Brevet FR3145380A1 — publié le 20240802

L’invention est relative à une turbomachine d’aéronef comprenant: -un tourillon (32) solidaire d’un disque de rotor (30) configuré pour tourner autour d’un axe longitudinal (XX’), et agencé coaxialement autour d’un fourreau (36) d’un arbre de transmission (34), le fourreau (36) comprenant une paroi annulaire relativement à une paroi annulaire du tourillon l’entourant, la paroi annulaire du fourreau étant percée de trous (36a) répartis circonférentiellement et traversant chacun radialement la paroi, la paroi annulaire du tourillon comportant des logements (32a) répartis circonférentiellement, un système de blocage en rotation du fourreau comprenant un jonc (38) pourvu d’un pion (38c) s’étendant radialement à partir d’une surface radialement externe (38a) du jonc, le jonc annulaire (38) étant monté de telle manière que le pion (38c) est engagé radialement à la fois dans un trou (36a) du fourreau (36) et dans un logement (32a) en regard. Fig.2 TURBOMACHINE D’AERONEF A JONC D’ARRET DE FOURREAU DE PROTECTION Le présent exposé concerne une turbomachine d’aéronef. On connaît des agencements de turbomachines d’aéronef dans lesquels la turbomachine comprend une turbine, notamment haute pression, comportant un disque de rotor qui est apte à tourner autour d’un axe longitudinal de la turbomachine lorsque celle-ci est en opération. Le disque de rotor est relié à un tourillon. La turbomachine comporte par ailleurs un arbre de transmission qui, par exemple, relie entre eux les rotors d’un compresseur basse pression et d’une turbine basse pression. La turbomachine comporte également un compresseur haute pression et une turbine haute pression dont les rotors sont reliés entre eux et entourent l’arbre de transmission précité. L’arbre de transmission s’étend axialement à l’intérieur d’un fourreau sensiblement cylindrique qui le protège des hautes températures des éléments haute pression précités lors du fonctionnement de la turbomachine. Le tourillon et le fourreau de protection sont généralement disposés de manière coaxiale avec le tourillon qui entoure le fourreau. Afin d’éviter une rotation du fourreau de protection lors du fonctionnement de la turbomachine, un système de blocage ou d’arrêt en rotation du fourreau de protection est prévu. On connaît par exemple de la demande de brevet FR 2 981 694 un système de blocage ou d’arrêt en rotation qui est généralement positionné à l’une des extrémités du fourreau de protection. Bien qu’un tel système soit satisfaisant, sa conception ne lui permet toutefois pas d’être positionné à un autre endroit du fourreau, par exemple à distance des extrémités de ce dernier. L’invention a ainsi pour objet une turbomachine d’aéronef comprenant : - un fourreau d’un arbre de rotor de la turbomachine s’étendant axialement à l’intérieur du fourreau, le tourillon étant agencé coaxialement autour du fourreau, - un système de blocage en rotation du fourreau, caractérisée en ce que le fourreau comprend une paroi annulaire radialement interne par rapport à une paroi annulaire radialement externe du tourillon qui l’entoure, la paroi annulaire du fourreau étant percée d’une pluralité de trous répartis de manière circonférentielle et traversant chacun la paroi annulaire du fourreau suivant une direction radiale, la paroi annulaire du tourillon comportant une pluralité de logements répartis de manière circonférentielle et aménagés chacun dans le tourillon suivant une direction radiale, le système de blocage en rotation du fourreau comprenant un jonc qui se présente sous la forme d’un anneau fendu pourvu d’un pion s’étendant radialement à partir d’une surface radialement externe de l’anneau fendu, le jonc étant monté coaxialement à l’intérieur de la paroi annulaire du fourreau de telle manière que le pion est engagé radialement à la fois dans l’un des trous radiaux de la paroi annulaire du fourreau et dans l’un des logements en regard de la paroi annulaire du tourillon. La configuration du jonc annulaire équipé d’un pion radialement externe à ce dernier permet au jonc d’être monté à distance des extrémités du fourreau, là où l’implantation d’un système de blocage en rotation conventionnel n’est pas possible. Par ailleurs, le système de blocage en rotation décrit ci-dessus est particulièrement simple de conception et les opérations de montage et de démontage associées sont elles aussi particulièrement simples à mettre en œuvre. Selon d’autres caractéristiques possibles, prises seules ou en combinaison: - la paroi annulaire du fourreau est conformée localement de manière à former une butée axiale contre laquelle le jonc prend appui ; - la paroi annulaire du fourreau forme une butée axiale contre laquelle le jonc prend appui -le jonc est un anneau fendu élastiquement déformable qui est pourvu de deux extrémités libres permettant son montage à l’intérieur de la paroi annulaire par rapprochement de ses extrémités libres ; - chaque extrémité libre forme un retour orienté radialement vers l’intérieur du jonc ; -le pion présente une section prise dans un plan perpendiculaire à la direction radiale d’extension du pion qui a une forme choisie parmi les formes suivantes : cercle, rectangle, forme oblongue, forme oblongue avec méplat(s), ellipse ; - la paroi annulaire du fourreau est disposée à distance des deux extrémités opposées du fourreau ; -le fourreau porte à l’une de ces deux extrémités opposées des léchettes ; -le tourillon est monté en rotation dans un carter de la turbomachine au moyen d’au moins un roulement situé en aval du jonc ; -ledit au moins un roulement est monté du côté de la turbine de la turbomachine ; - les léchettes réalisent une étanchéité radialement sous ledit au moins un roulement et axialement au voisinage de ce dernier. D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées. La est une vue générale schématique en section axiale d’une turbomachine d’aéronef selon un mode de réalisation de l’invention ; La est une vue générale schématique agrandie en demi section axiale de la partie de la turbomachine représentée à la et qui est entourée d’un cadre C ; La est une vue générale schématique en perspective montrant une forme de réalisation du jonc annulaire de la ; La est une vue schématique en section transversale de l’ensemble fourreau de protection et tourillon pris dans le plan P de la ; La est une vue générale schématique en perspective de l’intérieur du fourreau de protection, du jonc annulaire et du tourillon de la La est une vue schématique partielle d’une forme de réalisation d’un pion engagé dans un logement du tourillon ; La est une vue schématique partielle d’une autre forme de réalisation d’un pion engagé dans un logement du tourillon ; La est une vue schématique partielle d’une autre forme de réalisation d’un pion engagé dans un logement du tourillon ; La est une vue schématique partielle d’une autre forme de réalisation d’un pion engagé dans un logement du tourillon. Description détaillée La illustre de manière schématique suivant une section longitudinale une turbomachine d’aéronef 10 telle qu'un turboréacteur à double flux selon un mode de réalisation de l'invention. D’autres types de turbomachines peuvent être alternativement envisagés. La turbomachine 10 comporte ici, d'amont en aval selon la circulation du flux d'air (de gauche à droite sur la figure), une soufflante 12, un compresseur basse pression 14, un compresseur haute pression 16, une chambre de combustion 18, une turbine haute pression 20 et une turbine basse pression 22. Tous ces éléments exercent leur action de manière connue sur un premier flux d’air annulaire circulant dans un premier conduit central 24 coaxial à l’axe longitudinal XX’ de la turbomachine. Un deuxième conduit annulaire de dérivation 26 entoure de manière concentrique le premier conduit central 24 pour l’écoulement d’un deuxième flux d’air annulaire. D’autres configurations de turboréacteur peuvent être alternativement envisagées avec un seul compresseur et une seule turbine, voire avec plus de deux compresseurs et plus de deux turbines. La turbine haute pression 20 comprend notamment un disque de rotor 30, également appelé roue mobile, visible sur la et représenté de manière agrandie et partielle sur la (la est une vue agrandie du rectangle C de la ). Le disque de rotor 30 est solidarisé à une pièce 32 appelée tourillon qui s’étend vers l’aval (à droite sur la ) à partir d’une face aval 30a du disque de rotor (la partie amont du disque n’est pas représentée sur cette figure). La turbomachine comporte par ailleurs un arbre de transmission 34 qui, ici, relie entre eux les rotors du compresseur basse pression 14 et de la turbine basse pression 22. Les rotors de la turbine haute pression 20 et du compresseur haute pression 16 sont reliés entre eux et entourent l’arbre de transmission 34. L’arbre de transmission 34 s’étend axialement à l’intérieur d’un fourreau qui est ici un fourreau de protection 36 sensiblement cylindrique (même si, localement, la forme du fourreau peut dévier de celle d’un cylindre) qui le protège des hautes températures régnant dans le module haute pression (compresseur 16 et turbine 20) lors du fonctionnement de la turbomachine. Le tourillon 32 et le fourreau de protection 36 sont généralement disposés de manière coaxiale avec le tourillon entourant le fourreau, l’ensemble des deux pièces étant également agencé de façon coaxiale à l’axe longitudinal XX’. La turbomachine comporte également un jonc annulaire 38 représenté en perspective sur la qui comporte deux surfaces périphériques opposées, à savoir une surface périphérique externe 38a orientée vers l’extérieur du jonc et une surface périphérique interne 38b orientée vers l’intérieur du jonc. Le jonc 38 comporte également un pion ou doigt 38c qui s’étend radialement à partir de la surface périphérique externe 38a en éloignement de celle-ci, c’est-à-dire suivant une direction radiale prise relativement à l’axe longitudinal XX’ autour duquel le jonc 38 est monté dans la position représentée à la . Le jonc 38 représenté sur la est symétrique par rapport à un plan axial médian contenant l’axe XX’ et qui passe ici par le milieu du pion 38c. Le jonc annulaire 38 se présente sous la forme d’un anneau fendu, élastiquement déformable, qui est pourvu de deux extrémités libres 38d et 38 écartées l’une de l’autre suivant une circonférence du jonc. Chacune des deux extrémités libres 38d et 38e forme un retour orienté radialement vers l’intérieur du jonc annulaire et qui constitue un organe de préhension/actionnement pour un utilisateur/outil, permettant à ce dernier de rapprocher l’une de l’autre ces deux extrémités libres, par déformation élastique du jonc, en vue de son montage à l’intérieur du fourreau. Ces extrémités libres sont également utilisées pour le démontage du jonc. On notera que le jonc 38 s’étend suivant une plage angulaire inférieure à 360°, par exemple de l’ordre de 355°, afin de ménager un espace libre E entre les deux extrémités libres 38d et 38e. La valeur minimale d’extension angulaire du jonc est de l’ordre de 255° afin qu’il puisse tenir dans une gorge du fourreau. De manière générale, la plage angulaire choisie pour le jonc est là pour l’auto-maintien du jonc dans la gorge et pour assurer un auto-équilibrage avec un centre de gravité proche du centre afin d’éviter les problèmes d’équilibrage. Comme représenté sur la , le fourreau de protection 36 comprend une paroi sensiblement annulaire qui s’étend axialement en entourant de manière concentrique l’arbre 34. Plus particulièrement, le fourreau de protection 36 comporte localement, à un endroit où le fourreau est en contact avec le tourillon 32, une zone Zi de la paroi annulaire qui est disposée de manière radialement interne (c’est-à-dire plus proche de l’axe XX’) par rapport à une zone radialement externe Ze (plus éloignée de l’axe XX’) de la paroi annulaire du tourillon 32 qui l’entoure. La zone radialement interne Zi de la paroi annulaire est percée d’une pluralité de trous 36a répartis de manière circonférentielle et traversant chacun la paroi annulaire suivant une direction radiale (sur toute son épaisseur), comme représenté sur les figures 2 et 4. La zone radialement externe Ze de la paroi annulaire du tourillon 32 comporte, quant à elle, une pluralité de logements 32a, ici des rainures, répartis de manière circonférentielle et s’étendant chacun dans une gorge annulaire du tourillon suivant une direction radiale (figs. 2 et 4). Le jonc annulaire 38 est monté coaxialement à l’intérieur de la zone radialement interne Zi de la paroi annulaire du fourreau de protection 36 (grâce à sa flexibilité comme expliqué ci-dessus en pinçant les deux extrémités 38d-e de manière à conférer au jonc un diamètre plus petit que son diamètre d’installation), de telle manière que le pion 38c puisse s’engager radialement à la fois dans l’un des trous radiaux 36a du fourreau de protection et dans l’un des logements 32a en regard de la zone radialement externe Ze du tourillon 32 (le pion s’engage dans les premiers trous et logements qui s’alignent). La illustre cette position d’engagement, tout comme la vue partielle en perspective de l’intérieur du fourreau de la . Le jonc annulaire 38 ainsi monté et engagé forme un système de blocage en rotation du fourreau de protection 36 par rapport au tourillon 32 qui est lui-même fixé au disque 30. Lors du montage il est nécessaire de faire tourner le fourreau, après serrage du fourreau (vissage amont) au couple demandé (sans dépasser le couple maximal imposé). Les logements 32a du tourillon 32 étant ici des rainures ( ), ils n’autorisent qu’un seul degré de liberté suivant l’axe XX’. Cet agencement est utile pour prendre en compte un mouvement axial dû à la dilatation différentielle entre le tourillon et le fourreau. On notera que la configuration du jonc annuaire 38 lui permet d’être monté à distance des extrémités du fourreau 36 et, ainsi que représenté sur la , à distance de l’extrémité aval 36b qui, ici, porte des léchettes 36c en porte à faux. La présence des léchettes rendrait en effet impossible le montage, à cette extrémité, d’un système conventionnel de blocage en rotation du fourreau de protection 36. De manière générale, l’accès à la zone aval Za illustrée sur la pour mettre en place un tel système conventionnel n’est pas possible sans impacter et remettre en question toute la configuration de cette zone. Comme représenté sur la , le tourillon 32 est monté en rotation dans un carter 33 de la turbomachine (partiellement représenté sur la figure) au moyen d’un ou plusieurs roulements 35 situés en aval du jonc 38. Le ou les roulements 35 sont montés du côté de la turbine de la turbomachine. Les léchettes 36c sont ainsi configurées pour réaliser une étanchéité à la fois radialement sous le ou les roulements 35 et axialement au voisinage de ce ou ces roulements. Par ailleurs, la zone radialement interne Zi de la paroi annulaire du fourreau de protection 36 peut être conformée localement de manière à former une butée axiale contre laquelle le jonc annulaire 38 prend appui, ici par sa surface latérale amont perpendiculaire aux surfaces périphériques externe 38a et interne 38b. Ainsi, sur les figures 2 et 5, la conformation locale prend la forme d’un muret ou épaulement interne 36d situé en amont de la position où sont agencés les trous radiaux 36a du fourreau de protection, ici dans une partie évasée radialement du fourreau. Cet agencement permet d’éviter que le jonc annulaire ne tourne par rapport au pion 38c. Comme représenté sur les figures 6A-D, le pion 38c peut prendre différentes formes autres que la forme cylindrique représentée sur les figures précédentes et sur la vue agrandie partielle de la . À titre d’exemple le pion présente une section prise dans un plan perpendiculaire à la direction radiale d’extension du pion qui a une forme choisie parmi les formes suivantes : cercle ( ), rectangle 38c1 ( ), forme oblongue 38c2 ( ), forme oblongue avec méplat(s) 38c3 ( ), ellipse… Le jonc 38 permet de manière générale de tenir à une température allant jusqu’à 500°C et ne perturbe pas la ventilation de la zone aval Za. Le jonc 38 peut par exemple être réalisé en Inconel 718. Bien que la présente description se réfère à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés ou mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. Turbomachine d’aéronef comprenant: -un tourillon (32) solidarisé à un disque de rotor (30) d’une turbine de la turbomachine qui est configuré pour tourner autour d’un axe longitudinal (XX’) de la turbomachine, -un fourreau (36) d’un arbre de rotor (34) de la turbomachine s’étendant axialement à l’intérieur du fourreau, le tourillon (32) étant agencé coaxialement autour du fourreau (36), - un système de blocage en rotation du fourreau (36), caractérisée en ce que le fourreau (36) comprend une paroi annulaire radialement interne par rapport à une paroi annulaire radialement externe du tourillon (32) qui l’entoure, la paroi annulaire du fourreau (36) étant percée d’une pluralité de trous (36a) répartis de manière circonférentielle et traversant chacun la paroi annulaire du fourreau (36) suivant une direction radiale, la paroi annulaire du tourillon (32) comportant une pluralité de logements (32a) répartis de manière circonférentielle et aménagés chacun dans le tourillon (32) suivant une direction radiale, le système de blocage en rotation du fourreau (36) comprenant un jonc (38) qui se présente sous la forme d’un anneau fendu pourvu d’un pion (38c) s’étendant radialement à partir d’une surface radialement externe (38a) de l’anneau fendu, le jonc (38) étant monté coaxialement à l’intérieur de la paroi annulaire du fourreau (36) de telle manière que le pion (38c) est engagé radialement à la fois dans l’un des trous radiaux (36a) de la paroi annulaire du fourreau (36) et dans l’un des logements (32a) en regard de la paroi annulaire du tourillon (32). Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi annulaire du fourreau (36) forme une butée axiale (36d) contre laquelle le jonc (38) prend appui. Turbomachine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le jonc (38) est un anneau fendu élastiquement déformable qui est pourvu de deux extrémités libres (38d-e) permettant son montage à l’intérieur de la paroi annulaire du fourreau (36) par rapprochement de ses extrémités libres. Turbomachine selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque extrémité libre (38d-e) du jonc (38) forme un retour orienté radialement vers l’intérieur du jonc (38). Turbomachine selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pion (38c) présente une section prise dans un plan perpendiculaire à la direction radiale d’extension du pion (38c) qui a une forme choisie parmi les formes suivantes : cercle, rectangle, forme oblongue, forme oblongue avec méplat(s), ellipse. Turbomachine selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la paroi annulaire du fourreau (36) est disposée à distance des deux extrémités opposées (36b) du fourreau (36). Turbomachine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le fourreau (36) porte à l’une de ses deux extrémités opposées des léchettes (36c). Turbomachine selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le tourillon (32) est monté en rotation dans un carter de la turbomachine au moyen d’au moins un roulement situé en aval du jonc (38). Turbomachine selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit au moins un roulement est monté du côté de la turbine de la turbomachine. Turbomachine selon la revendication 7 et la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que les léchettes réalisent une étanchéité radialement sous ledit au moins un roulement et axialement au voisinage de ce dernier.