Brevet FR3093538A1 — publié le 20200911

Description Titre de l'invention : Sous ensemble de montage d'un palier de guidage d'un arbre de compresseur Domaine technique [0001] L'invention concerne un sous ensemble de turbomachine, notamment d'une tur- bomachine d'aéronef, par lequel une bague interne d'un palier est montée. Ce palier réalisant en particulier le guidage d'un arbre de compresseur à haute pression, sans que cette application soit limitative. Technique antérieure [0002] Les moteurs à soufflante comportent plusieurs étages de compresseur, notamment un compresseur basse pression (BP) et un compresseur haute pression (HP). En amont du compresseur basse pression est disposée une roue d'aubes mobiles de grande dimension, ou soufflante, qui alimente à la fois le flux primaire qui traverse les compresseurs BP et HP et le flux froid, ou flux secondaire, concentrique au flux primaire. [0003] Les moteurs aéronautiques modernes sont souvent réalisés sous la forme d'un as- semblage de modules qui peuvent comporter des parties fixes et des parties mobiles. Un module est défini comme un sous-ensemble d'un moteur qui présente des caractéristiques géométriques au niveau de ses interfaces avec les modules adjacents suffisamment précises pour qu'il puisse être livré individuellement et qui a subi un équilibrage distinct lorsqu'il comporte des parties tournantes. L'assemblage des modules permet de constituer un moteur complet, en réduisant au maximum les opérations d'équilibrage et d'appariement des pièces en interface. [0004] La modularité d'un moteur est un élément clé pour la maintenance. En effet, lors d'une intervention, Il faut que les pièces soient accessibles facilement sans avoir à démonter un nombre important de parties du moteur. Dans la pratique, on essaye d'obtenir un découpage en quelques modules majeurs. Par exemple pour un turboréacteur à soufflante, on cherche un découpage en trois modules : un premier module majeur pour la partie avant comprenant la soufflante et le compresseur BP, un deuxième module majeur pour la partie comprenant le corps HP et un troisième module majeur pour la partie arrière du moteur comprenant la turbine BP et l'arbre de turbine. [0005] La construction des turbomachines exige des aménagements compliqués à cause de l'imbrication du compresseur et de la turbine à haute pression dans le compresseur et la turbine à basse pression, et. de la présence de deux lignes d'arbres concentriques dont chacune relie le compresseur à la turbine correspondante. Cette complication se fait surtout sentir pendant l'entretien de la machine, quand il faut la démonter puis la 2 remonter. [0006] Le problème se pose concernant l'accessibilité d'un écrou interne dans un sous ensemble réalisant la liaison entre un palier de guidage en rotation d'un bout d'arbre haute pression du compresseur haute pression, qui est située axialement au niveau du compresseur basse pression. [0007] Le palier comporte une bague interne qui est frottée sur une portion cylindrique d'un pignon conique d'entrainement d'accessoires, qui est lui-même fretté sur le bout d'arbre et accouplé en rotation par un système de gorge et nervure. [0008] L'écrou interne est vissé sur le bout d'arbre pour pousser axialement le pignon conique vers l'aval et le pignon conique pousse à son tour la bague interne du palier vers l'aval contre un épaulement du bout d'arbre. [0009] Un frein d'écrou est présent afin d'éviter un éventuel desserrage de l'écrou par rapport au bout d'arbre. [0010] Selon un mode de réalisation connu, le démontage du module majeur comportant l'arbre haute pression s'effectue selon la succession des étapes suivantes : [0011] - retrait du frein d'écrou ; [0012] - blocage en rotation et en translation de l'écrou par un outillage spécifique ; [0013] - mise en rotation de l'arbre haute pression pour dévisser celui-ci et ainsi obtenir un déplacement axial vers l'aval du module majeur. [0014] Grace à ce déplacement axial vers l'aval du module majeur,une partie du frettage entre le pignon conique et le bout d'arbre se désengage. [0015] L'étendue du déplacement axial du module majeur, à l'issue de cette troisième étape est définie par les longueurs axiales des filetages de l'écrou et du bout d'arbre haute pression. [0016] Cependant, la structure connue du sous ensemble ne permet pas d'avoir une longueur axiale suffisante du filetage pour désengager en totalité le frettage entre le pignon conique et le bout d'arbre. [0017] Un vérin est alors utilisé dans une quatrième étape pour poursuivre le désengagement du frettage, mais il engendre un décalage axial important entre les deux bagues du palier. Cela peut endommager les billes mais également mater les bagues de roulement. [0018] L'invention a pour but de proposer un sous ensemble de liaison entre un palier et le bout d'arbre haute pression permettant d'éviter l'utilisation du vérin et de garder l'intégrité du palier par allongement de la longueur de filetage de l'écrou. Exposé de l'invention [0019] L'invention propose un sous ensemble de turbomachine comportant un arbre de la turbomachine, un palier de guidage d'une extrémité axiale dudit arbre de la turbomachine, le sous ensemble comportant un manchon de révolution monté radialement 3 entre l'extrémité de l'arbre et une bague interne du palier de guidage et un écrou qui est relié à l'extrémité de l'arbre par vissage et qui serre axialement le manchon contre un épaulement de l'extrémité de l'arbre, [0020] caractérisé en ce que l'écrou comporte un tronçon de blocage portant des moyens coopérant avec l'extrémité de l'arbre pour réaliser un blocage de l'écrou en rotation par rapport à l'extrémité de l'arbre. [0021] La combinaison du filetage de l'écrou avec les moyens de blocage en rotation de celui-ci permet de s'affranchir d'une pièce supplémentaire réalisant le blocage en rotation, simplifiant ainsi la structure du sous ensemble et permettant alors d'accroitre la longueur du filetage. [0022] Dc préférence, le tronçon de blocage porte une pluralité de pattes flexibles dont une extrémité de chaque patte flexible coopère avec un tronçon d'une paroi annulaire radialement interne de l'extrémité de l'arbre. [0023] Dc préférence, chaque patte flexible prolonge axialcment vers l'aval le tronçon de blocage, dont l'extrémité aval libre de chaque patte flexible coopère avec ledit tronçon de la paroi annulaire radialement interne de l'extrémité de l'arbre. [0024] Dc préférence, le tronçon de la paroi annulaire radialemcnt interne de l'extrémité de l'arbre comporte une pluralité de dents réparties autour de l'axe principal, dont chaque dent coopère avec l'extrémité de chaque patte pour former un système à rochet permettant la rotation de l'écrou par rapport à l'extrémité de l'arbre dans un sens correspondant au vissage de l'écrou sur l'extrémité de l'arbre et pour empêcher la rotation de l'écrou par rapport à l'extrémité de l'arbre dans l'autre sens correspondant à un dévissage de l'écrou de l'extrémité de l'arbre. [0025] De préférence, chaque dent possède un plan médian qui est incliné par rapport à la direction radiale dans un sens correspondant au sens de vissage de l'écrou et possède une première face qui est inclinée par rapport à la direction radiale dans ledit sens correspondant au sens de vissage. [0026] De préférence, l'extrémité libre de chaque patte flexible comporte un talon qui est apte à venir en appui contre une deuxième face d'une desdites dents pour empêcher la rotation de l'écrou par rapport à l'extrémité de l'arbre dans l'autre sens correspondant à un dévissage de l'écrou de l'extrémité de l'arbre. [0027] De préférence, le tronçon de la paroi annulaire radialement interne de l'extrémité de l'arbre comporte une pluralité d'encoches réparties autour de l'axe principal, dont chaque extrémité libre des pattes flexibles est apte à être reçue dans une encoche pour réaliser un blocage en rotation de l'écrou pal- rapport à l'extrémité de l'arbre dans au moins un sens de rotation correspondant à un dévissage de l'écrou de l'extrémité de l'arbre. [0028] De préférence, l'écrou comporte une paroi cylindrique externe qui porte un filetage coopérant avec un filetage complémentaire _Conne sur une face radialement interne de l'extrémité de l'arbre. [0029] L'invention propose aussi un outil destiné à coopérer avec l'écrou d'un sous ensemble l'invention, qui est apte à produire une déformation radiale des pattes flexibles en direction de l'axe principal, afin permettre la rotation de l'écrou par rapport à l'extrémité de l'arbre dans un premier sens par rapport à une direction radiale. [0030] L'invention propose aussi un procédé de démontage d'un sous ensemble selon l'invention, qui comporte une étape de déformation des pattes flexibles par l'utilisation d'un outil, et de maintien de celles-ci dans la configuration déformées, une étape de blocage en rotation et en translation de l'écrou par un outillage spécifique, une étape de mise en rotation de l'extrémité de l'arbre par rapport à l'écrou pour dévisser l'extrémité de l'arbre d'avec l'écrou et ainsi obtenir un déplacement axial vers l'aval de l'extrémité de l'arbre par rapport à l'écrou et par rapport au palier de guidage. Brève description des dessins [0031] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquelles : [0032] [fig.1] est une représentation schématique en section axiale d'une turbomachine d'aéronef ; [0033] [fig.2] est un détail à plus grande échelle de la turbomachine représentée à la figure I, montrant le sous ensemble de liaison entre le palier et l'extrémité amont de l'arbre haute pression avant le montage de l'écrou sur le bout d'arbre ; [0034] [fig.3] est une vue similaire à celle de la figure 2, dans laquelle l'écrou est monté sur le bout d'arbre ; [0035] [fig.4] est un ensemble de demi vues en bout du sous ensemble représenté aux figures 2 et 3, représentant la coopération des extrémités des pattes avec la paroi radialcment interne du bout d'arbre ; [0036] [fig.5] est un ensemble de demi vues similaires à celui de la figure 4, montrant un autre mode de réalisation des extrémités des pattes. DECRIPTION DÉTAILLÉE 100371 Dans la description qui va suivre, on adoptera l'orientation d'amont en aval comme étant la direction axiale et de gauche à droite en sc reportant aux figures. [0038] La figure 1 représente une turbomachine d'aéronef 10 du typo à double flux d'axe principal A. [0039] La turbomachine 10 comporte une veine primaire 12 et une veine secondaire 14 coaxiales l'une à l'autre et coaxiales à l'axe principal A. La veine primaire 12 est située radialement à l'intérieur de la veine secondaire 14. [0040] La turbomachine 10 comporte aussi une soufflante 16 qui est coaxiale à l'axe principal A et qui est installée à l'extrémité axiale amont de la turbomachine. [0041] Par sa rotation, la soufflante 16 délivre de l'air à la veine primaire 12 et à la veine se- condaire 14. [0042] La veine primaire 12 comporte successivement selon la direction axiale, un com- presseur basse pression 18, un compresseur haute pression 20, une chambre de combustion 22, une turbine haute pression 24 et une turbine basse pression 26. [0043] Le compresseur basse pression 18 et la turbine basse pression 26 sont accouplés l'un à l'autre par un arbre basse pression 28. Le compresseur haute pression 20 et la turbine haute pression 24 sont accouplés l'un à l'autre par un arbre haute pression 30. [0044] La soufflante 16 comporte principalement un disque de soufflante 32, une pluralité d'aubes 34 qui sont portées par le disque de soufflante 32 en s'étendant radialement par rapport à l'axe principal A de la turbomachine 10 et un cône d'entrée 36 qui prolonge axialement vers l'amont le disque de soufflante 32, qui confère à la partie radialement centrale de la soufflante 16 une configuration aérodynamique. [0045] La soufflante 16 est entrainée en rotation autour de l'axe principal A de la tur- bomachine 10 par l'intermédiaire de l'arbre basse pression 28. [0046] Comme on peut le voir plus en détails aux figures 2 et 3, le guidage en rotation de l'extrémité amont 40 de l'arbre haute pression 30, que l'on appellera par la suite bout d'arbre 40, est réalisé par l'intermédiaire d'un palier 42. [0047] Le palier 42 est un palier à bille et comporte une bague externe 44 qui est solidarisée à un élément fixe de la turbomachine 10 (non représenté) et une bague interne 46 qui est solidarisée au bout d'arbre 40. [0048] Plus précisément, la bague interne 46 est assemblée par frettage sur un manchon cy- lindrique 48 appartenant à un pignon conique 50 destiné à accoupler un accessoire de la turbomachine 10 avec l'arbre haute pression 30. Le manchon cylindrique 48 est interposé entre la bague interne 46 et le bout d'arbre 40 et il est lui-même accouplé à l'arbre haute pression 30 par frettage et par coopération de cannelures 52 complémentaires. [0049] Le pignon conique 50 est mis en butée axialement vers l'aval contre un épaulement 54 du bout d'arbre 40 par un écrou 56, qui est vissé sur le bout d'arbre 40 et qui est en appui axialement vers l'aval contre une portion d'extrémité amont 58 du pignon conique 50. [0050] L'écrou 56 est vissé sur une face radialement interne 62 du bout d'arbre 40. 6 [0051] Comme on peut le voir notamment à la figure 2, l'écrou 56 comporte une face ra- dialement externe 64 qui comporte un filetage 66 complémentaire d'un filetage 68 de la face radialement interne 62 du bout d'arbre 40. [0052] La longueur axiale de ces filetages complémentaires 66, 68 de l'écrou 56 et du bout d'arbre 40 est déterminée pour permettre de désengager le frettage entre le manchon cylindrique 48 du pignon conique 50 et le bout d'arbre 40. [0053] En particulier, la longueur des filetages 66, 68 est supérieure à la longueur du frettage entre le manchon cylindrique 48 du pignon conique 50 et le bout d'arbre 40. [0054] L'écrou 56 comporte un premier tronçon 70 qui comporte la face externe 64 sur laquelle le filetage 66 est formé. Cc premier tronçon 70 est disposé concentriquement à l'intérieur du bout d'arbre 40. [0055] L'écrou 56 comporte un deuxième tronçon 72 qui prolonge le premier tronçon 70 vers l'amont et qui déborde axialement vers l'amont par rapport au bout d'arbre 40. [0056] Le diamètre du deuxième tronçon 72 est supérieur au diamètre du premier tronçon 70 et l'extrémité aval 72A du deuxième tronçon 72 est en contact axialement vers l'aval contre la portion d'extrémité amont 58 du pignon conique 50. [0057] Comme on l'a dit précédemment, l'écrou 56 a pour but de presser axialement vers l'aval le pignon conique 50 contre l'épaulement 54 du bout d'arbre 40. [0058] L'écrou 56 comporte en outre un tronçon de blocage 74 qui prolonge vers l'aval le premier tronçon 70 et qui coopère avec le bout d'arbre 40 pour empêcher toute rotation de l'écrou 56 pat- rapport au bout d'arbre 40 et donc pour empêcher son desserrage. [0059] Ce tronçon de blocage 74 porte une pluralité de pattes flexibles 78 qui prolongent axialement vers l'aval le tronçon de blocage 74 et dont une extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 coopère avec un tronçon 63 la paroi annulaire radialement interne 62 du bout d'arbre 40. [0060] Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 4, la coopération de l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 avec le tronçon 63 de la paroi annulaire radialement interne 62 du bout d'arbre 40 s'effectue selon le principe d'une roue à rochet, c'est-à-dire une coopération qui permet la rotation de l'écrou 56 dans un sens correspondant au vissage de l'écrou sur le bout d'arbre 40 et qui bloque la rotation de l'écrou 56 dans l'autre sens correspondant à un dévissage de l'écrou 56 du bout d'arbre 40. [0061] Le tronçon 63 de la paroi annulaire radialement interne 62 du bout d'arbre 40 comporte une pluralité de dents 100 qui sont réparties autour de l'axe principal A en formant une couronne interne. [0062] A la manière d'une roue à rochet, chaque dent 100 comporte un plan principal médian B qui est incliné par rapport à la direction principale radiale, prise par rapport à l'axe principal A et chaque plan médian B d'une dent est incliné dans un sens cor- 7 respondant au vissage de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40, comme on l'a représenté par la flèche Fl. [0063] Ici, chaque dent 100 est délimitée par une première face 102 qui est inclinée par rapport à la direction radiale dans un sens correspondant au vissage de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40 et une deuxième face 104 qui est sensiblement parallèle à la direction radiale. [0064] Aussi, l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 comporte une face 110 qui vient en contact avec la première face 102 de chaque dent 100 et qui est, elle aussi, inclinée par rapport à la direction radiale, prise par rapport à l'axe principal A. [0065] Lors de la rotation de l'écrou 56 dans un sens correspondant au vissage de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40, comme on peut le voir par la figure de gauche à la figure 4, la face 110 de l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 vient en appui contre la première face 102 d'une dent 100. [0066] L'inclinaison de ces faces 110, 102 et l'élasticité des pattes 78 provoque un rap- prochement de l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 vers l'axe principal A, jusqu'au franchissement d'une dent, pour revenir dans l'espace situé entre deux dents 100 adjacentes. [0067] A l'issue du vissage, et comme on peut le voir dans la vue centrale de la figure 4, l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 est située dans l'espace situé entre deux dents 100 adjacentes. [0068] Lorsque l'écrou 56 a tendance à se dévisser, comme représenté par la flèche F2 à la figure 4, un talon 112 de l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 vient en appui contre la deuxième face 104 d'une dent 100, bloquant le déplacement de cette patte 78 dans le sens de dévissement et par conséquent, empêchant à l'écrou de se dévisser. [0069] La pluralité de pattes 78 permet d'avoir un effort de maintien plus important et de réduire la dimension de chaque patte 78. [0070] Pour permettre le démontage de l'écrou 56 d'avec le bout d'arbre 40, et comme re- présenté à la vue de droite de la figure 4, les extrémités aval libres 78A des pattes 78 sont toutes déformées radialement en direction de l'axe principal A afin de ne plus venir en contact avec les faces 102, 104 des dents. [0071] Cette déformation est de préférence réalisée par un outil (non représenté) qui coopère simultanément avec toutes les pattes 78 et qui est solidarisé à l'écrou 56 pour tourner simultanément lors du dévissage de l'écrou 56 d'avec le bout d'arbre 40. [0072] Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 5, le tronçon 63 de la paroi annulaire radialement interne 62 du bout d'arbre 40 comporte une pluralité d'encoches 120 à profil rectangulaire qui sont destinées à recevoir les extrémités libres 78A des pattes 78. [0073] Ici, le profil des encoches 120 est rectangulaire. Il sera compris que l'invention n'est 8 pas limitée à ce mode de réalisation et que les encoches 120 peut avoir tout autre profil, avec la seule contrainte de comporter une face plane contre laquelle l'extrémité aval libre 78A de chaque patte 78 vient en appui pour bloquer le déplacement de cette patte 78 dans le sens de dévissement. [0074] Les encoches 120 sont orientées principalement parallèlement à l'axe principal A et leurs parois latérales 122 s'étendent chacune dans un plan incluant l'axe principal A. [0075] La section de l'extrémité libre 78A de chaque patte 78 est sensiblement complé- mentaire de la section de chaque encoche 120, un jeu de fonctionnement étant permis. [0076] Lors de la mise en place de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40, comme représenté à la vue de gauche de la figure 5, les extrémités libres 78A des pattes 78 sont toutes déformées radialement en direction de l'axe principal A afin de ne pas venir en contact avec les parois des encoches 120. [0077] Cette déformation des pattes 78 est réalisée pendant toute l'opération de vissage de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40. [0078] De préférence, la déformation des pattes 78 est réalisée par un outil (non représenté) qui coopère simultanément avec toutes les pattes 78 et qui est solidarisé à l'écrou 56 pour tourner simultanément lors du dévissage de l'écrou 56 d'avec le bout d'arbre 40. [0079] Lorsque l'écrou 56 est en position sur le bout d'arbre 40, comme on peut le voir à la vue centrale de la figure 5, l'outil de déformation des pattes 78 est retiré. [0080] Les pattes 78 se déploient alors radialement vers l'extérieur par retour élastique à leur forme initiale. [0081] Leurs extrémités libres 78A pénètrent alors dans les encoches 120, bloquant ainsi toute rotation de l'écrou 56 par rapport au bout d'arbre 40 dans les deux sens. [0082] Pour permettre le démontage de l'écrou 56 d'avec le bout d'arbre 40, et comme re- présenté à la vue de droite de la figure 5, les extrémités aval libres 78A des pattes 78 sont toutes déformées radialement en direction de l'axe principal A afin de ne plus venir en contact avec les faces 102, 104 des dents. [0083] Cette déformation est de préférence réalisée par le même outil que défini pré- cédemment lors du vissage de l'écrou 56 sur le bout d'arbre 40, qui coopère simultanément avec toutes les pattes 78 et qui est solidarisé à l'écrou 56 pour tourner simultanément lors du dévissage de l'écrou 56 d'avec le bout d'arbre 40. [0084] Le démontage du module majeur comportant l'arbre haute pression s'effectue selon la succession des étapes suivantes : [0085] - déformation des pattes 78 et maintien de celles-ci dans la configuration déformées ; [0086] - blocage en rotation et en translation de l'écrou 56 par un outillage spécifique ; [0087] - mise en rotation de l'arbre haute pression pour dévisser celui-ci et ainsi obtenir un déplacement axial vers l'aval du module majeur. [0088] Comme on l'a dit précédemment, la longueur axiale des filetages complémentaires de 9 l'écrou 56 et du bout d'arbre 40 est déterminée pour permettre de désengager le frettage entre le manchon cylindrique 48 du pignon conique 50 et le bout d'arbre 40. [0089] Ainsi, il n'y a pas d'étape supplémentaire de déplacement axial de l'arbre haute pression par un vérin. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]