Brevet FR3135753A1 — publié le 20231124

L’invention concerne un boitier de relais d’accessoires pour une turbomachine comprenant un carter (14) fixe, au moins un arbre mobile (17) en rotation autour d’un axe (X), un ensemble d’étanchéité dynamique monté entre le carter (14) et l’arbre mobile (17), ledit ensemble d’étanchéité comprenant un élément principal (22) annulaire monté sur l’arbre (17) et comportant une face d’appui (24) venant en appui sur une face d’appui complémentaire (25) de l’arbre (17). Figure pour l’abrégé : Figure 4 Boitier de relais d’accessoires pour une turbomachine Domaine de la divulgation L’invention concerne un boitier de relais d’accessoires pour une turbomachine. Etat de la technique Classiquement, comme représenté en , une turbomachine 1 comprend d'amont en aval une soufflante 2, 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. L'air entrant dans la turbomachine 1 se divise en un flux d'air primaire (flèche A) qui circule dans une veine d’air dite primaire 8 à l'intérieur des compresseurs basse et haute pression 3, 4 vers la chambre de combustion 5 puis à travers les turbines haute et basse pression 6, 7, et en un flux d'air secondaire (flèches B) qui circule dans une veine d’air dite secondaire 9 contournant les compresseurs 3, 4, la chambre de combustion 5 et les turbines 6, 7. Les veines 8, 9 sont traversées par des bras structuraux 10 s'étendant radialement. Un bras 10 contient un arbre de transmission de puissance 11 s’étendant sensiblement radialement et dont l'extrémité radialement interne est entraînée à rotation par l'arbre du compresseur haute pression 4. L'extrémité radialement externe de l'arbre de transmission de puissance 11 est entraînée en rotation avec une extrémité d’un arbre principal d’un boîtier de relais d’accessoires 12 de la turbomachine 1. Ce boîtier 12 est classiquement agencé dans une nacelle 13 formant une enceinte périphérique de la turbomachine 1. Comme illustré à la , ce boîtier de relais d’accessoires 12, communément appelé AGB pour « Accessory Gear Box », comprend un carter fixe 14 et un train d’engrenages mobiles comportant une succession de roues dentées cylindriques 15 en prise les unes avec les autres et dont les diamètres sont adaptés de manière certaines roues dentées 15 sont solidaires d’arbres de sortie servant chacun à l’entraînement d’au moins un équipement ou accessoire 16, à une vitesse donnée. Ces accessoires 16 peuvent comprendre diverses pompes pour la production d'énergie hydraulique, l'alimentation en carburant, la lubrification, des générateurs électriques pour la production de puissance électrique, etc. Comme cela est représenté à la , chaque accessoire 16 est généralement monté contre l'une des parois latérales du carter 14 et est entraîné par un arbre 17 traversant le carter 14 au niveau d’une ouverture 18 du carter 14 et couplé à l'une des roues dentées 15 du train d'engrenage. Le document FR 2 928 696 décrit un exemple d’un tel boîtier 12. Compte tenu notamment du fait que le volume interne du carter 14 est lubrifié, il est important d’assurer l’étanchéité entre le volume interne du carter 14 et l’extérieur, en particulier au niveau des ouvertures 18 permettant le passage des arbres 17 précités. Une telle étanchéité est généralement assurée par des ensembles d’étanchéité dynamique 19. La illustre un tel ensemble d’étanchéité dynamique 19, monté entre le carter 14 et un arbre 17 mobile en rotation autour d’un axe X, solidaire d’une roue dentée 15. Cet ensemble d’étanchéité dynamique 19 comporte une partie fixe 20 solidaire du carter 14, un anneau 21 réalisé généralement à base de carbone, et une partie mobile 22 monté autour de l’arbre 17 et solidaire en rotation de l’arbre 17. La partie mobile 22, également appelée « glace » ou bague de friction, comporte une face radiale avant 23, en appui sur l’anneau 21 en carbone, et une face radiale arrière 24, en appui sur un épaulement radial 25 de l’arbre 17. La partie mobile 22 comporte en outre une gorge 26 radialement interne dans laquelle est monté un joint torique 27. Ladite partie mobile 22 comporte également des spires hydrodynamiques (non représentées) débouchant d’une part au niveau de la périphérie radialement externe 27 de la partie mobile 22 et d’autre part au niveau de la face radiale avant 23. Ces spires hydrodynamiques agissent à la manière d’un compresseur centrifuge, lors de la rotation de l’arbre 17 et de la partie mobile 22, et permettent d’aspirer de l’air issu de l’extérieur, au niveau de la périphérie externe 27, de façon à le diriger à l’interface entre l’anneau en carbone 21 et la partie mobile 22, au niveau de la face radiale avant 23. Ainsi, lorsque la rotation de l’arbre 17 est faible, le contact entre l’anneau fixe 21 et la partie mobile 22 permet de limiter les fuites. Lorsque la rotation de l’arbre 17 augmente, le flux l’air traversant les spires hydrodynamiques augmente et permet un décollement entre ledit anneau 21 et la face radiale avant 23 de la partie mobile 22. L’air est alors dirigé de l’extérieur vers l’intérieur du carter 14, ce qui permet également d’éviter des fuites d’huile à l’extérieur du carter 14. Il a été constaté que la face arrière 24 de la partie mobile 22 tendait à se décoller de l’épaulement radial 25 de l’arbre 17, parfois de façon non homogène sur la circonférence. Un tel décollement est néfaste pour l’étanchéité, seul l’appui continu de la partie mobile 22 sur cet épaulement 25 permettant de garantir le bon positionnement de ladite partie mobile 22. Il est également nécessaire d’assurer un meilleur couplage en rotation de la partie mobile 22 par rapport à l’arbre 17. Exposé de la divulgation Pour remédier aux problèmes précités, conformément à la divulgation, il est proposé un boitier de relais d’accessoires pour une turbomachine comprenant : - un carter fixe, - au moins un arbre mobile en rotation autour d’un axe, - un ensemble d’étanchéité dynamique monté entre le carter et l’arbre mobile, ledit ensemble d’étanchéité comprenant un élément principal annulaire monté sur l’arbre et comportant une face d’appui coopérant avec une face d’appui complémentaire de l’arbre,caractérisé en ce que l’élément principal comporte au moins un doigt s’étendant depuis ladite face d’appui de l’élément principal et engagé dans un logement complémentaire de l’arbre mobile, ou inversement. Le couplage en rotation entre l’élément principal et l’arbre mobile est assuré par l’intermédiaire du ou des doigts. Le doigt peut comporter une surface de coopération ou de came apte à venir en appui sur une surface de coopération complémentaire du logement de façon à ce que la rotation de l’arbre mobile dans un sens de rotation entraîne le rapprochement et le maintien en appui de la face d’appui de l’élément principal sur la face d’appui complémentaire de l’arbre. L’orientation de la came est choisie de façon à ce que, lors de phases d’accélération de l’arbre ou lors d’un couple résistant appliqué par frottement de l’anneau en carbone sur l’élément principal par exemple, la face d’appui de l’élément principal vient se plaquer contre la face d’appui complémentaire de l’arbre, assurant un bon positionnement de l’élément principal de manière à garantir une bonne étanchéité. Les doigts forment également des moyens limitant la rotation de l’élément principal par rapport à l’arbre, de manière à pouvoir entraîner en rotation l’élément principal avec l’arbre. En particulier, l’élément principal peut comporter des spires hydrodynamiques débouchant d’une part au niveau de la périphérie radialement externe de l’élément principal et d’autre part au niveau d’une face opposée à la face d’appui de l’élément principal. Le couplage en rotation de l’élément principal par rapport à l’arbre permet ainsi notamment d’assurer le bon fonctionnement de telles spires, qui agissent à la manière d’un compresseur centrifuge. L’élément principal peut comporter plusieurs doigts régulièrement répartis sur la circonférence, chaque doigt étant engagé dans un logement complémentaire de l’arbre mobile, ou inversement, chaque doigt comportant une surface de coopération apte à venir en appui sur une surface complémentaire du logement complémentaire. Le nombre de doigts est par exemple égal à deux, trois ou quatre Ces doigts peuvent être équirépartis sectoriellement autour de l’axe X ou non. La face d’appui et la face d’appui complémentaire peuvent s’étendre radialement. Chaque logement complémentaire peut comporter une surface de butée s’étendant axialement, le doigt correspondant étant apte à venir en appui sur ladite surface de butée lors de la rotation de l’élément principal par rapport à l’arbre dans un sens de rotation opposé au sens de rotation entraînant le rapprochement et le maintien en appui de la face d’appui de l’élément principal sur la face d’appui complémentaire de l’arbre. La pente du doigt créée donc un effort résultant partiellement axial permettant un plaquage axial de l’élément principal contre l’épaulement de l’arbre et donc un meilleur parallélisme des faces de friction entre l’élément principal et la bague en carbone du joint dynamique La surface de came peut être une surface inclinée d’un angle compris entre 5° et 85°° par rapport à un plan radial. Cet angle peut être dépendant de la vitesse souhaitée et des conditions de montage espérées L’élément principal peut comporter une gorge radialement interne, l’ensemble d’étanchéité dynamique comportant un joint d’étanchéité annulaire monté dans la gorge et apte à assurer l’étanchéité entre l’élément principal et l’arbre. Le joint d’étanchéité peut être un joint torique. En variante, le doigt peut comporter des moyens d’accrochage ou d’encliquetage, aptes à coopérer avec des moyens d’accrochage ou d’encliquetage complémentaires du logement complémentaire correspondant de l’arbre. Ces moyens peuvent être formés par une surface de coopération Les moyens d’encliquetage ou d’accrochage peuvent être formés par un crochet ou une surface inclinée du doigt. De tels moyens d’encliquetage ou d’accrochage peuvent être aptes à former un système à baïonnette permettant l’engagement axial du doigt dans le logement complémentaire puis l’engagement des moyens d’encliquetage ou d’accrochage et des moyens d’encliquetage ou d’accrochage complémentaires, par rotation de l’élément principal par rapport à l’arbre. Au moins un joint d’étanchéité annulaire peut être monté entre l’élément principal et l’arbre, de manière à maintenir les moyens d’encliquetage ou d’accrochage du doigt en prise avec les moyens d’encliquetage ou d’accrochage complémentaires de l’arbre. Ledit joint peut être un joint torique, notamment en polymère. Le joint peut être monté entre la face d’appui de l’élément principal et la face d’appui complémentaire de l’arbre. Le joint peut être monté au niveau de la périphérie radialement interne de la face d’appui. Le joint peut être monté dans une gorge de l’élément principal. Le joint peut agir à la manière de moyens de rappel élastique. L’invention concerne également une turbomachine comportant un boitier de relais d’accessoires du type précité. La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef. L’aéronef peut être un avion. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de la présente divulgation apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels : est une vue schématique en coupe longitudinale d’une turbomachine de l’art antérieur, est une vue schématique en perspective d’un boîtier de relais d’accessoires de l’art antérieur, est une demie vue en coupe axiale d’une partie du boîtier de relais d’accessoires de l’art antérieur, illustrant en particulier le montage d’un ensemble d’étanchéité dynamique, est une vue en perspective illustrant le montage d’un ensemble d’étanchéité dynamique selon une forme de réalisation du présent document, est une demie vue de côté illustrant le montage dudit ensemble, est une vue en perspective illustrant le montage d’un ensemble d’étanchéité dynamique selon une autre forme de réalisation du présent document, est une vue en perspective et en coupe partiel de l’ensemble de la , est une vue correspondant à la , illustrant une autre variante de réalisation, Description détaillée de la divulgation Les figures 4 et 5 illustrent le montage d’une partie d’un ensemble d’étanchéité dynamique 19 selon une forme de réalisation du présent document. Cet ensemble 19 est comprend une partie mobile 22 formant un élément principal annulaire monté sur l’arbre 17, comportant une face radiale avant 23, destinée à venir en appui sur un anneau 21 en carbone, et une face radiale arrière 24, destinée à venir en appui sur un épaulement radial 25 de l’arbre 17. L’élément principal 22 comporte en outre une gorge radialement interne 26, non visible aux figures 4 et 5, dans laquelle est monté un joint torique 27. L’élément principal 22 comporte également des spires hydrodynamiques 28 (représentées de façon schématique et partielle à la ) débouchant d’une part au niveau de la périphérie radialement externe 27 de l’élément principal 22 et d’autre part au niveau de la face radiale avant 23. Ces spires hydrodynamiques 28 agissent, comme précédemment, à la manière d’un compresseur centrifuge, lors de la rotation de l’arbre 17 et de l’élément principal 22, et permettant d’aspirer de l’air issu de l’extérieur, au niveau de la périphérie externe 27, de façon à le diriger au niveau de la face radiale avant 23. L’élément principal 22 comporte de plus des doigts 29 s’étendant depuis ladite face arrière 24. Chaque doigt 29 est engagé dans un logement complémentaire 30 de l’arbre mobile 17, chaque doigt 29 comportant une surface de came 31 apte à venir en appui sur une surface de came complémentaire 32 du logement 30 de façon à ce que la rotation de l’arbre mobile 17 par rapport à l’élément principal 22, dans le sens de rotation illustré par la flèche 33 aux figures 4 et 5 entraîne le rapprochement et le maintien en appui de la face arrière 24 de l’élément principal 22 sur l’épaulement 25 de l’arbre 17. L’orientation de la came 31 est choisie de façon à ce que, lors de phases d’accélération de l’arbre 17 ou lors d’un couple résistant appliqué par frottement de l’anneau 21 en carbone sur l’élément principal 22 par exemple, la face arrière 24 de l’élément principal 22 vient se plaquer contre l’épaulement 25 de l’arbre 17, assurant un bon positionnement de l’élément principal 22 de manière à garantir une bonne étanchéité. Les doigts 29 forment également des moyens limitant la rotation de l’élément principal 22 par rapport à l’arbre 17, de manière à pouvoir entraîner en rotation l’élément principal 22 avec l’arbre 17. En particulier, chaque logement 30 comporte une surface de butée 34 s’étendant axialement, le doigt 29 correspondant comportant une surface axiale 35 complémentaire apte à venir en appui sur ladite surface de butée 34 du logement 30 lors de la rotation de l’élément principal 22 par rapport à l’arbre 17 dans le sens de rotation opposé au sens 33. La surface de came 31 est une surface inclinée d’un angle compris entre 5° et 85° par rapport au plan radial. Les figures 6 et 7 illustre une autre forme de réalisation de l’invention, qui diffère de celle décrite précédemment en ce que chaque doigt 29 comporte des moyens d’encliquetage ou d’accrochage à baïonnette, formée par un crochet ou, comme ici, une surface inclinée 36, coopérant avec une surface inclinée complémentaire 37 ou zone de forme complémentaire du logement 30. Dans un tel cas, l’inclinaison de la surface 36 est inversée par rapport à la surface 32. Par ailleurs, un joint élastique 38, par exemple un joint torique en élastomère, est monté entre la face 24 et l’épaulement 25, logé dans une gorge 39 au niveau de la périphérie radialement interne de la surface 24. Le joint 38 permet à la fois d’assurer la fonction d’étanchéité entre la partie mobile 22 et l’arbre 17 et permet de rappeler axialement la partie mobile 22 à l’opposé de l’épaulement 25, de manière à maintenir l’engagement de la surface inclinée 36 sur la surface complémentaire 37 du logement 30. Le montage de la partie mobile 22 sur l’arbre 17 est donc réalisé par engagement axial des doigts 29 dans les logements complémentaires 30 de l’arbre 17, puis par rotation de la partie mobile 22 par rapport à l’arbre 17, en comprimant le joint torique 38, de façon à ce que la surface inclinée 36 vienne circonférentiellement en regard de la façon inclinée complémentaire 37 du logement 30. En relâchant l’effort axial exercé sur la partie mobile 22, le joint torique 38 rappelle la partie mobile 22 à l’opposé de l’épaulement 25, de façon à ce que les surfaces inclinées 36, 37 soient en appui et empêchent la rotation et donc le dégagement de la partie mobile 22 par rapport à l’arbre 17. La illustre une autre de réalisation dans laquelle un joint torique 27 est monté dans une gorge 26 de la partie mobile 22, comme déjà décrit précédemment, ce joint 27 assurant la fonction d’étanchéité, tandis que le joint 38 assure la fonction de rappel élastique et peut alors être placé dans n’importe quelle zone radiale de la surface 24. Boitier de relais d’accessoires (12) pour une turbomachine (1) comprenant : - un carter (14) fixe, - au moins un arbre mobile (17) en rotation autour d’un axe (X), - un ensemble d’étanchéité dynamique monté entre le carter (14) et l’arbre mobile (17), ledit ensemble d’étanchéité comprenant un élément principal (22) annulaire monté sur l’arbre (17) et comportant une face d’appui (24) coopérant avec une face d’appui complémentaire (25) de l’arbre (17), caractérisé en ce que l’élément principal (22) comporte au moins un doigt (29) s’étendant depuis ladite face d’appui (24) de l’élément principal (22) et engagé dans un logement complémentaire (30) de l’arbre mobile (17), ou inversement. Boitier de relais d’accessoires (12) selon la revendication 1, dans lequel le doigt (29) comporte une surface de coopération (31) apte à venir en appui sur une surface de coopération complémentaire (32) du logement (30) de façon à ce que la rotation de l’arbre mobile (17) dans un sens de rotation (33) entraîne le rapprochement et le maintien en appui de la face d’appui (24) de l’élément principal (22) sur la face d’appui complémentaire (25) de l’arbre (17). Boitier de relais d’accessoires (12) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’élément principal (22) comporte plusieurs doigts (29) régulièrement répartis sur la circonférence, chaque doigt (29) étant engagé dans un logement complémentaire (30) de l’arbre mobile (17), ou inversement, chaque doigt (29) comportant une surface de coopération (31) apte à venir en appui sur une surface complémentaire (32) du logement complémentaire (30). Boitier de relais d’accessoires (12) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la face d’appui (24) et la face d’appui complémentaire (25) s’étendent radialement. Boitier de relais d’accessoires (12) selon l’une des revendications 1 à 4 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel chaque logement complémentaire (30) comporte une surface de butée (34) s’étendant axialement, le doigt (29) correspondant étant apte à venir en appui sur ladite surface de butée (34) lors de la rotation de l’élément principal (22) par rapport à l’arbre (17) dans un sens de rotation opposé au sens de rotation (33) entraînant le rapprochement et le maintien en appui de la face d’appui (24) de l’élément principal (22) sur la face d’appui complémentaire (25) de l’arbre (17). Boîtier de relais d’accessoires (12) selon l’une des revendications 1 à 5 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel la surface de came (31) est une surface inclinée d’un angle compris entre _5° et 85° par rapport à un plan radial. Boitier de relais d’accessoires (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’élément principal (22) comporte une gorge (26) radialement interne, l’ensemble d’étanchéité dynamique comportant un joint d’étanchéité annulaire (27) monté dans la gorge (26) et apte à assurer l’étanchéité entre l’élément principal (22) et l’arbre (17). Boitier de relais d’accessoires (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le doigt (29) comporte des moyens d’accrochage ou d’encliquetage (36), aptes à coopérer avec des moyens d’accrochage ou d’encliquetage complémentaires (37) du logement complémentaire correspondant (30) de l’arbre (17). Boitier de relais d’accessoires (12) selon la revendication 8, dans lequel au moins un joint d’étanchéité annulaire (38) est monté entre l’élément principal (22) et l’arbre (17), de manière à maintenir les moyens d’encliquetage ou d’accrochage (36) du doigt (29) en prise avec les moyens d’encliquetage ou d’accrochage complémentaires (37) de l’arbre (17). Turbomachine comportant un boitier de relais d’accessoires (12) selon l’une des revendications précédentes.