Brevet FR3092617A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : ENSEMBLE COMPRENANT UN BOITIER D'ACCESSOIRES POUR UNE TURBOMACHINE Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention concerne un ensemble comprenant un boîtier d'accessoires pour une turbomachine, cet ensemble comprenant en outre des équipements rapportés sur le boîtier. Arrière-plan technique [0002] Un boîtier d'accessoires pour une turbomachine est connu sous l'acronyme anglais AGB pour « Accessory GearBox ». [0003] Un boîtier d' accessoires est destiné à transmettre une puissance mécanique prélevée sur le moteur (ou générateur de gaz) de la turbomachine à des équipements tels qu'une pompe, un alterno-démarreur, un séparateur air/huile, etc. Chaque équipement est rapporté directement sur une interface du boîtier et comporte un rotor couplé en rotation avec un arbre d'entraînement du boîtier. [0004] De manière à limiter le nombre de références, les motoristes tentent de standardiser les différents modules d'une turbomachine, et autrement dit d'utiliser un seul et même module pour différentes turbomachines. Un boîtier d'accessoires peut être standardisé, et autrement dit utilisé pour différentes turbomachines. [0005] Les équipements rapportés sur un boîtier d'accessoires peuvent varier d'une tur- bomachine à une autre ou bien présenter des caractéristiques dimensionnelles ou géométriques différentes. [0006] Ainsi, sur la base d'un même boîtier d'accessoires et pour différentes turbomachines, les motoristes peuvent être confrontés soit à un empiètement mutuel entre deux équipements voisins, ce qui empêche leur montage, soit à un fonctionnement non optimal d'un ou plusieurs des équipements dû par exemple à une vitesse de rotation inadaptée. [0007] L'objectif de la présente invention est ainsi de proposer un ensemble comprenant un boîtier d'accessoires permettant, pour différentes turbomachines, le montage de tous les équipements et un fonctionnement optimal de ces derniers. Résumé de l'invention [0008] L'invention propose à cet effet un ensemble pour une turbomachine comprenant : - un boîtier d'accessoires comportant un premier arbre rotatif autour d'un premier axe A et un second arbre rotatif autour d'un second axe B parallèle audit premier axe A; - un premier équipement rapporté sur ledit boîtier, ledit premier équipement 2 comprenant un premier rotor rotatif autour dudit premier axe A et couplé en rotation avec ledit premier arbre ; - un second équipement rapporté sur ledit boîtier, ledit second équipement comprenant un second rotor couplé en rotation avec ledit second arbre ; caractérisé en ce que lesdits premier et second rotors sont respectivement couplés en rotation avec lesdits premier et second arbres via une boîte de transmission, ledit second rotor est rotatif autour d'un troisième axe C décalé par rapport audit second axe B et parallèle auxdits premier et second axes A, B, ledit second rotor étant couplé en rotation avec ledit second arbre via un train d'engrenages de ladite boîte de transmission. [0009] La boîte de transmission, et plus particulièrement le train d'engrenages, permet de décaler l'axe de rotation C du rotor du second équipement par rapport à l'axe de rotation B du second arbre, de manière à éviter des interférences, c'est-à-dire des empiètements mutuels entre les premier et second équipements, et/ou de modifier les paramètres de fonctionnement du second équipement (vitesse de rotation, couple, etc.), de manière à ce que le second équipement fonctionne sur la plage de vitesses souhaitée. [0010] D'une manière plus générale, une telle boîte de transmission permet de standardiser le boîtier d'accessoires pour différentes turbomachines qui emploient différents équipements. En effet, le rotor de chaque équipement peut être couplé en rotation avec l'arbre correspondant du boîtier soit directement (sans un train d'engrenages) soit indirectement (avec un train d'engrenages), en fonction de l'encombrement alloué et de la plage de vitesses de fonctionnement souhaitée pour chaque équipement. [0011] L'ensemble 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 : - ledit second arbre est placé entre lesdits premier et second rotors ; - ledit train d'engrenages comprend au moins une première roue dentée rotative autour dudit second axe B et une seconde roue dentée rotative autour dudit troisième axe C; - ledit train d'engrenages comprend une troisième roue dentée engrenée avec lesdits première et seconde roues dentées ; - ledit train d'engrenages présente un rapport de transmission supérieur à 1 ; - chacun des équipements est rapporté sur ladite boîte de transmission, lesdits premier et second équipements étant respectivement montés sur des première et seconde interfaces de ladite boîte de transmission ; - ladite boîte de transmission comprend des troisième et quatrième interfaces respectivement montées sur des première et seconde interfaces dudit boîtier d'accessoires ; 3 - lesdites première et seconde interfaces de ladite boîte de transmission sont respectivement centrées sur lesdits premier et troisième axes A, C, lesdites troisième et quatrième interfaces de ladite boîte de transmission étant respectivement centrées sur lesdits premier et second axes A, B, lesdites première et seconde interfaces de ladite boîte étant axialement opposées auxdites troisième et quatrième interfaces de ladite boîte ; - le premier équipement est un alterno-démarreur et le second équipement est une pompe hydraulique. [0012] La présente invention concerne également une turbomachine comprenant un ensemble tel que décrit précédemment. Brève description des figures [0013] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture dc la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0014] [fig.1] la figure 1 est une vue schématique de face d'un ensemble comprenant notamment un boîtier d'accessoires et deux équipements rapportés sur le boîtier ; [0015] [fig.2] la figure 2 est une vue schématique en perspective dc l'ensemble représenté sur la figure 1 ; [0016] [fig.3] la figure 3 est une vue schématique en coupe de l'ensemble selon le plan P dc la figure 2. Description détaillée de l'invention [0017] Sur les figures 1 à 3 est représenté un ensemble 1 pour une turbomachine 2, telle qu'un turboréacteur, un turbopropulseur ou un turbomoteur d'aéronef. [0018] L'ensemble 1 comprend d'une part un boîtier d'accessoires 3 comportant un premier arbre 4 rotatif autour d'un axe A (premier axe) et un second arbre 5 rotatif autour d'un axe B (second axe) parallèle à l'axe A. L'ensemble 1 comprend en outre un premier équipement 6 rapporté sur le boîtier 3. Le premier équipement 6 comprend un premier rotor 7 rotatif autour de l'axe A et couplé en rotation avec le premier arbre 4. L'ensemble 1 comprend également un second équipement 8 rapporté sur le boîtier 3. Le second équipement 8 comprend un second rotor 9 couplé en rotation avec le second arbre 5. Les premier et second rotors 7, 9 sont respectivement couplés en rotation avec les premier et second arbres 4, 5 via une boîte de transmission 10. Le second rotor 9 est rotatif autour d'un axe C (troisième axe) décalé par rapport à l'axe B et parallèle aux axes A et B. Le second rotor 9 est couplé en rotation avec le second arbre 5 via un train d'engrenages 11 de la boîte de transmission 10. [0019] Le boîtier d'accessoires 3 est destiné à transmettre une puissance mécanique, prélevée sur un moteur (ou générateur de gaz) de la turbomachine 2, aux équipements 6, 8 via notamment les arbres rotatifs 4, 5. [0020] La boîte de transmission, et plus particulièrement le train d'engrenages, permet de décaler l'axe de rotation du rotor d'un équipement par rapport à l'axe de rotation de l'arbre d'entraînement correspondant et/ou de modifier les paramètres de fonctionnement d'un équipement (vitesse de rotation, couple, etc.). [0021] Un train d'engrenages présente un rapport de transmission défini de manière à faire fonctionner l'équipement dans la plage de fonctionnement souhaitée. [0022] Plus précisément, au regard de la vitesse de rotation, dans le cas où on souhaite abaisser la vitesse de rotation d'un arbre du boîtier 3, le train d'engrenages 11 doit être un réducteur et présenter ainsi un rapport de transmission inférieur à 1. Au contraire, dans le cas où on souhaite accroître la vitesse de rotation d'un arbre du boîtier 3, le train d'engrenages 11 doit être un multiplicateur et présenter ainsi un rapport de transmission supérieur à 1. Dans le cas où on souhaite maintenir la vitesse de rotation d'un arbre du boîtier 3, le train d'engrenages 11 doit présenter un rapport de transmission égal à 1. [0023] Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, l'objectif est non seulement de décaler le second équipement 8 par rapport au premier équipement 6, de manière à positionner les premier et second équipements 6, 8 l'un à côté de l'autre sans interférence, mais également de modifier les paramètres de fonctionnement du second équipement 8. [0024] Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le premier équipement 6 est un altemo-démarreur et le second équipement 8 est une pompe hydraulique. [0025] L'exemple illustré sur les figures n'est en rien limitatif, les équipements pourraient être différents. L'ensemble 1 pourrait en outre comprendre davantage d'équipements, chaque équipement étant associé à un arbre rotatif du boîtier d'accessoires. Plus précisément, le rotor de chaque équipement est couplé en rotation avec l'arbre d'entraînement correspondant soit directement (sans un train d'engrenages, via par exemple un arbre intermédiaire) soit indirectement (avec un train d'engrenages) en fonction de l'encombrement alloué et de la plage de vitesses de fonctionnement souhaitée pour l'équipement. [0026] Le trahi d'engrenages 11 comprend au moins une première roue dentée 12 rotative autour de l'axe B et une seconde roue dentée 13 rotative autour de l'axe C. [0027] Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le train d'engrenages 11 comprend une troisième roue dentée 14 engrenée avec les première et seconde roues dentées 12, 13. La troisième roue dentée 12 est rotative autour d'un axe D (quatrième axe) parallèle aux axes A, B et C. L'axe D est situé entre l'axe de rotation B de la première roue dentée 12 et l'axe de rotation C de la seconde roue dentée 13. Les roues dentées 12-14 sont à contact extérieur et à axes parallèles. Le train d'engranges 11 est situé dans une enceinte intérieure 15 dc la boîte de transmission 10. La boîte de transmission 10 est située axialement entre les équipements 6, 8 et le boîtier d'accessoires 3. [0028] Plus précisément, tel qu'illustré notamment sur la figure 3, le train d'engrenages 11 est ici un multiplicateur et présente ainsi un rapport de transmission supérieur à 1. La seconde roue dentée 13 et la troisième roue dentée 14 présentent le môme nombre de dents. La première roue dentée 12 comprend davantage de dents que les seconde et troisième roues dentées 13, 14. Les première et troisième roues dentées 12, 14 tournent dans le sens horaire et la seconde roue dentée 13 tourne dans le sens antihorairc. La seconde roue dentée 13 est communément appelée « un inverseur » puisqu'elle permet d'inverser le sens de rotation sans toutefois modifier le rapport de transmission. [0029] Chaque roue dentée 12-14 est entraînée et guidée en rotation via un arbre 16, l'arbre 16 étant en saillie de part et d'autre dc la roue dentée et centré sur son axe de rotation. Chaque roue dentée 12-14 est solidaire dc l'arbre 16. La roue dentée 12-14 peut être venue de matière avec l'arbre 16, de sorte à former un ensemble plus communément appelé « un pignon arbre ». La roue dentée 12-14 peut être rapportée sur l'arbre 16 et couplée en rotation avec l'arbre 16 via des moyens d'accouplement tels que des cannelures, une clavette, etc. La roue dentée 12-14 peut être rapportée sur l'arbre 16 et couplée en rotation avec l'arbre 16 via un assemblage par frettage. L'arbre 16 (et par conséquent la roue dentée associée) est guidé en rotation via par exemple deux paliers disposés de part et d'autre de la roue dentée. Les roues dentées 12-14 et les paliers sont lubrifiés dans l'enceinte 15 à l'aide d'un lubrifiant liquide tel que de l'huile. [0030] En variante, le train d'engrenages pourrait par exemple comprendre un ou plusieurs trains épicycloïdaux. [0031] Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, le premier rotor 7 et le premier arbre 4 sont coaxiaux et mobiles en rotation autour de l'axe A. Le second rotor 9 est mobile en rotation autour de l'axe C qui est décalé par rapport à l'axe de rotation B du second arbre 5, de manière à positionner ici les premier et second équipements 6, 8 l'un à côté de l'autre sans interférence. Le second arbre 5 est placé entre les premier et second rotors 7, 9, et autrement dit l'axe de rotation B du second arbre 5 est placé entre l'axe de rotation A du premier rotor 7 et l'axe de rotation C du second rotor 9. [0032] Plus précisément, le premier arbre 4 est couplé en rotation avec un arbre inter- médiaire 27 via des moyens d'accouplement 17. De la même manière, le premier rotor 7 est couplé en rotation avec l'arbre intermédiaire 27 via des moyens d'accouplement 18. L'arbre intermédiaire 27 est situé à l'intérieur de la boîte de transmission 10. 6 L'arbre intermédiaire 27 est centré sur l'axe A et guidé en rotation via par exemple deux paliers distants l'un de l'autre. Les paliers sont lubrifiés dans l'enceinte 15. L'arbre intermédiaire 27 tourne ici dans le sens horaire (figure 3). Les moyens d'accouplement 17, 18 peuvent être des cannelures pratiquées dans le premier arbre 4 et l'arbre intermédiaire 27 (respectivement dans le premier rotor 7 et l'arbre intermédiaire 27), ou bien encore une clavette logée en partie dans unc rainure du premier arbre 4 et en partie dans une rainure de l'arbre intermédiaire 27 (respectivement dans le premier rotor 7 et l'arbre intermédiaire 27). [0033] Le second arbre 5 est couplé en rotation avec la première roue dentée 12 via des moyens d'accouplement 19. De la même manière, le second rotor 9 est couplé en rotation avec la seconde roue dentée 13 via des moyens d'accouplement 20. Les moyens d'accouplement 19, 20 peuvent être des cannelures pratiquées dans le second arbre 5 et la première roue dentée 12 (respectivement dans le second rotor 9 et la seconde roue dentée 13), ou bien encore une clavette logée en partie dans une rainure du second arbre 5 et en partie dans une rainure de la première roue dentée 12 (respectivement dans le second rotor 9 et la seconde roue dentée 13). [0034] Tel qu'illustré sur les figures, chacun des équipements 6, 8 est rapporté sur la boîte de transmission 10. Les premier et second équipements 6, 8 sont respectivement mis et maintenus en position sur des première et seconde interfaces 21, 22 de la boîte de transmission 10. Les première et seconde interfaces 21, 22 de la boîte de transmission 10 sont respectivement centrées sur les axes A et C. Les première et seconde interfaces 21, 22 se présentent par exemple chacune sous la forme d'un bossage. [0035] La mise en position d'un équipement 6, 8 vis-à-vis de l'interface correspondante 21, 22 est par exemple réalisée via une liaison appui-plan et un centrage court. L'équipement 6, 8 est par exemple maintenu en position via une pluralité de vis, chaque vis traversant simultanément un trou débouchant pratiqué dans le stator de l'équipement et un trou taraudé pratiqué dans l'interface. [0036] Des moyens d'étanchéité peuvent être disposés entre l'équipement et l'interface cor- respondante. [0037] Tel qu'illustré sur les figures, la boîte de transmission 10 comprend des troisième et quatrième interfaces 23, 24 respectivement mises et maintenues en position sur des première et seconde interfaces 25, 26 du boîtier d'accessoires 3. Les troisième et quatrième interfaces 23, 24 de la boîte de transmission 10 sont respectivement centrées sur les axes A et B. Les troisième et quatrième interfaces 23, 24 sont axialement opposées aux première et seconde interfaces 21, 22 de la boîte 10. Les troisième et quatrième interfaces 23, 24 de la boîte 10 ainsi que les première et seconde interfaces 25, 26 du boîtier 3 se présentent par exemple chacune sous la forme d'un bossage comportant une collerette périphérique au niveau de son extrémité libre. 7 [0038] La mise en position d'une interface 23, 24 de la boîte 10 vis-à-vis d'une interface correspondante 25, 26 du boîtier 3 est par exemple réalisée via une liaison appui-plan et un centrage court. Les interfaces 23-26 de la boîte 10 et du boîtier 3 sont par exemple maintenues en position via un collier de serrage enserrant deux collerettes accolées, à savoir une collerette d'une interface 23, 24 de la boîte 10 et une collerette d'une interface 25, 26 du boîtier 3. [0039] Des moyens d'étanchéité peuvent être disposés entre une interface de la boîte et une interface correspondante du boîtier. [0040] Un tel montage de la boîte de transmission 10 permet de répartir de manière homogène la masse des équipements 6, 8 et de la boîte 10 sur les interfaces 25, 26 du boîtier 3. 8