de l'arbre 8. On utilise ainsi un espace généralement disponible dans la turbomachine 100, à l'arrière de la turbine 40 de puissance 5. 3049647 17 En référence à la figure 6, le corps cylindrique interne 124a, 124b est guidé radialement dans un logement 128a, 128b en forme de cuvette cylindrique ouverte vers l'intérieur, qui forme un épaulement externe 5 limitant le déplacement radial de la mâchoire 17a, 17b vers l'extérieur. La partie radiale externe 126a, 126b forme un piston qui coulisse entre des parois de la couronne 123, radialement à l'extérieur des épaulements 128a, 128b. 10 Sur cet exemple, contrairement à la précédente variante, la couronne 123 forme ainsi une chambre 129a, 129b dédiée à chaque piston 126a, 126b, avec un fond radial externe, dans laquelle le piston 127a, 127b de la mâchoire 17a, 17b coulisse du côté son ouverture radiale interne. Dans cette configuration, un dispositif pyrotechnique 130a, 130b est placé dans chaque 15 chambre 129a, 129b. Dans une variante de réalisation, la chambre 129, le piston 126 et le dispositif pyrotechnique 130a, 130b peuvent être annulaires. Les chambres 129a, 129b, les pistons 126a, 126b, et les dispositifs pyrotechniques 130a, 130b déterminent ainsi deux actionneurs 19a, 19b. 20 Les dispositifs 130a, 130b peuvent être similaire au dispositif 30 décrit dans la version précédente. De même, le déclenchement de l'explosif peut être effectué par un moyen détonateur, non représenté, de préférence commandé par les moyens de commande 22 de la turbomachine 100 auquel il est relié par des câbles, également non représentés. 25 De cette manière, l'expansion des gaz produits par l'explosif du dispositif pyrotechnique 130a, 130b dans la chambre 129a, 129b pousse radialement vers l'intérieur le piston 126a, 126b et presse la mâchoire correspondante 17a, 17b contre la paroi externe de l'arbre 8. 30 Comme précédemment, il entre dans les pratiques de l'homme du métier de dimensionner les mâchoires 17a, 17b et les dispositifs pyrotechniques 130a, 130b pour obtenir l'efficacité de freinage voulue sur la durée voulue, avec une réactivité importante. Notamment, les dispositifs 35 pyrotechniques 130a, 130b, non détaillés sur la figure, peuvent comprendre un boîtier percé de trous dont la dimension est ajustée de manière similaire à ce qui a été évoqué pour les trous 35 du boîtier 31 du premier dispositif. Le dispositif de freinage 16 est ici également avantageusement 40 complété par un système de sûreté bloquant les mâchoires 17a, 17b dans une 3049647 18 position rétractée et les empêchant d'aller frotter contre la paroi externe de l'arbre 8 lorsque ce dispositif n'est pas déclenché. On peut utiliser des éléments fusibles 134 similaires à l'élément fusible 34 décrit dans la variante précédente. De la même manière, le dispositif de freinage 16 comprend au moins un moyen élastique, en particulier des ressorts 133, qui sont configurés pour maintenir la sollicitation des mâchoires 17a, 17b contre la paroi cylindrique 18 dans la position active du dudit dispositif 16. En cas d'incident de survitesse, le dispositif fonctionne de la même manière que dans la variante précédente et, dans le cas d'une rupture de l'arbre 8 de turbine, il peut notamment participer à limiter son déplacement axial grâce à sa réactivité. En référence à la figure 7, un deuxième mode de réalisation concerne un dispositif de freinage 16 de type frein à disque installé à l'extrémité arrière de l'arbre 8 du rotor de la turbine. 20 L'arbre 8 de turbine 5 comporte un disque 18 transversal, dont les faces avant 227a et arrière 277b sont conçues pour être des surfaces de frottement. Sur l'exemple le disque 18 est unique et placé en extrémité arrière de l'arbre 8. Cependant, on peut envisager d'installer plusieurs disques successivement dans la direction axiale X. Dans ce cas, il peut 25 correspondre à chaque disque des moyens attachés à la structure 11 tels que ceux qui sont décrits ci-après. Le fait d'installer le(s) disque(s) 18 de préférence derrière la turbine de puissance 5 et après le palier arrière 13 permet d'exploiter, comme 30 précédemment, un espace disponible à cet endroit près de l'axe longitudinal X dans la turbomachine 100. Ici un élément support 220 comporte en son centre un étrier 223 dans lequel vient s'insérer le disque 18. Sur l'exemple, l'étrier 223 chevauche le 35 disque 18. L'étrier 223 peut être circulaire ou occuper un secteur angulaire limité autour de l'axe X. Il peut également exister plusieurs étriers 223 répartis dans des secteurs angulaires autour de l'axe X. La description qui suit, en référence à la figure 7, décrit un étrier 223 et peut se généraliser au cas de plusieurs étriers répartis autour de l'axe X. 5 10 15 40 3049647 19 Une face arrière 324b de l'étrier, qui est ici fixe par rapport à la structure 11, supporte une garniture 325b destinée à coopérer par frottement avec la surface de frottement arrière 227b du disque 18. Lorsque le dispositif de freinage 16 n'est pas actif, ces deux surfaces sont légèrement écartées 5 pour éviter les frottements. Du côté opposé à sa face arrière 324b, l'étrier 223 comporte un logement cylindrique 228 agencé en regard de la surface de frottement avant 227a du disque 18. Au moins une chambre axiale 229 formée dans le corps 10 de l'étrier 223 débouche dans le fond transversal du logement 228. Une mâchoire 17 forme un organe mobile par rapport à l'étrier 223. Cette mâchoire 17 comporte un corps 224a en forme de secteur de disque qui glisse dans le logement 228 et un piston axial 226a qui coulisse dans la 15 chambre axiale 229. Le corps 224a de la mâchoire 17 supporte une garniture 225a destinée à coopérer par frottement avec la surface avant de frottement 227a du disque 18 lorsque la mâchoire est translatée vers l'arrière. Dans le cas d'un seul étrier 223, toutes les pièces décrites sont 20 annulaires. Dans le cas de plusieurs étriers répartis autour de l'arbre 8, il y aura plusieurs mâchoires 17. Un dispositif pyrotechnique 30 similaire à ceux décrits pour les modes de réalisation précédents est installé dans la chambre axiale 229 où glisse le 25 piston 226a de la mâchoire 17. Avantageusement, ce dispositif pyrotechnique 30 ou ces dispositifs, dans le cas de plusieurs étriers répartis circonférentiellement, est relié au mêmes moyens de commande 22 que dans les modes de réalisation précédents pour commander la mise à feu de l' explosif. 30 Comme précédemment, lors de la mise à feu du dispositif pyrotechnique 30, la mâchoire 17 est pressée, ici axialement, contre le disque 18 et sa garniture 225a frotte contre la surface de frottement transversale avant 227a du disque 17 de l'arbre 8. Dans l'exemple présenté 35 sur la figure 7, cela implique comme on l'a vu un petit déplacement axial de l'arbre 8 et du disque 227 qui vient en butée vers l'arrière contre la face arrière 224b de l'étrier et frotte sur la garniture 225b. Si des mâchoires mobiles 17 sont disposées aussi à l'arrière avec chacune un dispositif pyrotechnique 19 associé, les mâchoires du dispositif de freinage 16 peuvent 3049647 20 venir presser de part et d'autre sur le disque 8 qui reste centré sur sa position initiale. En effet, l'étrier 223 qui a été ici représenté ici est de type étrier fixe, 5 et on peut admettre qu'en cas de freinage d'urgence, l'effort exercé par la mâchoire 17 est suffisant pour provoquer un léger recul de l'arbre 8 et du disque 8 permettant de pincer ce disque entre les garnitures 225a et 325b. Il sera compris que, en variante (non représentée), l'étrier pourrait aussi être un étrier fixe, mais comportant deux mâchoires 17 et deux actionneurs 19 de 10 part et d'autre du disque 8. L'étrier 223 pourrait encore, selon une autre variante, être un étrier de type flottant comportant une chape mobile par rapport à son corps dans laquelle seraient reçues les garnitures 225a, 325b, la chape pouvant alors coulisser par rapport au corps de l'étrier pour s'ajuster à la position du disque 8. 15 Le dimensionnement de la mâchoire 17 et du dispositif pyrotechnique 30 pour obtenir l'efficacité voulue est similaire à ce qui peut être fait dans les modes de réalisation précédents mais, cette fois, en prenant en compte le frottement entre des surfaces radiales. 20 En cas de rupture de l'arbre 8, ce dispositif offre cette fois une butée mécanique qui maintient axialement l'arbre 8. Cette butée implique que la surface de frottement arrière 227b du disque 18 frotte contre la garniture arrière 225b de l'étrier 223 et apporte un effet mécanique supplémentaire 25 pour enclencher le freinage en cas d'incident. Cependant, comme précédemment, le dispositif pyrotechnique 230 est avantageusement conçu pour se déclencher avec la réactivité voulue et appliquer une pression axiale qui va conférer une efficacité de freinage plus importante au dispositif 16. 30 Dans le cas de rupture de l'arbre 9 de soufflante, sans déplacement de l'arbre 8 de turbine, le fonctionnement de ce mode de réalisation est similaire à celui des autres modes de réalisation. 35 REVENDICATIONS1. Dispositif de freinage (16) pour un arbre (8) d'une turbomachine (100), destiné à limiter une survitesse en rotation de l'arbre (8) autour d'un axe (X) de la turbomachine, comportant au moins un premier organe (17, 17a, 17b) mobile suivant une direction déterminée par rapport à une structure fixe (11) de la turbomachine, un deuxième organe (18) lié à l'arbre (8), lesdits premier et second organes (17, 17a, 17b, 18) étant aptes à coopérer par friction, et un actionneur (19, 19a, 19b) destiné à solliciter le premier organe (17, 17a, 17b) dans ladite direction déterminée contre le second organe (18), caractérisé en ce qu'il est mobile entre une première position inactive dans laquelle les premier et second organes (17, 17a, 17b, 18) ne coopèrent pas ensemble et une seconde position active dans laquelle les premier et second organes (17, 17a, 17b, 18) coopèrent par friction uniquement suite à une sollicitation de l'actionneur (19, 19a, 19b) déclenchée en réponse à la détection d'une survitesse de l'arbre (8). 2. Dispositif de freinage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'actionneur (19, 19a, 19b) comporte un dispositif pyrotechnique (30, 130a, 130b). 3. Dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (22) configurés pour déclencher l'actionneur (19, 19a, 19b) en réponse à la réception d'un signal de survitesse émis par un organe électronique de contrôle (14) effectuant la surveillance de la vitesse de rotation de l'arbre (8). 4. Dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen (34) agencé pour maintenir le premier organe (17a, 17b) dans une position écartée du deuxième organe (18), et en ce que l'actionneur (19) est configuré pour solliciter le premier organe (17a, 17b) contre le second organe (18) en surmontant le maintien assuré par ledit moyen (34). 5. Dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (34) est un moyen fusible (34) réalisant une liaison solide entre un élément (23) de la structure fixe (11) et le premier organe (17a, 17ba) dans la position inactive dudit dispositif (16), et qui est configuré pour se rompre dans la position active dudit dispositif (16). 6. Dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen élastique 3049647 2 (33) configuré pour maintenir la sollicitation du premier organe (17) contre le second organe (18) dans la position active du dudit dispositif (16). 7. Dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier organe (17) est disposé 5 axialement au niveau d'un palier (13) de maintien de l'arbre (8) sur la structure fixe (11) de la turbomachine. 8. Turbomachine (100) comportant un dispositif de freinage (16) selon l'une des revendications précédentes. 9. Turbomachine (100) selon la revendication précédente, 10 caractérisée en ce que le dispositif de freinage (16) est installé sur un arbre (8) d'une turbine de puissance (5) et en aval de ladite turbine de puissance (5) par rapport à un écoulement des gaz dans la turbomachine. 10. Turbomachine (100) selon l'une des revendications 8 ou 9 prises en combinaison avec la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens 15 de commande (22), outre le déclenchement du dispositif de freinage (16), sont configurés pour commander un arrêt d'une alimentation en carburant de ladite turbomachine (100).