Brevet FR3122711A1 — publié le 20221111

L’invention se rapporte à un palier (20) à roulement comprenant une cavité (60) formant des compartiments (60A, 60B) qui se succèdent axialement de manière à former un film d’amortissement fluidique ayant plusieurs sections adjacentes. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Palier à roulement comprenant un amortisseur à compression de film d’huile compartimenté L’invention se rapporte au domaine des paliers à roulement pour turbomachine ou autre machine tournante, notamment pour un ensemble propulsif d’aéronef. État de la technique antérieure Une turbomachine d’aéronef conventionnelle comprend au moins un arbre et un dispositif de guidage en rotation de cet arbre comprenant au moins un palier à roulement monté sur suspension souple équipé d’un amortisseur à compression de film d’huile, connu sous l’appellation anglo-saxonne « squeeze-film damper ». Un tel amortisseur permet d’amortir les vibrations de l’arbre causées par sa rotation et par le déséquilibre de son chargement mécanique. Le document EP 1 650 449 A1 décrit un tel dispositif de guidage. L’efficacité des amortisseurs à compression de film d’huile connus dans l’état de la technique antérieure dépend généralement, à jeu radial fixé, principalement de la dimension axiale de la cavité recevant le fluide et formant le film de sorte que l’augmentation de la performance d’amortissement peut nécessiter un allongement de cette cavité, ce qui n’est pas toujours possible compte tenu de l’espace disponible. De plus, le niveau d’amortissement optimal peut varier selon les phases de fonctionnement de la machine. A cet effet, il est connu de modifier la pression d’alimentation en huile en fonction de telles phases de fonctionnement. Le pilotage de la pression d’alimentation est toutefois susceptible de dégrader le fonctionnement de l’amortisseur et du palier en cas d’atteinte d’un niveau de pression trop faible, pouvant entraîner un phénomène de cavitation. Il existe donc un besoin de procurer un amortisseur variable efficace permettant notamment de réduire le risque de cavitation et/ou ne nécessitant pas d’augmenter la longueur de la cavité. A cet effet, l’invention a pour objet un palier pour guider un arbre de machine tournante en rotation autour d’un axe, comprenant une première pièce formant une bague de roulement ou étant destinée à être solidarisée à une bague de roulement du palier, et une deuxième pièce destinée à être reliée à un carter de la machine tournante, la première pièce et la deuxième pièce définissant radialement entre elles une cavité annulaire configurée pour recevoir au moins un fluide sous pression de manière à amortir radialement un déplacement relatif de la première pièce par rapport à la deuxième pièce. Selon l’invention, la cavité comprend au moins deux compartiments axialement espacés l’un par rapport à l’autre, un premier desdits compartiments étant configuré pour recevoir une première partie de l’au moins un fluide, un deuxième desdits compartiments étant configuré pour recevoir une deuxième partie de l’au moins un fluide. Un tel palier permet de piloter le débit et la pression d’alimentation en fluide séparément pour chacun des compartiments, notamment en fonction des différentes phases de fonctionnement de la machine. L’invention permet ainsi d’améliorer l’efficacité de l’amortissement radial sur une plus grande plage de fonctionnement tout en réduisant le risque de cavitation. De préférence, le palier comprend au moins un organe d’étanchéité disposé radialement entre la première pièce et la deuxième pièce de manière à délimiter axialement l’un au moins des compartiments. Selon une première variante de réalisation, l’organe d’étanchéité délimite axialement en aval le premier compartiment et axialement en amont le deuxième compartiment. Dans la présente description, il est considéré que le premier compartiment et le deuxième compartiment sont ainsi axialement contigus. Selon une deuxième variante de réalisation, ledit organe d’étanchéité forme un premier organe d’étanchéité délimitant axialement en aval le premier compartiment, le palier comprenant un deuxième organe d’étanchéité délimitant axialement en amont le deuxième compartiment. De préférence, dans le cadre de cette deuxième variante, le premier et le deuxième organe d’étanchéité sont axialement espacés l’un par rapport à l’autre. Dans la présente description, il est considéré que, selon tel agencement, le premier compartiment et le deuxième compartiment ne sont pas axialement contigus, car un espace sépare ces deux organes d’étanchéité. Bien entendu, l’invention couvre aussi le cas dans lequel le premier et le deuxième organe d’étanchéité sont axialement accolés. Dans ce cas, il peut être considéré que le premier compartiment et le deuxième compartiment seraient axialement contigus. Dans un mode de réalisation, la deuxième pièce comprend un ou plusieurs premiers orifices d’alimentation configurés pour introduire l’au moins un fluide dans le premier compartiment de la cavité et un ou plusieurs deuxièmes orifices d’alimentation configurés pour introduire l’au moins un fluide dans le deuxième compartiment de la cavité. Dans un mode de réalisation, le palier, ou un ensemble comprenant un palier tel que décrit ci-dessus, comprend au moins une pièce formant un ou plusieurs conduits d’alimentation configurés pour acheminer l’au moins un fluide vers les premier et deuxième compartiments de la cavité via les premiers et deuxièmes orifices d’alimentation. De préférence, un premier desdits conduit d’alimentation est configuré pour acheminer l’au moins un fluide vers le premier compartiment de la cavité via le ou les premiers orifices d’alimentation, et un deuxième desdits conduits d’alimentation est configuré pour acheminer l’au moins un fluide vers le deuxième compartiment de la cavité via le ou les deuxièmes orifices d’alimentation. Ledit au moins un fluide servant à alimenter la cavité peut être le même pour les différents compartiments. Dans ce cas, une première partie de ce fluide commun peut être introduite dans le premier compartiment, par exemple via ledit premier conduit d’alimentation et le ou lesdits premiers orifices d’alimentation, et une deuxième partie de ce fluide commun peut être introduite dans le deuxième compartiment, par exemple via ledit deuxième conduit d’alimentation et le ou lesdits deuxièmes orifices d’alimentation. Alternativement, des fluides distincts et/ou provenant d’une source d’alimentation distincte peuvent être introduits dans les différents compartiments de la cavité. Ainsi, un premier fluide peut être introduit dans le premier compartiment, par exemple via ledit premier conduit d’alimentation et le ou lesdits premiers orifices d’alimentation, et un deuxième fluide peut être introduit dans le deuxième compartiment, par exemple via ledit deuxième conduit d’alimentation et le ou lesdits deuxièmes orifices d’alimentation. Dans tous les cas, l’invention permet de piloter séparément la pression et/ou le débit de fluide dans chacun des compartiments. L’invention a aussi pour objet un ensemble comprenant un palier tel que décrit ci-dessus. Dans un mode de réalisation, cet ensemble comprend au moins un régulateur de pression et/ou de débit de l’au moins un fluide. Selon une première variante, l’au moins un régulateur est commun pour le réglage de la pression et du débit des fluides ou parties de fluide introduits dans les différents compartiments. Selon une deuxième variante, ledit au moins un régulateur comprend un premier régulateur de pression et/ou de débit du fluide, ou de la partie de fluide, introduit dans le premier compartiment de la cavité et un deuxième régulateur de pression et/ou de débit du fluide, ou de la partie de fluide, introduit dans le deuxième compartiment de la cavité. L’invention a aussi pour objet une machine tournante comprenant un arbre et un palier tel que décrit ci-dessus de guidage de l’arbre en rotation autour d’un axe. Dans un mode de réalisation, ladite deuxième pièce est reliée au carter de la machine tournante par l’intermédiaire d’un élément déformable présentant une raideur déterminée. Dans un mode de réalisation, la machine tournante est une turbomachine. L’invention a aussi pour objet un ensemble propulsif pour aéronef, comprenant une telle turbomachine, ainsi qu’un aéronef équipé d’un tel ensemble propulsif. Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à un procédé d’introduction d’au moins un fluide dans les compartiments de la cavité d’un palier tel que décrit ci-dessus. Selon une première variante de mise en œuvre, ce procédé comprend une étape d’introduction dans le premier compartiment d’une première partie d’un fluide et une étape d’introduction dans le deuxième compartiment d’une deuxième partie dudit fluide. Selon une deuxième variante de mise en œuvre, ce procédé comprend une étape d’introduction dans le premier compartiment d’un premier fluide et une étape d’introduction dans le deuxième compartiment d’un deuxième fluide distinct du premier fluide. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de pilotage en pression et/ou en débit de l’au moins un fluide introduit dans les compartiments de la cavité, de préférence à l’aide de l’au moins un régulateur décrit ci-dessus. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée, non limitative, qui suit. La description détaillée qui suit fait référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue schématique en demi-coupe longitudinale d’un turboréacteur selon l’invention ; est une vue schématique en coupe longitudinale d’un palier selon un premier mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique en coupe longitudinale d’un palier selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Description détaillée de modes de réalisation Il est représenté sur la figure 1 un turboréacteur 1 à double flux et à double corps. Par la suite, les termes « amont » et « aval » sont considérés selon un sens S1 d’écoulement principal des gaz à travers le turboréacteur 1. Le turboréacteur 1 comporte de façon classique un générateur de gaz 2 formant, de l’amont vers l’aval, un compresseur basse pression 3, un compresseur haute pression 4, une chambre de combustion 5, une turbine haute pression 6 et une turbine basse pression 7. Le compresseur basse pression 3 et la turbine basse pression 7 forment un corps basse pression et sont reliés l’un à l’autre par un arbre basse pression 8 centré sur un axe central longitudinal A1 du turboréacteur 1. De même, le compresseur haute pression 4 et la turbine haute pression 6 forment un corps haute pression et sont reliés l’un à l’autre par un arbre haute pression 9 centré sur l’axe A1 et agencé autour de l’arbre basse pression 8. Le turboréacteur 1 comporte par ailleurs, en amont du générateur de gaz 2, une soufflante 10 qui est ici agencée directement à l’arrière d’un cône d’entrée d’air du moteur. La soufflante 10 est rotative selon l’axe A1 et est entourée d’un carter de soufflante 11. Elle est entraînée indirectement par l’arbre basse pression 8, via un réducteur de vitesse 12. En outre, de manière classique, le turboréacteur 1 définit une veine primaire 16 destinée à être traversée par un flux primaire, ainsi qu’une veine secondaire 18 destinée à être traversée par un flux secondaire situé radialement vers l’extérieur par rapport au flux primaire. Les deux arbres 8 et 9 ainsi que le moyeu de la soufflante 10 sont guidés en rotation à l’aide de paliers 20 supportés par des carters du turboréacteur 1. Au moins l’un de ces paliers 20 est conforme à l’un des modes de réalisation décrits ci-dessous. La figure 2 montre un palier 20 conforme à l’invention. Dans cet exemple, le palier 20 est destiné à assurer le guidage en rotation autour de l’axe A1 de l’arbre haute pression 9. Bien entendu, ce palier 20 peut être mis en œuvre de manière analogue dans le turboréacteur 1 de la figure 1 afin de guider l’arbre basse pression 8 ou au sein d’un autre type de machine tournante. Le palier 20 comprend d’une part un organe de roulement formé par une bague de roulement intérieure 21, une bague de roulement extérieure 22 et des éléments roulants 23 s’étendant radialement entre les bagues 21 et 22. De manière connue en soi, chacune des bagues 21 et 22 forme une piste de roulement des éléments roulants 23, ces derniers étant circonférentiellement espacés autour de l’axe A1 à l’aide d’une cage séparatrice (non représentée). Les éléments roulants 23 sont ici des rouleaux. Alternativement, les éléments roulants 23 peuvent être des billes agencées pour former un roulement à billes à deux, trois ou quatre points de contact. Chacune des bagues 21 et 22 est annulaire et réalisée dans cet exemple d’une seule pièce. Alternativement, les bagues 21 et/ou 22 peuvent chacune être formées par deux demi-bagues. La bague intérieure 21 est solidaire de l’arbre 9. La bague extérieure 22 est destinée à être reliée à l’un desdits carters du turboréacteur 1, par l’intermédiaire d’un support 24. Dans l’exemple de la figure 2, le support 24 comprend une partie axiale amont 25A, une partie axiale aval 25B, une bride radiale centrale 26A et une bride radiale aval 26B. Une bague frettée 27 est montée serrée dans la partie axiale amont 25A du support 24 de manière à s’étendre radialement entre cette partie axiale amont 25 et la bague extérieure 22 du roulement. Le palier 20 comprend d’autre part une cage souple 30 définissant des ouvertures axiales circonférentiellement espacées autour de l’axe A1. Dans cet exemple, la cage 30 prolonge la bague extérieure 22 vers l’aval et est réalisée d’une seule pièce avec cette bague extérieure 22. Dans un mode de réalisation non représenté, la bague extérieure 22 et la cage 30 peuvent former deux pièces distinctes assemblées l’une avec l’autre. La cage 30 comprend une extrémité aval formant une bride radiale 31 fixée à la bride radiale 26B du support 24. La cage 30 est élastiquement déformable de manière à autoriser un faible déplacement en translation de la bague extérieure 22, dans un plan orthogonal à l’axe A1. La cage 30 assure ainsi une fonction de suspension. Dans cet exemple, la bague extérieure 22 définit une surface externe 40 et comprend cinq gorges 41A, 41B, 41C, 42A et 42B formée sur cette surface externe 40. Les gorges 41A et 41C sont réalisées au niveau d’extrémités amont et aval, respectivement, de la bague 22. La gorge 41B s’étend axialement entre les gorges 41A et 41C. La gorge 42A s’étend axialement entre les gorges 41A et 41B. La gorge 42B s’étend axialement entre les gorges 41B et 41C. Chacune des gorges 41A-C et 42A-B forme une rainure droite annulaire s’étendant sur toute la circonférence de la bague 22, c’est-à-dire à 360°. Bien entendu, le nombre de gorges et leur géométrie peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l’invention. Par exemple, dans une variante de réalisation non représentée, la bague extérieure 22 comprend la gorge 42A mais pas la gorge 42B, ou réciproquement. Le palier 20 comprend trois organes d’étanchéité 44, 45 et 46 formant des segments annulaires logés respectivement dans les gorges 41A, 41B et 41C. Les organes 44-46 établissent une liaison étanche avec la bague frettée 27. La bague frettée 27 forme une surface interne 50, en vis-à-vis de la surface externe 40 de la bague 22, de manière à définir, radialement entre ces surfaces 40 et 50, une cavité 60 annulaire. La cavité 60 de la figure 2 comprend dans cet exemple deux compartiments 60A et 60B adjacents qui sont axialement contigus. Plus précisément, le compartiment 60A est délimité radialement par les surfaces 40 et 50 et axialement par les organes d’étanchéité 44 et 45. Le compartiment 60B est délimité radialement par les surfaces 40 et 50 et axialement par les organes d’étanchéité 45 et 46. Ainsi, dans cet exemple, l’organe d’étanchéité 45 délimite axialement en aval le compartiment 60A et axialement en amont le compartiment 60B. Les compartiments 60A et 60B sont donc axialement espacés l’un par rapport à l’autre, en l’occurrence par l’intermédiaire de l’organe d’étanchéité 45. Le compartiment 60A présente une dimension axiale X1 inférieure dans cet exemple à la moitié de la dimension axiale X2 du compartiment 60B. Les surfaces 40 et 50 étant dans cet exemple parallèles, les compartiments 60A et 60B présentent une dimension radiale X3 identique. Afin de pouvoir introduire un fluide tel que de l’huile dans la cavité 60, la bague frettée 27 comprend un ou plusieurs orifices 62A reliant fluidiquement le compartiment 60A à une première rainure annulaire 64A formée par la partie axiale amont 25A du support 24 et un ou plusieurs orifices 62B reliant fluidiquement le compartiment 60B à une deuxième rainure annulaire 64B formée par la partie axiale amont 25A du support 24. Chacune des rainures 64A et 64B est reliée à un canal d’alimentation (non représenté) respectif configuré pour acheminer un fluide respectif du type huile, ou une partie respective d’un fluide du type huile, au sein du compartiment 60A ou 60B correspondant. Dans un mode de réalisation non représenté, tout ou partie des orifices 62A et/ou 62B peuvent être reliés à un canal d’alimentation directement, ou indirectement par l’intermédiaire d’une rainure ou d’une entaille réalisée dans le support 24 et présentant une géométrie différente des rainures 64A et 64B décrites ci-dessus. Les orifices 62A et 62B débouchent respectivement dans les compartiments 60A et 60B axialement en regard des gorges 42A et 42B, respectivement, formées par la bague 22. Ces gorges 42A et 42B permettent d’améliorer la répartition circonférentielle du fluide introduit dans ces compartiments 60A et 60B. L’introduction d’huile dans les compartiments 60A et 60B de la cavité 60 permet ainsi de former un double film d’huile, connu sous la dénomination anglo-saxonne « squeeze-film », apte à amortir radialement un déplacement relatif de la bague extérieure 22 du roulement par rapport à la bague frettée 27 et donc par rapport au carter du turboréacteur 1. Le double film d’huile correspond dans cet exemple à un film en deux sections contiguës délimitées par l’organe d’étanchéité 45. Un tel palier 20 permet de moduler de façon différentielle la pression et le débit d’huile dans chacun des compartiments 60A et 60B, à l’aide de régulateurs (non représentés) distincts ou alternativement à l’aide d’un unique régulateur (non représenté). De manière générale, un tel palier 20 permet d’assurer à la fois une fonction de suspension par la cage souple 30 et une fonction d’amortissement radial par double film d’huile. Cet amortisseur radial permet de dissiper une partie de l’énergie résultant des déplacements orthogonaux autorisés par la cage souple 30 et de transmettre les efforts correspondant au carter. Dans cet exemple, les surfaces 40 et 50, aussi appelées surfaces d’amortissement, sont sensiblement cylindriques de sorte que chacun des compartiments 60A et 60B de la cavité 60 est globalement cylindrique. Dans un mode de réalisation non représenté, les compartiments 60A et/ou 60B et/ou l’une au moins des surfaces d’amortissement 40 et 50 peuvent être coniques. De plus, les surfaces 40 et/ou 50 peuvent comprendre des parties usinées de sorte que les compartiments 60A et 60B présentent une dimension radiale X3 différente l’un par rapport à l’autre (non représenté). La figure 3 illustre un mode de réalisation qui se distingue de celui de la figure 2 en ce que les compartiments 60A et 60B de la cavité 60 ne sont pas axialement contigus. Dans ce qui suit, la figure 3 est décrite principalement selon ses différences avec la figure 2. La description de la figure 2 qui précède s’applique par analogie au mode de réalisation de la figure 3. La bague extérieure 22 du palier 20 de la figure 3 comprend six gorges 41A, 41B1, 41B2, 41C, 42A et 42B formée sur la surface externe 40. Les gorges 41B1 et 41B2, analogues à la gorge 41B de la figure 2, sont axialement espacées l’une par rapport à l’autre. Le palier 20 comprend quatre organes d’étanchéité 44, 45A, 45B et 46 logés respectivement dans les gorges 41A, 41B1, 41B2 et 41C. En résumé, le compartiment 60A est délimité radialement par les surfaces 40 et 50 et axialement par les organes d’étanchéité 44 et 45A. Le compartiment 60B est délimité radialement par les surfaces 40 et 50 et axialement par les organes d’étanchéité 45B et 46. Ainsi, dans cet exemple, l’organe d’étanchéité 45A délimite axialement en aval le compartiment 60A mais ne délimite pas axialement en amont le compartiment 60B. Ce dernier est délimité axialement en amont par l’organe d’étanchéité 45B. De la même manière que dans le mode de réalisation de la figure 2, les compartiments 60A et 60B sont axialement espacés l’un par rapport à l’autre. Toutefois, ceux-ci ne sont pas contigus dans le mode de réalisation de la figure 3 puisque les organes d’étanchéité 45A et 45B définissent axialement entre eux un espace X4. Il en résulte que le double film d’huile formé par la cavité 60 du palier 20 de la figure 3 correspond à un film en deux sections non-contiguës. L’invention n’est aucunement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Par exemple, les compartiments 60A et 60B peuvent présenter une géométrie et/ou des dimensions relatives différentes de celles illustrées sur les figures 2 et 3, par exemple une géométrie non-axisymétrique. De plus, la cavité 60 peut comprendre davantage de compartiments qui se succèdent axialement, de manière contiguë ou non. Palier (20) pour guider un arbre (8, 9) de machine tournante (1) en rotation autour d’un axe (A1), comprenant une première pièce (22) formant une bague de roulement ou étant destinée à être solidarisée à une bague de roulement du palier (20), et une deuxième pièce (27) destinée à être reliée à un carter de la machine tournante (1), la première pièce (22) et la deuxième pièce (27) définissant radialement entre elles une cavité (60) annulaire configurée pour recevoir au moins un fluide sous pression de manière à amortir radialement un déplacement relatif de la première pièce (22) par rapport à la deuxième pièce (27), caractérisé en ce que la cavité (60) comprend au moins deux compartiments (60A, 60B) axialement espacés l’un par rapport à l’autre, un premier desdits compartiments (60A) étant configuré pour recevoir une première partie de l’au moins un fluide, un deuxième desdits compartiments (60B) étant configuré pour recevoir une deuxième partie de l’au moins un fluide. Palier (20) selon la revendication 1, comprenant un organe d’étanchéité (45, 45A, 45B) disposé radialement entre la première pièce (22) et la deuxième pièce (27) de manière à délimiter axialement l’un au moins des compartiments (60A, 60B). Palier (20) selon la revendication 2, dans lequel l’organe d’étanchéité (45) délimite axialement en aval le premier compartiment (60A) et axialement en amont le deuxième compartiment (60B). Palier (20) selon la revendication 2, dans lequel ledit organe d’étanchéité forme un premier organe d’étanchéité (45A) délimitant axialement en aval le premier compartiment (60A), le palier (20) comprenant un deuxième organe d’étanchéité (45B) délimitant axialement en amont le deuxième compartiment (60B). Palier (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième pièce (27) comprend un ou plusieurs premiers orifices d’alimentation (62A) configurés pour introduire l’au moins un fluide dans le premier compartiment (60A) de la cavité (60) et un ou plusieurs deuxièmes orifices d’alimentation (62B) configurés pour introduire l’au moins un fluide dans le deuxième compartiment (60B) de la cavité (60). Palier (20) selon la revendication 5, comprenant au moins une pièce (24) formant un ou plusieurs conduits d’alimentation configurés pour acheminer l’au moins un fluide vers les premier et deuxième compartiments (60A, 60B) de la cavité (60) via les premiers et deuxièmes orifices d’alimentation (62A, 62B). Palier (20) selon la revendication 6, dans lequel un premier desdits conduit d’alimentation est configuré pour acheminer l’au moins un fluide vers le premier compartiment (60A) de la cavité (60) via le ou les premiers orifices d’alimentation (62A), et un deuxième desdits conduits d’alimentation est configuré pour acheminer l’au moins un fluide vers le deuxième compartiment (60B) de la cavité (60) via le ou les deuxièmes orifices d’alimentation (62B). Ensemble comprenant un palier (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et au moins un régulateur de pression et/ou de débit de l’au moins un fluide. Machine tournante (1) telle qu’une turbomachine comprenant un arbre (8, 9) et un palier (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 de guidage de l’arbre (8, 9) en rotation autour d’un axe (A1). Procédé d’introduction d’au moins un fluide dans les compartiments (60A, 60B) de la cavité (60) d’un palier (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 et/ou de pilotage en pression et/ou en débit de l’au moins un fluide ainsi introduit.