Brevet FR3156827A1 — publié le 20250620

Le présent exposé concerne un ensemble de turbomachine, comprenant : un palier de roulement, un raccord annulaire configuré pour raccorder une bague externe à un support et comprenant une première bride et une deuxième bride, disposée autour et radialement à l’extérieur de la première bride et comprenant des perçages pour une fixation au support, la première bride étant formée de plusieurs bras disposés côte à côte sur la circonférence du raccord, chaque bras de la première bride comprenant une première extrémité et une deuxième extrémité, et bout à bout de la première extrémité à la deuxième extrémité, une première section s’étendant axialement depuis la bague externe, une deuxième section s’étendant radialement depuis la première section, puis une troisième section s’étendant axialement de la deuxième section vers la deuxième bride, et une cale mécanique. Figure pour l’abrégé : Fig. 4 Palier de roulement de turbomachine équipé d’une cale mécanique Le présent exposé concerne le domaine des turbomachines, notamment pour aéronefs et plus particulièrement le domaine des dispositifs pour le centrage et le guidage en rotation d’une pièce rotative de turbomachine comprenant un palier de roulement. Plus précisément, le présent exposé concerne les dispositifs dont le palier de roulement comprend une partie souple élastique destinée à assurer une suspension radiale. Un tel palier est appelé palier souple. ETAT DE LA TECHNIQUE Un arbre d’une soufflante de turbomachine tourne autour d’un axe de rotation et nécessite une certaine flexibilité radiale tant dans un fonctionnement usuel que dans un fonctionnement dégradé, par exemple en cas de balourd. L’arbre de soufflante peut être centré et guidé en rotation par un dispositif comprenant un palier de roulement et un support de palier souple, dit palier souple ou cage souple ou cage d’écureuil. Le dispositif comprenant le palier de roulement doit permettre la flexibilité radiale. Le palier souple comprend des bras propres à permettre la flexibilité radiale. Cependant la rotation de l’arbre de soufflante peut induire des phénomènes de reptation ou d’ovalisation qui génèrent des contraintes tangentielles dans le dispositif et tout particulièrement dans les bras du palier souple. Or, un déplacement relatif tangentiel dans un bras du palier souple peut détériorer, voir même rompre, le bras et ainsi générer un disfonctionnement de la turbomachine. Il est donc nécessaire d’éviter une telle détérioration du bras due aux contraintes tangentielles. Mais, il est également nécessaire de ne pas limiter la flexibilité radiale des bras du palier souple. EXPOSE GENERAL Un but de l’exposé est de contrôler les déplacements tangentiels des bras d’un palier souple sans limiter les déplacements radiaux du même bras. Il est à cet effet proposé, selon un aspect du présent exposé, un ensemble de turbomachine, comprenant : un palier de roulement comprenant une bague interne et une bague externe, un raccord annulaire configuré pour raccorder la bague externe à un support, le raccord annulaire comprenant une première bride et une deuxième bride, disposée autour et radialement à l’extérieur de la première bride et comprenant des perçages pour une fixation au support, la première bride étant formée de plusieurs bras disposés côte à côte sur la circonférence du raccord, chaque bras de la première bride comprenant une première extrémité et une deuxième extrémité, et bout à bout de la première extrémité à la deuxième extrémité, une première section s’étendant axialement depuis la bague externe, une deuxième section s’étendant radialement depuis la première section, puis une troisième section s’étendant axialement de la deuxième section vers la deuxième bride, et une cale mécanique positionnée entre un premier des bras et un deuxième des bras adjacents et s’étendant radialement de la première extrémité à la extrémité des bras, à l’opposé de la deuxième section par rapport à la première section et la troisième section. Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble exposé comprend l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou dans une quelconque combinaison : - la cale mécanique comprend des pattes de fixation au raccord, les pattes étant adaptées aux perçages de la deuxième bride ; - la cale mécanique est propre à permettre un déplacement tangentiel relatif entre la première extrémité et la deuxième extrémité des bras jusqu’à 3mm ; - la cale mécanique est propre à empêcher un déplacement tangentiel relatif entre la première extrémité et la deuxième extrémité des bras supérieur à 3mm par un contact entre le premier des bras et le deuxième des bras ; - l’ensemble comprend une pluralité de cales mécaniques positionnées à intervalles réguliers autour du raccord annulaire. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de centrage et de guidage en rotation autour d’un axe, d’une pièce rotative d’une turbomachine, le dispositif comprenant : un ensemble de turbomachine tel que précédemment décrit, et un support de palier positionné radialement à l’extérieur de la bague externe. Avantageusement, mais facultativement, le dispositif exposé peut comprendre la caractéristique suivante : l’ensemble annulaire est propre à être fixé au support par des éléments de visserie et chaque cale mécanique est fixée à l’ensemble annulaire par un ou plusieurs des éléments visserie de fixation de l’ensemble annulaire au support. Selon un autre aspect, il est proposé un moteur d’aéronef comprenant : un arbre de soufflante en rotation autour d’un axe, un dispositif tel que précédemment exposé, propre à centrer et à guider en rotation l’arbre de soufflante autour de l’axe. Selon un autre aspect, il est proposé un aéronef comprenant une cellule et un moteur tel que précédemment exposé, dans lequel le moteur est fixé à la cellule. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 et la FIG. 1 illustrent des aéronefs, selon des modes de réalisations possibles du présent exposé ; La FIG. 2 illustre une vue schématique partielle en coupe d’une turbomachine, selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 3 illustre une vue schématique d’une portion d’un arbre de soufflante et des dispositifs de guidage en rotation de l’arbre, selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 4 illustre une vue partielle en perspective d’un dispositif de centrage et de guidage en rotation, selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 5 illustre une vue partielle en coupe d’un dispositif de centrage et de guidage en rotation, selon un mode de réalisation du présent exposé ; La FIG. 6 illustre une vue en perspective d’une cale mécanique, selon un mode de réalisation du présent exposé. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE Aéronef Un aéronef 100 est un appareil configuré pour s’élever et se déplacer dans l’air, et peut, par exemple, être un avion, comme illustré par les figures 1A et 1B, par exemple civil. Un aéronef 100 comprend une cellule qui, dans le cas d’un avion, est composée d’un fuselage, d’une voilure comprenant deux ailes, d’empennages, de gouvernes de vol et d’un train d’atterrissage. Ensemble propulsif Un ensemble propulsif 1 , comme illustré par la FIG. 2 , comprend un moteur 2 et éventuellement une nacelle, et présente une direction principale s’étendant selon un axe longitudinal X-X, ou axe de rotation. L’ensemble propulsif 1 est configuré pour être fixé sur la cellule de l’aéronef 100 , par exemple sous ses ailes, dans le cas d’un avion, et ce par l’intermédiaire d’un pylône. L’ensemble propulsif 1 peut également être monté sur l’aile de l’avion ou encore à l’arrière de son fuselage, voire être intégré à son fuselage. Le moteur 2 peut être un turboréacteur caréné, ou non caréné comme décrit ci-après, à double corps, double flux et entraînement direct, mais peut également comporter un nombre différent de corps et/ou de flux, et/ou être un autre type de turboréacteur, tel qu’un turboréacteur à réducteur ou un turbopropulseur, avec ou sans postcombustion. Sauf précision contraire, les termes « amont » et « aval » sont utilisés en référence à la direction globale d’écoulement d’air à travers l’ensemble propulsif 1 en fonctionnement. De même, une direction axiale correspond à la direction de l'axe longitudinal X-X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X et coupant l’axe longitudinal X-X. Par ailleurs, un plan axial est un plan contenant l'axe longitudinal X-X et un plan radial est un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe longitudinal X-X. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence : elle est perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X mais ne passe pas par l’axe longitudinal X-X. Enfin, les adjectifs « intérieur » et « extérieur » sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe longitudinal X-X que la partie extérieure du même élément. Le moteur Le moteur 2 comprend, de l’amont vers l’aval, une soufflante 20 , un carter moteur 21 , une section de compresseur 22 , comprenant un compresseur basse pression 220 et un compresseur haute pression 221 , une chambre de combustion 23 , une section de turbine 24 , comprenant une turbine haute pression 240 et une turbine basse pression 241 . La section de compresseur 22 comprend une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes mobiles tournant devant une roue d'aubes fixes. La section de turbine 24 comprend également une succession d'étages comprenant chacun une roue d'aubes fixes derrière laquelle tourne une roue d'aubes mobiles. La soufflante 20 est relié à un arbre 25 s’étendant le long de l’axe longitudinal X-X qui l’entraine en rotation, comme illustré sur la FIG. 3 . Dans un mode de réalisation, l’arbre 25 entrainant la soufflante 20 , dit arbre de soufflante 25 peut être relié directement à la partie rotorique du compresseur basse pression 220 , et la partie rotorique de la turbine basse pression 241 , reliées entre elles, formant ainsi un corps basse pression, on parle alors d’arbre basse pression. Dans un autre mode de réalisation, l’arbre de soufflante 25 peut être relié à un système de réduction 26 , comme illustré par la FIG. 2 , le système de réduction étant relié par ailleurs à la partie rotorique du compresseur basse pression 220 , et la partie rotorique de la turbine basse pression 241 , reliées entre elles, formant ainsi un corps basse pression, on parle alors d’arbre de soufflante 25 pour l’arbre reliant la soufflante 20 au système de réduction 26 et d’arbre basse pression 27 pour l’arbre reliant le corps basse pression au système de réduction 26 . La partie rotorique du compresseur haute pression 221 et la partie rotorique de la turbine haute pression 240 sont reliées entre elles par un arbre haute pression 28 s’étendant le long de l’axe longitudinal X-X, formant ainsi un corps haute pression. L’arbre basse pression 27 est généralement logé, sur un tronçon de sa longueur, dans l’arbre haute pression 28 et est coaxial à l’arbre haute pression 28 . La section de compresseur 22 , la chambre de combustion 23 et la section de turbine 24 sont entourées par le carter moteur 21 . Le carter moteur 21 définit une veine primaire A dans laquelle s’étendent les parties rotorique et statoriques du compresseur basse pression 220 , du compresseur haute pression 221 , de la turbine basse pression 241 et de la turbine haute pression 240 . La veine primaire A traverse le carter moteur 21 de part en part. Les parties statoriques dans la veine primaire A peuvent ainsi former des redresseurs. De cette manière, le flux d’air circulant dans la veine primaire A est dévié par les parties rotoriques en rotation et est redressé par les parties statoriques fixes par rapport au carter moteur 21 définissant la veine primaire A . L’axe longitudinal X-X définit l’axe de rotation pour la soufflante 20 , les parties rotoriques de la section de compresseur 22 et les parties rotoriques de la section de turbine 24 , autrement dit pour le corps basse pression et le corps haute pression lesquels sont chacun susceptibles d’être entraînés en rotation autour de l’axe longitudinal X-X par rapport au carter moteur 21 . En fonctionnement, la soufflante 20 aspire un flux d’air dont une portion, circulant au sein d’une veine primaire A traversant le carter moteur 21 de part en part, est, successivement, comprimée au sein de la section de compresseur 22 , enflammée au sein de la chambre de combustion 23 par combustion de carburant, et détendue au sein de la section de turbine 24 avant d’être éjectée hors du moteur 2 . Une autre portion du flux d’air peut circuler au sein d’une veine secondaire entourant le carter moteur 21 . De cette manière, l’ensemble propulsif 1 génère une poussée. Cette poussée peut, par exemple, être mise au profit de l’aéronef 100 sur lequel l’ensemble propulsif 1 est rapporté et fixé. Ainsi, en fonctionnement, la soufflante 20 peut tourner autour de son axe de rotation X-X à haute vitesse. Il est donc nécessaire d’utiliser un dispositif pour le centrage et le guidage en rotation de la soufflante 20 autour de son axe de rotation X-X, autrement dit le centrage et la rotation de l’arbre de soufflante 25 . L’arbre de soufflante 25 peut avantageusement comprendre trois dispositifs espacés les uns des autres selon la direction longitudinale. Dispositif de centrage et de guidage Chacun des tels dispositifs comprend un palier 3 , comme par exemple un palier 3 lisse ou un roulement, et un support 4 du palier 3 , positionné radialement autour du palier 3 afin de fixer le palier 3 à une partie fixe par rapport au carter moteur 21 . Préférentiellement, le palier 3 est un roulement. Le palier 31 comprend une bague interne 31 , une bague externe 32 et des corps roulants 33 . La bague externe 32 est positionnée radialement à l’extérieur de la bague interne 31 et les corps roulants 33 sont positionnées dans le palier 31 entre la bague interne 31 et la bague externe 32 . Les corps roulants 33 peuvent être des billes, des cylindres, des cônes tronqués, ou tout autre élément permettant le mouvement de rotation relative de la bague interne 31 et la bague externe 32 . La bague externe 32 est fixée au support 4 de palier 3 , autrement dit au carter moteur 21 . La bague interne 31 est montée sur l’arbre de soufflante 25 . Afin de permettre un déplacement radial de l’arbre de soufflante 25 le dispositif comprend préférentiellement un raccord 34 annulaire. Le raccord 34 permet un déplacement radial de l’arbre de soufflante 25 au cours d’un fonctionnement normal du moteur 2 mais également en cas de problème exceptionnel comme lors de la perte d’une ou plusieurs aubes de soufflante 20 provoquant un balourd. Cage souple Le raccord 34 annulaire, ou cage souple ou encore cage dite écureuil, est configuré pour raccorder la bague externe 32 au support 4 . Avantageusement, la bague externe 32 et le raccord 34 annulaire forment une seule et même pièce, comme illustré en exemple par la FIG. 4 . Le raccord 34 annulaire est monolithique. Le raccord 34 annulaire comprend une première bride 35 et une deuxième bride 36 , comme illustré par la FIG. 5 . La première bride 35 et la deuxième bride 36 sont annulaires et concentriques. La première bride 35 comprend plusieurs bras 37 disposés côte à côtes sur la circonférence du raccord 34 . Chaque bras 37 de la première bride 35 s’étend d’une première extrémité 371 à une deuxième extrémité 372 . La première extrémité 371 du bras 37 est liée à la bague externe 32 et la deuxième extrémité 372 est liée à la deuxième bride 36 du raccord 34 . Autrement dit, la première extrémité 371 du de chaque bras 37 présente un premier rayon, par rapport à l’axe de rotation X-X de l’arbre de soufflante 25 , et la deuxième extrémité 372 présente un deuxième rayon, supérieur au premier rayon. Chaque bras 37 comprend bout à bout, de la première extrémité 371 à la deuxième extrémité 372 , une première section 373 , une deuxième section 374 et une troisième section 375 . La première section 373 s’étend axialement depuis la première extrémité 371 , soit depuis la bague externe 32 . La deuxième section 374 s’étend radialement et vers l’extérieur depuis la première section 373 . La troisième section 375 s’étend axialement de la deuxième section 374 vers la deuxième extrémité 372 , soit vers la deuxième bride 36 du raccord 34 . Chaque bras 37 de la première bride 35 est ainsi agencé dans un plan axial. Avantageusement, la première bride 35 présente ainsi une forme de U dans un plan de coupe axial. Les bras 37 permettent ainsi des débattements radiaux. La première bride 35 permet donc d’obtenir un amortissement, par flexibilité radiale, tout en réalisant le centrage et le guidage de l’arbre de soufflante 25 . La deuxième bride 36 est disposée autour et radialement à l’extérieur de la première bride 35 . La deuxième bride 36 comprend des perçages 361 répartis sur toute la circonférence de la deuxième bride 36 . Les perçages 361 de la deuxième bride 36 permettent une fixation de la deuxième bride 36 , et donc du raccord 34 annulaire, au support 4 . La deuxième bride 36 peut par exemple comprendre autant de perçages 361 que la première bride 35 comprend de bras 37 . Avantageusement, chaque perçage 361 peut être positionné au niveau axial de chaque bras 37 de la première bride 35 . Il est possible que la bague externe 32 soit entrainée en rotation par rapport au support 4 . Ce phénomène non désirée peut être dû à des frottements trop élevées entre les corps roulants 33 et la bague interne 31 et la bague externe 32 , ou bien à une ovalisation du palier 3 ou une reptation. La rotation de la bague externe 32 autour de l’axe de rotation X-X de l’arbre de soufflante 25 entraine un déplacement tangentiel de la bague extérieur, et donc du raccord 34 annulaire, par rapport au support 4 . Or chaque premier bras 37 de la première bride 35 est lié à la bague externe 32 tandis que chaque troisième bras 37 de la première bride 35 est lié à la deuxième bride 36 qui est fixée au support 4 . Une rotation de la bague externe 32 autour de l’axe de rotation X-X de l’arbre de soufflante 25 entraine donc un déplacement tangentiel entre le premier bras 37 et le troisième et plus particulièrement entre la première extrémité 371 et la deuxième extrémité 372 du bras 37 . Un tel déplacement peut engendrer une déformation voire même une rupture d’un ou plusieurs bras 37 . Afin d’éviter un déplacement tangentiel, le dispositif peut préférentiellement comprendre une cale 5 , comme illustré par la FIG. 4 . Cale mécanique La cale 5 , dite cale mécanique, est configurée pour permettre un amortissement du raccord 34 et donc un certain déplacement radial mais aussi pour contrôler le déplacement tangentiel de la première extrémité 371 par rapport à la deuxième extrémité 372 de chaque bras 37 de la première bride 35 du raccord 34 . Le dispositif comprend avantageusement plusieurs cales 5 . Le dispositif peut comprendre autant que cales 5 que la valeur absolue du nombre de bras 37 divisée par deux. Le dispositif peut par exemple comprendre entre 3 et 10 cales 5 et avantageusement 6 cales 5 . Le support 4 , le palier 3 et la ou les cales 5 forment un ensemble pour le centrage et la rotation de l’arbre de soufflante 25 . Chaque cale 5 est positionnée dans le raccord 34 et préférentiellement à intervalle régulier autour du raccord 34 . Chaque cale 5 est positionnée dans le raccord 34 entre un premier bras 37a et un deuxième bras 37b , le deuxième bras 37b étant voisin du premier bras 37a . La cale 5 est positionnée entre le premier bras 37 et le deuxième bras 37 au niveau de la première extrémité 371 et de la deuxième extrémité 372 de chacun du premier bras 37 et du deuxième bras 37 . La cale 5 s’étend radialement de la troisième section 375 jusqu’à la première section 373 de chacun du premier bras 37 et du deuxième bras 37 . Autrement dit, la cale 5 une fois positionnée dans le raccord 34 , le raccord 34 étant dans une configuration non contrainte, elle s’étend d’un rayon égal au rayon de la première section 373 jusqu’à un rayon égal au rayon de la troisième section 375 . Avantageusement, la cale 5 comprend des pattes 51 de fixation au raccord 34 , comme illustré par la FIG. 6 . Les pattes 51 comprennent des trous adaptés aux perçages 361 de la deuxième bride 36 et permettant de fixer la cale 5 au support 4 , et donc au carter moteur 21 . La cale 5 peut comprendre deux pattes 51 afin d’éviter tout mouvement de la cale 5 par rapport au support 4 . La cale 5 mécanique peut permettre un déplacement tangentiel relatif entre la première extrémité 371 et la deuxième extrémité 372 de chacun du premier bras 37 et du deuxième bras 37 par exemple jusqu’à 3 mm et plus préférentiellement jusqu’à 1 mm et empêcher tout déplacement tangentiel supérieur à 3mm plus préférentiellement supérieur à 1 mm. La cale 5 comprend donc : entre la première extrémité 371 de chacun du premier bras 37 et du deuxième bras 37 une largeur tangentielle égale à une distance entre la première extrémité 371 du premier bras 37 et la première extrémité 371 du deuxième bras 37 moins 3mm, et entre la deuxième extrémité 372 de chacun du premier bras 37 et du deuxième bras 37 une largeur tangentielle égale à une distance entre la deuxième extrémité 372 du premier bras 37 et la deuxième extrémité 372 du deuxième bras 37 moins 3mm. Par ailleurs, la cale 5 est une pièce rapportée sur le raccord 34 et peut être dans un matériau différent ou similaire au matériau composant le raccord 34 . Ensemble de turbomachine, comprenant : un palier (3) de roulement comprenant une bague interne (31) et une bague externe (32), un raccord (34) annulaire configuré pour raccorder (34) la bague externe (32) à un support (4), le raccord (34) annulaire comprenant une première bride (35) et une deuxième bride (36), disposée autour et radialement à l’extérieur de la première bride (35) et comprenant des perçages (361) pour une fixation au support (4), la première bride (35) étant formée de plusieurs bras (37) disposés côte à côte sur la circonférence du raccord (34), chaque bras (37) de la première bride (35) comprenant une première extrémité (371) et une deuxième extrémité (372), et bout à bout de la première extrémité (371) à la deuxième extrémité (372), une première section (373) s’étendant axialement depuis la bague externe (32), une deuxième section (374) s’étendant radialement depuis la première section (373), puis une troisième section (375) s’étendant axialement de la deuxième section (374) vers la deuxième bride (36), et une cale (5) mécanique positionnée entre un premier des bras (37) et un deuxième des bras (37) adjacents et s’étendant radialement de la première extrémité (371) à la extrémité des bras (37), à l’opposé de la deuxième section (374) par rapport à la première section (373) et la troisième section (375). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la cale (5) mécanique comprend des pattes (51) de fixation au raccord (34), les pattes (51) étant adaptées aux perçages (361) de la deuxième bride (36). Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la cale (5) mécanique est propre à permettre un déplacement tangentiel relatif entre la première extrémité (371) et la deuxième extrémité (372) des bras (37) jusqu’à 3mm. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la cale (5) mécanique est propre à empêcher un déplacement tangentiel relatif entre la première extrémité (371) et la deuxième extrémité (372) des bras (37) supérieur à 3mm par un contact entre le premier des bras (37) et le deuxième des bras (37). Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant une pluralité de cales (5) mécaniques positionnées à intervalles réguliers autour du raccord (34) annulaire. Dispositif de centrage et de guidage en rotation autour d’un axe, d’une pièce rotative d’une turbomachine, le dispositif comprenant : un ensemble de turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, et un support (4) de palier (3) positionné radialement à l’extérieur de la bague externe (32). Dispositif selon la revendication 6, dans lequel l’ensemble annulaire est propre à être fixé au support (4) par des éléments de visserie et chaque cale (5) mécanique est fixée à l’ensemble annulaire par un ou plusieurs des éléments visserie de fixation de l’ensemble annulaire au support (4). Moteur (2) d’aéronef comprenant : un arbre de soufflante (25) en rotation autour d’un axe (X-X), un dispositif selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, propre à centrer et à guider en rotation l’arbre de soufflante (25) autour de l’axe (X-X). Aéronef (100) comprenant une cellule et un moteur (2) selon la revendication 8, dans lequel le moteur (2) est fixé à la cellule.