Brevet FR3058757A1 — publié le 20180518

Dispositif de découplage de première et seconde pièces d'une turbomachine DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif de découplage de pièces d'une turbomachine, telles que des supports de palier de cette turbomachine. ETAT DE L'ART L'état de l'art comprend notamment les documents EP-Al -1436316, EP-Al -1308602, EP-Al -1653051 et EP-Al -2071138. Une turbomachine comporte, d'amont en aval dans le sens de l'écoulement des gaz, un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le rôle du compresseur est d'accroître la pression de l'air fourni à la chambre de combustion. Le rôle de la turbine est d'assurer l'entraînement en rotation du compresseur en prélevant une partie de l'énergie de pression des gaz chauds sortant de la chambre de combustion et en la transformant en énergie mécanique. Le compresseur et la turbine sont constitués d'un premier ensemble de pièces fixes constituant le stator et un second ensemble de pièces, susceptible d'être mis en rotation par rapport au stator, constituant le rotor. Le rotor du compresseur et le rotor de la turbine forment un ensemble solidairement relié par un arbre tournant. La rotation du rotor par rapport au stator est rendue possible au moyen de paliers, un palier étant un organe mécanique supportant et guidant un rotor, en particulier l'arbre de ce rotor. Ce palier comporte une première partie fixée sur l'arbre rotor et une seconde partie fixée sur le stator par l'intermédiaire d'un support de palier. Un roulement est disposé entre les deux parties du palier autorisant ainsi la rotation d'une partie du palier par rapport à l'autre. Le roulement peut par exemple être de type à billes, à rouleaux cylindriques ou à rouleaux coniques. 3058757 2 Une turbomachine peut également être du type à « double-corps » ce qui signifie qu'elle comporte deux rotors agencés coaxialement, un palier autorisant la rotation relative entre ces deux rotors. Une turbomachine peut également comporter une soufflante, 5 constituant un premier étage du compresseur. La soufflante comporte des aubes de très grande taille, dites aubes de soufflante, dont l'un des effets est d'augmenter la masse et l'inertie du rotor. En cas de rupture d'une aube de soufflante, un balourd est produit sur l'arbre supportant la soufflante. Un balourd est un phénomène de 10 déséquilibre du rotor dont le centre de gravité ne se situe plus exactement sur l'axe de rotation comme il devrait l'être. Des charges cycliques et des vibrations importantes sont ainsi communiquées au stator de la turbomachine, par l'intermédiaire du support de palier, avec d'importants risques de détérioration pouvant mener à son autodestruction. Pour éviter 15 la transmission de ces phénomènes indésirables au stator, il est nécessaire de découpler le support de palier, c'est-à-dire interrompre la transmission mécanique de la rotation, notamment en désolidarisant les deux parties formant le support de palier. On connaît une solution consistant à utiliser des vis fusibles pour la 20 fixation d'une partie amont et d'une partie aval formant un support de palier. Ces vis fusibles présentent une portion de section réduite susceptible de se rompre au-delà d'un effort de traction prédéterminé et ainsi de réaliser le découplage des deux parties constituant le support de palier. La présente invention propose un perfectionnement à cette 25 technologie, qui est simple, efficace et économique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention propose un dispositif de découplage de première et seconde pièces d'une turbomachine, lesdites pièces s'étendant autour d'un axe A, caractérisé en ce que ladite première pièce comprend une rangée 30 annulaire d'ouvertures traversantes axialement et s'étendant autour de l'axe A, et en ce que ladite seconde pièce comprend une rangée annulaire 3058757 3 de pattes axiales fusibles traversant axialement lesdites ouvertures et comportant des portions de filetage sur lesquelles un écrou d'axe A et de serrage axial des pièces est vissé. L'invention propose ainsi une nouvelle technologie de découplage 5 consistant à remplacer les vis fusibles de la technique antérieure par une liaison à pattes fusibles. Par ailleurs, contrairement à la technique antérieure ou un écrou est monté sur chaque vis fusible, un (de préférence unique) écrou est ici vissé sur les pattes fusibles et permet de fixer les deux pièces. Il y a donc une seule étape de vissage et serrage avec le dispositif 10 selon l'invention, ce qui représente un gain de temps significatif lors de la fixation des pièces. Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : 15 - la première pièce comprend une paroi annulaire radialement externe d'appui axial de la seconde pièce et comportant ladite rangée d'ouvertures ; - ladite paroi annulaire comprend une première surface radiale d'appui axial de ladite seconde pièce et une seconde surface radiale opposée d'appui axial dudit écrou ; 20 - chacune desdites ouvertures a une forme générale allongée en direction circonférentielle autour de l'axe A; - la seconde pièce comprend une surface ou paroi radiale d'appui axial sur ladite première pièce, lesdites pattes s'étendant en saillie axiale depuis ladite surface ou paroi radiale ; 25 - chacune desdites pattes comprend une portion d'extrémité libre qui porte une desdites portions de filetage et qui est reliée par une portion de liaison fusible au reste de ladite seconde pièce ; - ladite portion de liaison fusible comprend un amincissement ; - ladite portion d'extrémité libre comprend ladite portion de filetage à sa 30 périphérie externe ; - lesdites pattes sont formées d'une seule pièce avec ladite seconde pièce ; 3058757 4 - lesdites première et seconde pièces sont des supports de palier de ladite turbomachine ; - une circonférence passant par la périphérie interne dudit écrou a un diamètre supérieur à celui d'une circonférence passant par la périphérie 5 externe du palier de la turbomachine, le support de palier constitué par exemple par la première pièce comprenant par exemple une paroi cylindrique d'axe A dans laquelle le palier, par exemple à roulement, peut être monté en pouvant, par ailleurs, par exemple être maintenu axialement contre un épaulement annulaire interne de cette paroi au moyen d'un écrou 10 vissé sur la périphérie interne de la paroi cylindrique ; - lesdites ouvertures sont séparées les unes des autres par des colonnettes radiales qui sont délimitées à une première extrémité axiale par une surface radiale et à une seconde extrémité axiale opposée par une surface incurvée concave dont l'ouverture débouche en direction axiale ; 15 - une circonférence passant par la périphérie interne des ouvertures a un diamètre inférieur à celui d'une circonférence passant par la périphérie interne de l'écrou ; - une circonférence passant par la périphérie interne dudit écrou a un diamètre inférieur à celui d'une circonférence passant par la périphérie 20 externe des ouvertures ; - des moyens de verrouillage sont montés entre lesdites pattes et ledit écrou afin d'éviter un desserrage involontaire dudit écrou. La présente invention concerne encore une turbomachine, comprenant au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus. 25 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 3058757 5 - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale de deux pièces de turbomachine reliées entre elles par un dispositif de découplage selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective d'une des 5 pièces de la figure 1, et montre les pattes fusibles de cette pièce ; - la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective des pièces de la figure 1, les pattes fusibles de l'une des pièces traversant des ouvertures de l'autre pièce. DESCRIPTION DETAILLEE 10 La figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif de découplage 10 selon l'invention, en particulier pour une turbomachine. Dans l'exemple représenté, ce dispositif 10 est utilisé pour relier deux pièces, telles que deux supports de palier 12, 14. Le support de palier 12, situé ici à gauche du dessin ou à l'amont par 15 référence à l'écoulement des gaz dans une turbomachine, peut être utilisé pour supporter un palier à roulement à l'amont d'un module enceinte de la turbomachine. Le support de palier 14, situé ici à droite ou à l'aval, peut être utilisé pour supporter un autre palier à roulement à l'aval du module précité. Il peut aussi être relié au stator de la turbomachine. 20 Le support de palier 14 s'étend autour d'un axe A non visible et peut avoir une symétrie de révolution autour de cet axe A qui est l'axe longitudinal de la turbomachine. Le support de palier 14 comprend une paroi cylindrique 14a d'axe A et une paroi annulaire radiale 14b qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis l'extrémité axiale aval de la paroi 14a. 25 Le palier à roulement peut être monté directement à l'intérieur de la paroi 14a et maintenu axialement contre un épaulement annulaire interne 16 de cette paroi au moyen d'un écrou 18 vissé sur la périphérie interne de la paroi 14a. La paroi 14b comprend à sa périphérie externe une rangée annulaire 30 d'orifices axiaux 20 traversants de passage de vis 22 de fixation du support 3058757 6 de palier 14 à une pièce de stator, telle qu'un moyeu de carter intermédiaire de la turbomachine. La paroi 14b comprend une surface radiale aval 14bb d'appui axial sur une surface complémentaire du moyeu de carter, et une surface radiale 5 amont 14ba sur laquelle le support de palier 12 est destiné à prendre appui axialement. A la périphérie interne de la paroi 14b, au niveau de la jonction avec la paroi 14a, le support de palier 14 comprend une rangée annulaire d'ouvertures 23 axialement traversantes. Ces ouvertures 23 débouchent 10 ainsi respectivement sur les surfaces 14ba, 14bb. La surface 14bb présente, au niveau des débouchés aval des ouvertures 23, une forme plane en section transversale. Au contraire, la surface 14ba présente, au niveau des débouchés amont des ouvertures 23, une forme incurvée concave en section transversale, dont l'ouverture est orientée vers l'amont. 15 Deux ouvertures 23 adjacentes sont séparées l'une de l'autre par une colonnette radiale 23a (figure 3). Dans l'exemple représenté, les ouvertures ont chacune une forme générale allongée sensiblement en direction circonférentielle. Elles ont par exemple une forme oblongue ou ovale. 20 Le support de palier 12 s'étend autour de l'axe A et peut avoir une symétrie de révolution autour de cet axe A. Le support de palier 12 comprend une paroi 12a définissant à l'aval une surface radiale 12aa d'appui sur la surface 14ba. Le support de palier 12 est centré sur l'axe A par coopération de la périphérie externe de sa paroi 12a avec un rebord 25 cylindrique 19 s'étendant vers l'amont depuis la périphérie externe de la paroi 14b. La paroi 12a comprend une rangée annulaire d'orifices 21 alignés axialement avec les orifices 20 pour le montage des vis 22. Le support de palier 12 comprend des pattes axiales fusibles 24 qui 30 s'étendent vers l'aval depuis la périphérie interne de la paroi 12a. 3058757 7 Chaque patte 24 comprend deux portions, respectivement amont 24a et aval 24b, la portion aval 24b de chaque patte étant libre. La portion amont 24a est une portion fusible qui comprend un amincissement 25. La résistance mécanique de cette portion fusible 24a est calculée pour que la 5 liaison des deux supports de palier 12, 14 cède au niveau de cette portion lorsque les efforts transitant par les pièces dépassent un certain seuil, correspondant par exemple au cas de perte d'une aube de soufflante de la turbomachine. Comme on le voit dans la figure 1, les portions fusibles 24a des 10 pattes 24 et les colonnettes 23a sont situées sensiblement dans un même plan radial. Les portions 24b des pattes sont filetées à leurs périphéries externes. Autrement dit, elles comprennent chacune une surface radialement interne lisse et une surface radialement externe filetée. 15 Un écrou 26, ici unique, est vissé depuis l'aval sur les pattes 24 et prend appui par son extrémité amont sur la surface 14bb de la paroi 14b. Des moyens de verrouillage, tels qu'un frein écrou 28 et un anneau 30, sont montés entre les extrémités aval de l'écrou 26 et des pattes 24, afin d'éviter un desserrage accidentel de l'écrou en fonctionnement. 20 Comme on le voit sur la figure 1 : - une circonférence Cl passant par la périphérie interne des ouvertures 23 a un diamètre inférieur à celui de circonférences C2, C3 passant respectivement par les périphéries interne et externe des pattes, - une circonférence C4 passant par la périphérie externe des ouvertures 23 25 a un diamètre supérieur à celui des circonférences C2, C3, - une circonférence C5 passant par la périphérie interne de l'écrou 26 a un diamètre inférieur à celui de la circonférence C4, et supérieur à celui d'une circonférence passant par la périphérie externe du palier à roulement précité, 30 - une circonférence C6 passant par la périphérie externe de l'écrou 26 a un diamètre supérieur à celui de la circonférence C4. 3058757 8 Les supports de palier 12, 14 peuvent être assemblés et fixés de la façon suivante. Les supports de palier 12, 14 sont alignés sur l'axe A. le support de palier 12 est déplacé en translation axiale vers le support de palier 14, jusqu'à ce que les pattes 24 traversent les ouvertures 23. L'écrou 5 26 est alors rapporté à l'aval des pattes 24 et vissé sur celles-ci jusqu'à venir en appui axial sur la surface 14bb de la paroi 14b du support de palier 14. Cette paroi 14b est alors serrée axialement entre la paroi 12a du support de palier 12 et l'écrou 26. Les moyens de verrouillage sont ensuite montés aux extrémités aval de l'écrou 26 et des pattes 24. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de découplage de première et seconde pièces (12, 14) d'une turbomachine, lesdites pièces s'étendant autour d'un axe A, caractérisé en ce que ladite première pièce (14) comprend une rangée annulaire d'ouvertures (23) traversantes axialement et s'étendant autour de l'axe A, et en ce que ladite seconde pièce (12) comprend une rangée annulaire de pattes axiales (24) fusibles traversant axialement lesdites ouvertures et comportant des portions de filetage sur lesquelles un écrou (26) d'axe A et de serrage axial des pièces est vissé. 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel la première pièce (14) comprend une paroi annulaire radialement externe (14b) d'appui axial de la seconde pièce (12) et comportant ladite rangée d'ouverture (23). 3. Dispositif (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune desdites ouvertures (23) a une forme générale allongée en direction circonférentielle autour de l'axe A. 4. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la seconde pièce (12) comprend une surface ou paroi radiale (12aa) d'appui axial sur ladite première pièce (14), lesdites pattes (24) s'étendant en saillie axiale depuis ladite surface ou paroi radiale. 5. Dispositif (10) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel chacune desdites pattes (24) comprend une portion d'extrémité libre (24b) qui porte une desdites portions de filetage et qui est reliée par une portion (24a) de liaison fusible au reste de ladite seconde pièce (12). 6. Dispositif (10) selon la revendication 5, dans lequel ladite portion de liaison fusible (24a) comprend un amincissement (25). 7. Dispositif (10) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ladite portion d'extrémité libre (24b) comprend ladite portion de filetage à sa périphérie externe. 3058757 10 8. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites pattes (24) sont formées d'une seule pièce avec ladite seconde pièce (12). 9. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans 5 lequel lesdites première et seconde pièces sont des supports de palier (12, 14) de ladite turbomachine. 10. Turbomachine, comprenant au moins un dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes. 10