Brevet FR3108660A1 — publié le 20211001

L’invention concerne un actionneur (19) de rotor (2) de turboréacteur, comprenant un arbre d’entrainement (21) ayant une extrémité d’accouplement (24) à un arbre (18) lié en rotation au rotor (2) et une extrémité de manœuvre (26), un châssis (22) portant cet arbre d’entraînement (21) et comprenant une paroi principale (30) traversée par cet arbre d’entraînement (21). L’arbre d’entraînement (21) comprend une collerette (33) située du côté de son extrémité d’accouplement (24) par rapport à la paroi principale (30), des moyens de rappel (28) tendant continuellement à déplacer l’arbre d’entraînement (21) pour ramener sa collerette (33) contre la paroi principale (30), et un joint (46) porté par la collerette (33) ou par la paroi principale (30) pour assurer une étanchéité entre la collerette (33) et la paroi principale (30). Figure pour abrégé : Figure 2 Actionneur de mise en rotation d’un rotor de turboréacteur pour une opération d’inspection et/ou de maintenance L'invention se rapporte à une turbomachine, et plus particulièrement à un moyen d'entraîner manuellement un rotor de cette turbomachine afin de contrôler par endoscopie des aubes portées par ce rotor. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les turbomachines telles que les turboréacteurs font l'objet d'inspections effectuées à l'aide d'endoscopes introduits par des ouvertures prévues à cet effet qui permettent un examen sans démontage de composants internes tels que des aubes. Durant une telle inspection, on introduit un endoscope et on amène successivement chaque aube devant l'endoscope en faisant tourner pas à pas un rotor portant les aubes à inspecter, tel que son rotor haute pression. Cette rotation du rotor est obtenue en entraînant un organe lié en rotation au rotor, à la main ou bien avec un petit moteur électrique, à faible vitesse. Plus concrètement, l’organe lié en rotation au rotor est un arbre situé dans une boîte d’accessoire du moteur qui renferme différents éléments tels qu’une pompe à huile ou à carburant liés en rotation au rotor pour pouvoir être entraînés par celui-ci dès lors que le moteur est en service. En pratique, la boîte d’accessoires est entourée par un carter portant un actionneur externe débrayable situé en vis-à-vis d’une extrémité de l’arbre de la boîte d’accessoires lié au rotor. Un tel actionneur qui est connu du document de brevet EP 0 754 838 présente de façon générale une structure complexe et coûteuse du fait qu’il doit assurer un accouplement débrayable avec l’arbre lié au rotor tout en assurant une étanchéité entre l’extérieur et l’intérieur du carter de boîte d’accessoire qui le porte. Le but de l’invention est d’apporter un agencement d’un tel actionneur présentant une structure générale plus simple c’est-à-dire moins coûteuse. A cet effet, l’invention a pour objet un actionneur débrayable de rotor de turboréacteur, comprenant un arbre d’entrainement ayant une extrémité de manœuvre et une extrémité d’accouplement à un arbre lié en rotation au rotor, un châssis comprenant une paroi principale ayant un alésage traversant formant un palier glissant portant l’arbre d’entraînement, cet arbre d’entraînement comprenant une collerette située du côté de son extrémité d’accouplement par rapport à la paroi principale, des moyens de rappel tendant continuellement à déplacer l’arbre d’entraînement pour rapprocher son extrémité d’accouplement de la paroi principale, et un joint porté par la collerette ou par la paroi principale pour assurer une étanchéité entre la paroi principale et la collerette, lorsque cette collerette est appliquée contre cette paroi principale. Avec cet agencement, la collerette est pressée contre le joint par les moyens de rappel dès lors que l’actionneur n’est pas utilisé pour une opération de maintenance. Autrement dit, le joint d’étanchéité est un joint statique, de sorte qu’il peut être d’un type très simple, par opposition à un joint dynamique ou un joint à lèvre. L’invention concerne également un actionneur ainsi défini, dans lequel l’arbre d’entraînement traverse la paroi principale au niveau d’un alésage de cette paroi principale qui porte un joint assurant une étanchéité avec l’arbre d’entrainement. L’invention concerne également un actionneur ainsi défini, comprenant une tête de manœuvre portée par l’extrémité de manœuvre, avec un limiteur de couple interposé entre la tête de manœuvre et l’extrémité de manœuvre. L’invention concerne également un actionneur ainsi défini, dans lequel le limiteur de couple est un limiteur de couple à crabot. L’invention concerne également un actionneur ainsi défini, dans lequel le châssis comprend un fourreau tubulaire porté par la paroi principale et entourant l’arbre d’entrainement du côté de son extrémité de manœuvre, et dans lequel la tête de manœuvre a une forme de capuchon entourant au moins une extrémité du fourreau tubulaire. L’invention concerne également un actionneur ainsi défini, dans lequel les moyens de rappel sont formés par un ressort hélicoïdal entourant l’arbre d’entraînement en étant interposé entre la paroi principale et la tête de manœuvre. L’invention concerne également un turboréacteur équipé d’un actionneur ainsi défini. est une vue en coupe longitudinale d’un turboréacteur de type double corps double flux ; est une vue en coupe longitudinale de l’actionneur selon l’invention à l’état de repos ; est une vue de détail en coupe longitudinale du limiteur de couple intégré à l’actionneur selon l’invention ; est une vue en coupe longitudinale de l’actionneur selon l’invention à l’état accouplée. est une vue en coupe longitudinale de l’actionneur à l’état de repos selon un second mode de réalisation de l’invention ; est une vue en coupe longitudinale de l’actionneur à l’état accouplé selon un second mode de réalisation de l’invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE L’INVENTION Sur la figure 1, un turboréacteur 1 à double corps comporte un rotor haute pression 2 comprenant un arbre haute pression 3 portant plusieurs roues aubagées 4 d’un compresseur haute pression situé en amont d’une chambre de combustion 6, et plusieurs roues aubagées 7 d’une turbine haute pression située en aval de cette chambre 6. Ce rotor haute pression entoure un rotor basse pression 8 comprenant un arbre basse pression 9 portant une roue aubagée de fan 11 et plusieurs roues aubagées 12 d’un compresseur basse pression situé en amont du compresseur haute pression, ainsi que plusieurs roues aubagées 13 d’une turbine basse pression située en aval de la turbine haute pression. Ce turboréacteur est équipé d’une boîte d’accessoires 14 comprenant plusieurs arbres portés par un carter 16 qui les entoure en étant liés en rotation directement ou indirectement à l’arbre haute pression 3. Cette boîte d’accessoires 14 comporte des éléments de type pompe à huile, à carburant, ou autres qui sont ainsi entrainés en rotation à l’arbre haute pression 3 lorsque le moteur est en service. Le système de transmission de la boîte d’accessoires 14 comporte plus particulièrement un arbre principal 17 perpendiculaire à l’arbre 3 et directement relié à celui-ci par deux pignons coniques, un arbre secondaire 18 parallèle à l’axe AX et relié à l’arbre principal 17 par deux autres pignons coniques. Le rotor haute pression 2 n'est pas directement accessible depuis l'extérieur du moteur, de sorte que sa rotation pas à pas s'effectue en entraînant l'un des arbres de la boîte d’accessoires à la main ou avec un moteur électrique. L’actionneur selon l’invention qui apparaît sur la figure 2 où il est repéré par 19, comporte un arbre d’entraînement 21 traversant un châssis 22, en s’étendant selon un axe AX situé dans le prolongement de l’arbre secondaire 18 en étant coaxial à ce dernier. L’extrémité de l’arbre secondaire située en vis-à-vis de l’arbre d’entraînement 21 comporte une tête d’accouplement 23. L’arbre d’entraînement 21 comporte une extrémité d’accouplement 24 située en vis-à-vis de la tête d’accouplement 23, et une extrémité opposée qui est une extrémité de manœuvre 26 équipée d’une tête de manœuvre 27 en forme de capuchon qui l’entoure. Un ressort de rappel hélicoïdal 28 entoure l’arbre d’entraînement 21 en étant interposé entre le châssis 22 et la tête de manœuvre 27. L’extrémité d’accouplement 24 est par exemple une extrémité mâle ayant une section transversale externe carrée pour constituer un carré d’entraînement, et la tête d’accouplement 23 est alors une partie femelle comprenant une empreinte complémentaire creuse, c’est-à-dire présentant une section interne carrée. Ainsi, l’engagement de l’extrémité 24 dans la tête 23 permet d’accoupler en rotation l’arbre d’entraînement 21 de l’actionneur 19 avec l’arbre secondaire 18 de la boîte d’accessoires qui est lié au rotor haute pression 2. Toute autre forme appropriée permettant l’accouplement et désaccouplement peut être prévue au niveau de la tête 23 et de l’extrémité 24, comme par exemple une extrémité cannelée et une empreinte cannelée. L’extrémité d’accouplement 24 et la tête d’accouplement 23 sont situées du côté de la face interne 29 d’une paroi principale 30 du châssis, alors que la tête de manœuvre 27 ainsi que l’extrémité de manœuvre sont situées du côté opposé de cette paroi principale, à savoir du côté de sa face externe 31. C’est à travers un alésage traversant 32 de cette paroi principale 30, formant palier, que l’arbre 21 traverse le châssis 22 pour être porté par celui-ci. D’une manière générale, le châssis avec sa paroi principale 30 constitue un ensemble qui est fixé à une ouverture du carter de boîte d’accessoires 16 située en vis-à-vis d’une extrémité de l’arbre secondaire 18. L’actionneur 19 constitue ainsi un ensemble formant couvercle de carter de boîte d’accessoires, préférentiellement solidarisé de façon inamovible à ce carter. L’arbre d’entraînement traverse la paroi principale 30 à travers l’alésage 32 pour être lié à celle-ci par une liaison de type pivot glissant, c’est-à-dire qu’il est mobile en translation et en rotation par rapport au châssis 22. Cet arbre 21 est rappelé par le ressort 28 dans un sens qui tend continuellement à écarter son extrémité de manœuvre 26 de la paroi 30, c’est-à-dire à rapprocher son extrémité d’accouplement 24 de la paroi 30. Comme visible sur les figures 2 et 3, l’arbre 21 qui est ainsi monté glissant comporte par ailleurs une collerette 33 ayant une forme de disque de plus grand diamètre que le diamètre nominal de l’arbre 21, située au voisinage direct de son extrémité d’accouplement 24, c’est-à-dire du côté de la paroi 30 s’étendant vers la tête d’accouplement 23. Comme visible sur la figure 2, le ressort hélicoïdal 28 est entouré par un fourreau tubulaire 34 faisant partie du châssis 22 en étant porté par sa paroi principale 30, ce fourreau dépassant de la face externe 31. La tête de manœuvre 27 comporte une paroi frontale 35 généralement plane et portant une empreinte de manœuvre 36, et cette paroi frontale 35 est prolongée par un flanc tubulaire 37 qui s’étend autour du fourreau 34 vers la paroi principale 30. Le ressort 28 qui entoure l’arbre 21 est ainsi enfermé dans l’espace interne délimité conjointement par le fourreau 34 et la tête de manœuvre 27. L’empreinte 36 de la tête de manœuvre est une forme approximativement tubulaire dépassant de la paroi frontale 35, et dont par exemple la face extérieure a une forme d’écrou hexagonal, permettant par exemple l’emboîtement d’une clé à pipe correspondante pour faire tourner cette tête de manœuvre 27. La tête de manœuvre 27 est portée par l’extrémité de manœuvre 26 au moyen d’un goujon 38 dont une extrémité est vissée et serrée dans l’extrémité de manœuvre et dont l’autre extrémité traverse un trou central de la paroi frontale 35. Un écrou de serrage 39 est vissé et serré sur cette autre extrémité du goujon, contre la paroi frontale 35. Une rondelle 41 étant interposée entre l’écrou 39 et la paroi frontale 35, et cet écrou 39 peut par exemple être bloqué en rotation par un fil frein. La tête de manœuvre 27 est liée au goujon 38 par une liaison pivot : elle est apte à tourner autour de l’axe AX par rapport à ce goujon 38. Le goujon 38 peut être remplacé par un simple prolongement de l’extrémité 26 de l’arbre 21. Dans l’exemple des figures 2 à 4, la tête de manœuvre 27 est liée en rotation avec l’extrémité de manœuvre 26 de l’arbre 21 par l’intermédiaire d’un limiteur de couple 42. Ainsi, dans le cas où un opérateur exercerait un couple trop important sur la tête de manœuvre 27 par exemple pour faire tourner le rotor haute pression 2 bloqué en rotation, le couple en question n’est pas transmis à l’arbre 21, de façon à éviter une détérioration de ce rotor 2. Ce limiteur de couple 42 est par exemple une liaison de type crabot interposée entre la paroi frontale 35 de la tête de manœuvre 27 et l’extrémité de manœuvre 26 de l’arbre 21. Cette liaison qui apparaît plus en détails sur la figure 3 comporte plus particulièrement, une couronne maîtresse 43 s’étendant autour du goujon 38 tout en étant rigidement solidaire de la paroi frontale 35, et une couronne esclave 44 située en vis-à-vis de la couronne maîtresse 43 en étant rigidement solidarisée à l’extrémité de manœuvre 26, cette couronne esclave 44 s’étendant elle aussi autour du goujon 38. Complémentairement, le goujon 38 comporte un épaulement central 45 permettant de serrer l’écrou 39 sans imposer un effort axial trop important sur le limiteur de couple 42, c’est-à-dire sans comprimer trop fortement la couronne maîtresse 43 sur la couronne esclave 44. Cet épaulement central présente un diamètre supérieur au diamètre nominal du goujon, de sorte qu’il est comprimé axialement entre la paroi frontale 35 et l’arbre 21 lors du serrage de l’écrou 39. Une autre solution pour serrer l’écrou 39 est de prévoir du jeu dans le limiteur de couple 42 : l’écrou 39 est alors serré jusqu’à une certaine position, et lorsque la tête de manœuvre est poussée, ce jeu se referme. La couronne maîtresse 43 et la couronne esclave 44 forment un crabot ayant des dentures à profil triangulaire ou incurvé. Plus particulièrement, la couronne maîtresse 43 comporte sur sa face tournée vers la paroi principale 30 une denture à profil triangulaire, et d’une manière analogue, la couronne esclave 44 comporte une denture à profil triangulaire sur sa face tournée vers la paroi frontale 35. Lorsque ces deux dentures sont engagées l’une dans l’autre, comme dans la situation de la figure 4, la couronne maîtresse 43 entraîne en rotation la couronne esclave 44. Lorsque le couple à transmettre depuis la tête de manœuvre 27 vers l’arbre d’entraînement 21 devient trop important, les dentures triangulaires des deux couronnes, en appui les unes sur les autres convertissent le couple transmis en un effort axial suffisant pour les écarter l’une de l’autre. Cet écartement permet aux dentures des deux couronnes de glisser les unes sur les autres circonférentiellement pour autoriser une rotation de la couronne maîtresse 43 par rapport à la couronne esclave 44. Dans cette situation, le couple exercé sur la tête de manœuvre 27 n’est alors pas transmis à l’arbre d’entraînement 21. Avantageusement, la rondelle 41 est de type élastique, c’est-à-dire compressible selon la direction axiale, de façon à faciliter l’écartement des deux couronnes 43 et 44 pour leur permettre de glisser en rotation l’une sur l’autre lorsque le couple à transmettre devient trop important. D’une manière générale, les dimensionnements du coefficient de friction du matériau formant les couronnes 43 et 44 et des angles de leurs dentures conditionnent le couple maximum admissible du limiteur de couple 42. Dans l’exemple des figures, le limiteur de couple 42 est du type crabot, mais il peut également s’agir d’un limiteur de couple à friction. Dans ce cas, les deux couronnes 43 et 44 ont des faces d’appui qui sont planes au lieu d’être pourvues de dentures, et c’est le coefficient de friction de ces faces d’appui qui assure la fonction de limiteur de couple. Du point de vue de l’utilisation, l’opérateur ayant besoin de faire tourner le rotor haute pression engage une clé appropriée sur l’empreinte de manœuvre 36, et il pousse cette clé selon la direction axiale AX en direction de la paroi principale 30 jusqu’à ce que la paroi frontale 35 arrive en appui sur l’extrémité libre du fourreau 34. Ceci translate l’arbre d’entraînement 21 pour engager son extrémité d’accouplement 24 dans la tête d’accouplement 23 de manière à accoupler en rotation l’actionneur avec l’arbre secondaire 18 de la boîte d’accessoires. Une fois cet accouplement établi, l’opérateur fait tourner sa clé de manœuvre autour de l’axe AX pour entraîner en rotation l’arbre secondaire 18 afin de faire tourner le rotor haute pression. Lorsque l’opérateur relâche l’effort axial exercé sur la clé, l’extrémité d’accouplement 24 s’écarte de la tête d’accouplement 23, de sorte que l’arbre secondaire 18 est désaccouplé l’arbre 21 de l’actionneur 19, l’actionneur 19 étant alors spontanément désactivé. Autrement dit, par défaut, l’actionneur 19 est dans un état débrayé, grâce au ressort de rappel 28. Dans l’exemple qui vient d’être décrit l’opérateur utilise une clé pour mettre manuellement en rotation l’actionneur, mais la tête de manœuvre 27 peut également intégrer un levier s’étendant radialement, permettant de faciliter les manœuvres pour l’opérateur. Il est également possible d’accoupler à la tête de manœuvre de l’actionneur un moteur électrique de faible puissance et tournant à faible vitesse permettant de simplifier la mise en rotation pour l’opérateur. L’étanchéité entre la face interne 29 et la face externe 31 est assurée au moyen d’un premier joint torique 46 porté par la face interne 29 en vis-à-vis de la collerette 33, et par un deuxième joint torique 47 porté par l’alésage 32. Lorsque l’actionneur est à l’état débrayé, c’est-à-dire lorsque la collerette 33 est en appui contre la face interne 29, comme dans la figure 2, cette collerette est en appui sur le premier joint torique 46, qui présente un diamètre compris entre celui de l’arbre 21 et celui de la collerette. Comme visible sur la figure 2, le joint 46 est porté par une gorge circulaire formée dans la face interne 29 coaxialement à l’axe AX. Il pourrait aussi être porté par une gorge similaire formée à la face de la collerette qui est en vis-à-vis de la face interne 29. Que l’actionneur soit débrayé comme dans la figure 2, ou qu’il soit accouplé à l’arbre 18 comme dans la figure 4, l’étanchéité entre l’arbre d’entraînement 21 et la paroi principale 30 est en outre continuellement assurée par le deuxième joint torique 47. Ce deuxième joint est maintenu dans une gorge circonférentielle formée dans l’alésage 32 traversé par l’arbre d’entraînement 21. Ainsi, l’étanchéité de l’actionneur est assurée par un joint torique 46 et par un autre joint torique 47, c’est-à-dire sans joint dynamique coûteux. Il importe de souligner que le premier joint torique 46 est sollicité uniquement de façon statique puisqu’il ne reçoit la collerette 33 que lorsque l’actionneur est débrayé, c’est-à-dire lorsque cette collerette 33 est immobile en rotation. Ainsi, le premier joint 46 peut être un simple joint torique, et le deuxième joint 47 peut être un joint torique, ou bien un joint à lèvre ou autre. Dans l’exemple des figures 2 à 4, l’actionneur selon l’invention intègre un limiteur de couple, mais il peut également être conçu sans limiteur de couple, comme illustré sur les figures 5 et 6. Dans ce cas, l’actionneur a la même structure générale et les mêmes composants que dans l’exemple des figures 2 à 4, à la différence près que sa tête de manœuvre 27 est rigidement solidarisée à l’extrémité de manœuvre 26 de l’arbre d’entraînement 21. L’extrémité de manœuvre 26 est alors terminée par une portion à section carrée 48 ou cannelée s’engageant dans un trou de la paroi frontale 35 ayant une section complémentaire, de façon à lier directement en rotation la tête 27 avec l’extrémité 26. Complémentairement, l’extrémité de manœuvre 26 comporte un trou taraudé 49 dans lequel est serrée une vis 51 dont la tête est en appui sur la paroi frontale 35 par l’intermédiaire d’une rondelle 52, de manière à bloquer en translation la tête 27 contre l’extrémité 26. La tête 27 comporte là aussi une empreinte 36 apte à recevoir une clé telle qu’une clé à pipe ou analogue pour la faire tourner de manière à mettre directement en rotation l’arbre d’entraînement 21, et par là même le rotor haute pression 2. D’une manière générale, l’actionneur selon l’invention est monté de manière inamovible sur un carter de boîte d’accessoires au niveau d’une ouverture de ce carter située en vis-à-vis d’une extrémité d’accouplement d’un arbre lié en rotation au rotor. Ainsi, l’opérateur réalisant une opération de maintenance n’a pas à ouvrir le carter de la boîte d’accessoires pour pouvoir mettre en rotation le rotor haute pression. Actionneur (19) débrayable de rotor (2) de turboréacteur, comprenant un arbre d’entrainement (21) ayant une extrémité de manœuvre (26) et une extrémité d’accouplement (24) à un arbre (18) lié en rotation au rotor (2), un châssis (22) comprenant une paroi principale (30) ayant un alésage traversant (32) formant un palier glissant portant l’arbre d’entraînement (21), cet arbre d’entraînement (21) comprenant une collerette (33) située du côté de son extrémité d’accouplement (24) par rapport à la paroi principale (30), des moyens de rappel (28) tendant continuellement à déplacer l’arbre d’entraînement (21) pour rapprocher son extrémité d’accouplement (24) de la paroi principale (30), et un joint (46) porté par la collerette (33) ou par la paroi principale (30) pour assurer une étanchéité entre la paroi principale (30) et la collerette (33), lorsque cette collerette (33) est appliquée contre cette paroi principale (30). Actionneur (19) selon la revendication 1, dans lequel l’arbre d’entraînement traverse la paroi principale (30) au niveau d’un alésage de cette paroi principale (30) qui porte un joint (47) assurant une étanchéité avec l’arbre d’entrainement (21). Actionneur (19) selon la revendication 1, comprenant une tête de manœuvre (27) portée par l’extrémité de manœuvre (26), avec un limiteur de couple (42) interposé entre la tête de manœuvre (27) et l’extrémité de manœuvre (26). Actionneur (19) selon la revendication 3, dans lequel le limiteur de couple (42) est un limiteur de couple à crabot. Actionneur (19) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le châssis (22) comprend un fourreau tubulaire (34) porté par la paroi principale (30) et entourant l’arbre d’entrainement (21) du côté de son extrémité de manœuvre (26), et dans lequel la tête de manœuvre (27) a une forme de capuchon entourant au moins une extrémité du fourreau tubulaire (34). Actionneur (19) selon la revendication 3, dans lequel les moyens de rappel (28) sont formés par un ressort hélicoïdal entourant l’arbre d’entraînement (21) en étant interposé entre la paroi principale (30) et la tête de manœuvre (27). Turboréacteur équipé d’un actionneur selon l’une des revendications précédentes.