Brevet FR3058480A1 — publié le 20180511

SUPPORT ASSURANT UNE LIAISON COMPLÈTE ENTRE UN ARBRE TURBINE ET UN TUBE DE DÉGAZAGE D'UN TURBORÉACTEUR DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne un support assurant une liaison complète entre 5 un arbre turbine et un tube de dégazage d'un turboréacteur. La fonction de lubrification des éléments roulants d'un turboréacteur est classiquement assurée par une atmosphère à gouttelettes d'huile dans des compartiments contenant ces éléments roulants. Afin d'en assurer la ventilation, un flux de gaz traverse ces enceintes et passe ensuite par des déshuileurs dont la fonction est de séparer les huiles des gaz. Les huiles sont captées par effet centrifuge pour être ensuite réinjectées dans les compartiments des éléments roulants. Le flux de gaz est évacué via un tube de dégazage. Celui-ci est situé au sein de l'arbre de turbine, concentriquement à lui. Il est lié à celui-ci 15 par une ou plusieurs liaisons à encastrement. Un exemple d'accouplement est par exemple proposé dans la demande de brevet FR 2 957 974 dans le cas d'un arbre turbine à diamètre intérieur constant. Sur certaines turbomachines, le diamètre intérieur de l'arbre turbine 20 est évolutif. L'encastrement est alors assuré par deux systèmes de supports centraux. Les éléments d'accouplement sont placés de telle sorte qu'ils divisent le tube de dégazage en trois parties, diminuant de ce fait la longueur de portée. Typiquement, ces systèmes de supports centraux sont constitués 25 d'un support fendu, d'une douille conique à filetage et d'un écrou. Ils sont montés à l'aveugle dans l'arbre turbine et mis en position avant d'y installer le tube de dégazage. L'accouplement est ensuite réalisé par expansion du support fendu via la pression de l'écrou vissé vers la surface conique, induisant une augmentation du diamètre extérieur du support 30 jusqu'à obtenir un ajustement serré entre le support et l'arbre turbine. 3058480 2 Au cours de la mise en position des systèmes de support, il arrive que des rayures soient occasionnées sur la surface interne de l'arbre turbine. L'usure occasionnée par les conditions de fonctionnement de l'arbre turbine amène des criques à se former sur ces rayures. Cette dégradation de la structure de l'arbre turbine peut mener à la rupture de celui-ci. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION Un but général de l'invention est de pallier les inconvénients des 10 systèmes support de l'état de la technique. Notamment, un des buts de l'invention est de prévenir la dégradation de l'arbre turbine consécutive aux rayures. Un autre but de l'invention est de faciliter le montage des systèmes de support dans l'arbre turbine, réduisant ainsi la durée et incidemment le 15 coût des opérations. Un autre but est de faciliter le démontage des systèmes, diminuant ainsi les risques de dégradation lors des opérations de maintenance. Selon un aspect, l'invention propose un support fendu assurant une liaison complète entre un tube de dégazage et un arbre turbine, ledit 20 support comportant une pluralité de portées de contact externes destinées à venir en appui sur les parois intérieures de l'arbre turbine pour solidariser le tube de dégazage par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que les différentes portées sont chacune bordées par au moins un insert en élastomère qui contribue à la protection de l'arbre turbine lors de 25 l'insertion du support en son sein. De cette façon, les risques de contact métal/métal entre l'arbre turbine et le support fendu sont limités. Un tel support est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : 3058480 3 - Il comporte une pluralité de surépaisseurs latérales qui s'étendent de part et d'autre des portées de contact externe et au niveau desquelles sont disposés des inserts en élastomère. - Il comporte une pluralité d'embrèvements réalisés dans les 5 surépaisseurs latérales, lesdits embrèvements étant destinés à recevoir les inserts en élastomère. Les embrèvements assurent ainsi le calage axial et tangentiel des inserts en élastomère. - Les portées de contact qu'il comporte s'étendant tangentiellement à un premier cylindre virtuel, les bords externes des embrèvements s'étendent selon un deuxième cylindre virtuel concentrique avec le premier et de rayon inférieur. De cette façon, les bords d'embrèvements n'engendrent pas de risque supplémentaire de contact entre le support et l'arbre turbine lors de l'inclinaison ou le redressement du support au cours du montage ou du démontage de ce dernier. - Les inserts en élastomère peuvent être montés collés dans les embrèvements. Cette option permet le maintien en position correcte des inserts lors des différentes phases de montage ou démontage des systèmes de support. - Les inserts en élastomère peuvent être montés serrés dans les embrèvements. Cette option permet également le maintien en position correcte des inserts lors de différentes phases de montage ou démontage des systèmes de support. L'invention propose également un système de support assurant une liaison complète entre un tube de dégazage et un arbre turbine, ledit système de support comprenant un tel support, un écrou destiné à exercer un effort de poussée axial sur ledit support par vissage sur la portion filetée d'une douille conique, ladite douille présentant une portion conique destinée à transformer la poussée axiale en expansion radiale dudit support. 3058480 4 Elle propose en outre un ensemble tube de dégazage et arbre turbine solidarisés grâce à un système de support comprenant un tel support. Elle concerne également une turbomachine comportant un 5 ensemble tube de dégazage et arbre turbine solidarisés par un système de support comportant un tel support et plus précisément une turbomachine comportant un arbre à diamètre intérieur évolutif solidarisé avec une pièce nominalement cylindrique interne concentrique par un système de support comportant un tel support. 10 PRÉSENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : 15 - La figure 1 représente une vue partielle en coupe d'un turboréacteur connu de l'état de la technique ; - La figure 2 représente une vue en coupe des systèmes de supports centraux et leurs positions par rapport à l'arbre turbine et au tube de dégazage ; 20 - La figure 3 représente une vue partielle en coupe du tube de dégazage et d'un support central ; - La figure 4 représente une modélisation en 3D isométrique du système de support monté sur le tube de dégazage - La figure 5 représente une vue partielle d'une modélisation 3D d'un 25 support fendu, centrée sur une portée de contact ; - La figure 6 représente une vue partielle en coupe d'un support fendu, centrée sur une portée de contact ; - La figure 7 représente une vue partielle en coupe de l'arbre turbine et le tube de dégazage au cours du montage d'un système de support, 30 ainsi que l'outillage utilisé. 3058480 5 DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN OEUVRE ET DE RÉALISATION Généralités En référence à la figure 1, un turboréacteur T conforme à une forme 5 de réalisation de l'invention comporte, de manière classique, un compresseur basse pression Cbp, un compresseur haute pression Chp, une chambre de combustion Cc, une turbine haute pression Thp, une turbine basse pression Tbp, et une tuyère d'échappement Te. L'arbre turbine 2 s'étend suivant un axe A qui est l'axe global du 10 turboréacteur T. Les notions de longitudinal et de radial dans la suite de la description seront relatives à cet axe A. Les notions d'amont et d'aval dans la suite de la description seront relatives au sens de l'écoulement des fluides dans le tube de dégazage. L'arbre turbine 2 est creux. 15 Un tube de dégazage 3 s'étend au sein de l'arbre turbine 2. Sa fonction est de guider vers l'aval le flux de gaz de ventilation des éléments roulants. Le tube de dégazage 3 s'étend suivant l'axe du turboréacteur, concentriquement à l'arbre turbine 2. Il est creux et symétrique de 20 révolution, et comporte une pluralité de tronçons creux successifs : un tronçon amont 31, un tronçon central 32 et un tronçon aval 33. Le tronçon amont 31 présente une pluralité de perçages destinés à permettre l'évacuation des gaz dans le tube de dégazage, tandis que le tronçon aval 33 débouche sur une bouche d'évacuation des gaz. Ces deux 25 tronçons amont et aval 31 et 33 ont des diamètres qui varient dans leur longueur. Le tronçon central 32 entre les deux est quant à lui de diamètre constant. Assemblage des tronçons 30 Les tronçons amont et aval 31 et 33 sont reliés au tronçon central 32 et bloqués par serrage dans l'arbre turbine 2 par le système 3058480 6 d'assemblage 4 qui est illustré sur les figures 2 et 3 dans le cas du tronçon aval 33. En référence à la figure 2, ce système d'assemblage 4 comporte une pièce 41 formant support central, une douille conique 42 et un écrou 43. 5 La pièce 41 est une pièce annulaire fendue de type support d'arbre. Elle présente quatre portées de contact 41a externes latérales. Ces portées 41a sont réparties sur quatre côtés du pourtour de ladite pièce 41 en étant deux à deux diamétralement opposées. La surface annulaire interne de la pièce 41 présente une portion 10 amont conique 41b qui s'évase de l'aval vers l'amont. Elle se termine par une portée aval cylindrique 41c. Ladite douille 42 est de forme intérieure cylindrique. Sa surface externe présente quant à elle, de l'amont vers l'aval : - une portion amont conique 42a destinée, lors d'un serrage, à coopérer 15 en friction avec la portion conique interne 41b de la pièce 41 formant support fendu, - une gorge de dégagement 42g entre l'extrémité aval de la portion conique et l'extrémité amont d'une portion filetée 42b, - une portion filetée 42b, qui s'étend dans le prolongement de ladite 20 portion conique 42a, destinée à coopérer avec un écrou 43, - une extrémité aval présentant des encoches 42d, destinées à servir d'interface avec une canne dentée 7 (détaillée en figure 7 et dans le procédé de montage) lors de la phase de montage du système de support 4. 25 L'écrou 43 présente une surface interne taraudée 43t destinée à interagir avec la portion filetée 42b de la douille conique 42, et une surface amont 431 qui vient exercer une pression contre la surface aval 411 du support fendu 41 lors du serrage de l'écrou 43 sur la douille conique 42. 30 3058480 7 En référence à une figure 3, les tronçons 32 et 33 du tube de dégazage 3 sont juxtaposés à une portion renforcée 5, supportant l'effort du système de support 4. Cette portion renforcée 5 comporte à ses extrémités amont 51 et 5 aval 53 un centrage court pour la mise en position des tronçons 32 et 33 du tube de dégazage 3. La partie centrale 52 de la portion renforcée 5 présente deux surépaisseurs de contact 521 et 522 de révolution, configurées pour renforcer la structure du tube de dégazage 3 à l'endroit où l'effort de serrage de la douille 42 provoqué par l'extension du support 10 fendu 41 sera appliqué. Entre ces deux surépaisseurs est inséré un joint torique 54. L'assemblage du système de support 4 est donc réalisé par insertion de la douille conique 42 dans le support fendu 41 de l'amont vers l'aval, 15 jusqu'à atteindre une position de butée axiale conséquente au contact surfacique conique entre les deux pièces. L'écrou 43 est ensuite vissé sur la portion filetée 42b de la douille conique 42 depuis l'aval vers l'amont. La solidarisation de l'ensemble est obtenue lors d'une configuration où l'écrou 43 réalise un effort de serrage sur le support fendu 41, maintenant donc 20 ce dernier en position axialement et radialement par rapport à la douille conique 42. Support central fendu En référence à la figure 4, les quatre portées de contact 41a sont 25 séparées deux à deux par deux méplats longs 411 et deux méplats courts 41m diamétralement symétriques. Dans un but de réduction des masses tournantes, les surfaces aval et amont du support 41 présentent chacune une gorges torique 41t. Des inserts 41g en élastomère sont répartis de part et d'autre des 30 portées de contact 41a. Plus précisément, un insert 41g se présente comme un arc de joint plat (anneau de section rectangulaire), comportant deux surfaces latérales planes, une surface interne d'un rayon de courbure inférieur au rayon de 3058480 8 courbure de la surface externe et deux extrémités planes. Chaque arrête présente un congé, facilitant les différentes étapes de montage des inserts 41g dans le support fendu 41 puis du système de support 4 dans l'arbre turbine 2. 5 Les inserts en élastomère 41g peuvent être montés dans des embrèvements 41f (détaillés en figure 5) réalisés de part et d'autre de chaque portée de contact 41a. Ils présentent alors une longueur d'arc extérieur légèrement supérieure à celle des portées de contact 41a dans le but de couvrir toute l'arrête représentant un risque au montage. 10 Ces inserts sont par exemple réalisés dans un matériau élastomère DMD5072 identique à celui du joint torique 54. En référence à la figure 5, les inserts en élastomères 41g se montent dans des embrèvements 41f usinés dans des surépaisseurs 41d aux abords des portées de contact 41a. 15 Les embrèvements 41f présentent une géométrie similaire aux inserts en élastomère 41g, comportant de ce fait deux surfaces latérales planes d'une forme similaire aux surfaces latérales des inserts mais d'une hauteur moindre, un fond incurvé présentant un rayon de courbure similaire au rayon de courbure de la surface interne d'un et deux 20 extrémités planes similaires à celles des inserts. Les inserts en élastomère 41g peuvent être montés collés dans les embrèvements 41f pour assurer leur maintien en position lors de certaines étapes de manipulation. Dans un autre mode de réalisation possible, les dimensions des 25 embrèvements 41f sont inférieures aux dimensions des inserts en élastomère 41g, de manière à monter les inserts par serrage pour assurer leur maintien en position lors de certaines étapes de manipulation. En référence à la figure 6, les portées de contact 41a présentent 30 des surépaisseurs latérales 41d dans lesquelles sont usinés des embrèvements 41f destinés à recevoir des inserts en élastomère 41g. Les surépaisseurs latérales présentent des dimensions supérieures à celles des inserts. 3058480 9 Les surépaisseurs sont localisées de part et d'autre de chaque portée de contact 41a et ne s'étendent pas sur tout le pourtour du support fendu 41, dans une logique de limitation de masse. Considérant les surépaisseurs latérales 41d tangentes intérieurement à un cylindre virtuel, 5 le rayon de ce cylindre est inférieur à celui du cylindre tangent extérieurement aux portées de contact 41a. De la même manière, les bords externes d'embrèvement 41h sont tangents à un cylindre virtuel présentant un rayon inférieur au rayon du cylindre virtuel tangent aux portées de contact 41a. 10 Le rayon du cylindre virtuel tangent aux portées de contact 41a est inférieur au rayon intérieur de l'arbre turbine 2, correspondant à une étape de montage avant expansion du support fendu 41. Le rayon des bords externes d'embrèvement 41h est inférieur au rayon des portées de contact 41a pour éviter de générer un risque supplémentaire de 15 dégradation de l'arbre turbine 2 au moment du redressement du système de support 4. La géométrie du support 41 lui confère des avantages particuliers dans le cadre d'un arbre à diamètre évolutif, cependant l'accouplement du tube de dégazage dans l'arbre peut être réalisé de même manière si le 20 diamètre intérieur de l'arbre turbine est constant, dès lors que celui-ci est supérieur au diamètre du cylindre virtuel tangent aux portées de contact 41a (avant expansion du support 41). Montage 25 En référence à la figure 7, dans le but de procéder à la mise en position du système de support 4, il est inséré incliné dans l'arbre turbine 2 par son extrémité aval qui présente un diamètre interne inférieur au diamètre interne de sa portion centrale. La largeur du support fendu 41 au niveau des méplats longs est donc inférieure au diamètre intérieur 30 minimal de l'arbre turbine 2, permettant de ce fait son insertion dans l'arbre turbine 2. Le système de support 4 est ensuite inséré sur une canne support 6 conçue pour cette application, elle-même insérée sur toute la longueur de 3058480 10 l'arbre turbine depuis son extrémité amont. Ladite canne support 6 est équipée d'une butée 61 pour réaliser un arrêt axial contre la surface amont de l'arbre turbine 2. Le système de support 4 est ensuite amené en position en 5 coulissant le long de ladite canne support 6, poussé par l'intermédiaire d'une canne dentée 7 dont les dentures 71 viennent épouser les encoches 42d de la douille conique 42 et ainsi assurer sa position tangentielle. Ladite canne dentée 7 est creuse et présente un diamètre intérieur supérieur au diamètre de la canne support 6, permettant à la canne 10 dentée 7 de coulisser autour de la canne 6 lors du montage du système de support 4. L'écrou 43 est ensuite vissé sur la douille conique 42 grâce à la canne dentée 7, entraînant le redressement puis l'expansion du support fendu 41 jusqu'à générer un frottement suffisant au contact de l'arbre 15 turbine 2 pour assurer une liaison complète avec ce dernier. Ces deux dernières opérations, au cours desquelles le système de support 4 est amené en position en coulissant dans l'arbre turbine 2 puis redressé et expansé par serrage sur la douille conique 42, ne présentent maintenant plus de risque de dégradation de la surface interne de l'arbre 20 turbine 2, les inserts en élastomère 41g prévenant maintenant le contact métal/métal et supprimant tout risque de dégradation lié à ce phénomène. Les opérations peuvent donc être effectuées plus rapidement et plus sûrement. La portion renforcée 5 amont est ensuite insérée dans le support 4 25 amont, avant de visser l'écrou 43 sur la douille conique 42 et d'engendrer un effort de serrage solidarisant la portion renforcée 5 et l'arbre turbine 2. Le tronçon central du tube de dégazage 32 est ensuite inséré, suivi du système de support aval suivant la même méthode que le système de support amont. 30 REVENDICATIONS1. Support assurant une liaison complète entre un tube de dégazage (3) et un arbre turbine (2), ledit support comportant une pluralité de portées de contact externes (41a) destinées à venir en appui sur les parois intérieures de l'arbre turbine pour solidariser le tube de dégazage par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que les différentes portées sont chacune bordées par au moins un insert en élastomère (41g) qui contribue à la protection de l'arbre turbine lors de l'insertion du support en son sein. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de surépaisseurs latérales (41d) qui s'étendent de part et d'autre des portées de contact externe (41a) et au niveau desquelles sont disposés les inserts en élastomère (41g). 3. Support selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'embrèvements (41f) réalisés dans les surépaisseurs latérales (41d), lesdits embrèvements recevant les inserts en élastomère (41g). 4. Support selon la revendication 3, caractérisé en ce que, les portées de contact (41a) s'étendant tangentiellement à un premier cylindre virtuel, les bords externes (41h) des embrèvements s'étendent selon un deuxième cylindre virtuel concentrique avec le premier et de rayon inférieur. 5. Support selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les inserts en élastomère (41g) sont montés collés dans les embrèvements (41f). 6. Support selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que les inserts en élastomère (41g) sont montés serrés dans les embrèvements (41f). 3058480 12 7. Système de support assurant une liaison complète entre un tube de dégazage (3) et un arbre turbine (2), ledit système de support comprenant un support tel que défini dans une des revendications 1 à 6, un écrou (43) destiné à exercer un effort de poussée axial 5 sur ledit support par vissage sur la portion filetée d'une douille conique (42), ladite douille présentant une portion conique destinée à transformer la poussée axiale en expansion radiale dudit support. 8. Ensemble tube de dégazage et arbre turbine solidarisés grâce à un 10 système de support (4) comportant un support tel que défini dans une des revendications 1 à 6. 9. Turbomachine comportant un ensemble tube de dégazage (3) et arbre turbine (2) solidarisés par un système de support (4) comportant un support tel que défini dans une des revendications 15 1 à 6. 10. Turbomachine comportant un arbre à diamètre intérieur évolutif solidarisé avec une pièce nominalement cylindrique interne concentrique grâce à un système de support (4) comportant un support tel que défini dans une des revendications 1 à 6. 20