FR3092367A1 - AIRCRAFT TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
Turbomachine (1) d’aéronef, comportant un arbre d’entraînement d’une soufflante (S) par l’intermédiaire d’un réducteur mécanique (6), ce réducteur comportant un solaire (7), une couronne (9), et des satellites (8) qui sont engrenés avec le solaire et la couronne et qui sont maintenus par un porte-satellites (10),au moins un des éléments choisis parmi le porte-couronne (12) et le porte-satellites (10) étant un élément mobile en rotation,la turbomachine comportant en outre une pompe auxiliaire (20) de lubrification à rotor qui est raccordée à un réservoir d’huile de lubrification et qui est configurée pour lubrifier au moins certaines pièces du réducteur,caractérisée en ce que le rotor (18) de la pompe auxiliaire (20) porte un pignon conique (16) qui est engrené avec une denture conique (14) portée par ledit élément mobile en rotation. Figure pour l'abrégé : Figure 3 Aircraft turbomachine (1), comprising a drive shaft of a fan (S) via a mechanical reducer (6), this reducer comprising a sun (7), a ring (9), and satellites (8) which are meshed with the sun and the crown and which are held by a planet carrier (10), at least one of the elements chosen from among the ring carrier (12) and the planet carrier (10) being a rotating member, the turbomachine further comprising an auxiliary rotor lubrication pump (20) which is connected to a lubricating oil reservoir and which is configured to lubricate at least some parts of the reduction gear, characterized in that the rotor (18) of the auxiliary pump (20) carries a bevel gear (16) which is meshed with a bevel toothing (14) carried by said movable element in rotation. Figure for the abstract: Figure 3
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne le domaine des réducteurs mécaniques pour des turbomachines d’aéronef.The present invention relates to the field of mechanical reduction gears for aircraft turbomachines.
Arrière-plan techniqueTechnical background
L’état de l’art comprend notamment les documents WO-A1-2010/092263, FR-A1-2 987 416 et FR-A1-3 041 054.The state of the art includes in particular the documents WO-A1-2010/092263, FR-A1-2 987 416 and FR-A1-3 041 054.
Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et de couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un système mécanique.The role of a mechanical gearbox is to modify the speed and torque ratio between the input axis and the output axis of a mechanical system.
Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, peuvent comporter un réducteur mécanique par l’intermédiaire duquel l’arbre d’une turbine de puissance entraîne l’arbre d’une soufflante (aussi appelé « fan »). De manière usuelle, le réducteur a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l’arbre de la turbine en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre de la soufflante.The new generations of dual-flow turbomachines, in particular those with a high bypass ratio, may include a mechanical reduction gear through which the shaft of a power turbine drives the shaft of a fan (also called "fan "). Usually, the purpose of the reducer is to transform the so-called fast rotation speed of the turbine shaft into a slower rotation speed for the fan shaft.
Un tel réducteur peut être formé par un train épicycloïdal, lequel comprend un pignon central, appelé solaire, ainsi qu’une couronne et des pignons appelés satellites qui sont en prise entre le solaire et la couronne. Les satellites sont maintenus par un châssis appelé porte-satellites. Le solaire, la couronne et le porte-satellites sont des planétaires car leurs axes de révolution coïncident avec l’axe longitudinal X de la turbomachine. Les satellites ont chacun des axes de révolution différents équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal X.Such a reducer can be formed by an epicyclic gear train, which comprises a central pinion, called sun gear, as well as a crown and pinions called satellites which are meshed between the sun gear and the crown. The satellites are held by a frame called the planet carrier. The solar, the crown and the planet carrier are planetary because their axes of revolution coincide with the longitudinal axis X of the turbomachine. The satellites each have different axes of revolution evenly distributed over the same operating diameter around the axis of the planetary gears. These axes are parallel to the longitudinal axis X.
Il existe plusieurs architectures de réducteurs pour turbomachine à double flux, et en particulier ces réducteurs peuvent être de type planétaire ou de type épicycloïdal :There are several reduction gear architectures for turbofan engines, and in particular these reduction gears can be of the planetary type or of the epicyclic type:
- Sur un réducteur de type planétaire, le porte-satellites est fixe et la couronne constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le sens inverse du solaire.- On a planetary type reducer, the planet carrier is fixed and the crown constitutes the output shaft of the device which rotates in the opposite direction to the sun.
- Sur un réducteur de type épicycloïdal, la couronne est fixe et le porte-satellites constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le même sens que le solaire.- On an epicyclic type reducer, the crown is fixed and the planet carrier constitutes the output shaft of the device which rotates in the same direction as the sun gear.
Les réducteurs peuvent être composés d’un ou plusieurs étages d’engrènement. Cet engrènement est assuré de différentes façons comme par contact, par friction ou encore par champs magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites ou en chevron.Reducers can be composed of one or more meshing stages. This meshing is ensured in different ways such as by contact, by friction or even by magnetic fields. There are several types of meshing by contact such as with straight or chevron teeth.
Un réducteur doit être lubrifié et l’apport d’huile de lubrification aux composants tournants d’un réducteur est complexe. L’huile sert à la lubrification du réducteur mais aussi au refroidissement de certains de ses éléments. La maîtrise de la lubrification d’un réducteur est donc importante pour garantir sa durée de vie.A gearbox must be lubricated and the supply of lubricating oil to the rotating components of a gearbox is complex. The oil is used to lubricate the gearbox but also to cool some of its elements. Controlling the lubrication of a gearbox is therefore important to guarantee its service life.
Lors des phases d’autorotation (appelée «windmilling» en anglais) de la soufflante au sol ou en vol, c'est-à-dire lorsque la turbomachine est à l’arrêt mais que le vent relatif entraine en rotation la soufflante et donc aussi le réducteur, la vitesse de rotation de l’arbre haute pression (ou HP) de la turbomachine est faible au regard de celle de son arbre basse pression (BP). Il reste néanmoins nécessaire de lubrifier le réducteur. Il est donc connu de mettre en place un système auxiliaire pour venir lubrifier le réducteur dans ces phases de fonctionnement.During the autorotation phases (called " windmilling " in English) of the fan on the ground or in flight, that is to say when the turbine engine is stationary but the relative wind causes the fan to rotate and therefore also the reducer, the speed of rotation of the high pressure (or HP) shaft of the turbomachine is low compared to that of its low pressure (LP) shaft. However, it is still necessary to lubricate the reducer. It is therefore known to set up an auxiliary system to lubricate the reducer in these operating phases.
Une solution à ce besoin pourrait consister à intégrer une pompe auxiliaire dont un rotor serait entraîné par l’arbre de soufflante via une chaine cinématique à plusieurs étages de pignons à dentures droites, afin de démultiplier la vitesse de rotation de la pompe par rapport à celle de l’arbre de soufflante. Ainsi, dès les premières rotations de l’arbre de soufflante, la pompe auxiliaire serait amorcée et fournirait de l’huile au réducteur, même dans le cas d’une faible vitesse de rotation de la soufflante comme par exemple dans une phase d’autorotation de la soufflante au sol.A solution to this need could consist in integrating an auxiliary pump whose rotor would be driven by the fan shaft via a kinematic chain with several stages of spur gears, in order to increase the speed of rotation of the pump compared to that of the fan shaft. Thus, from the first rotations of the fan shaft, the auxiliary pump would be primed and would supply oil to the reduction gear, even in the case of a low fan rotation speed such as for example in an autorotation phase. from the blower to the ground.
Cependant, une telle chaine cinématique entre l’arbre de soufflante et la pompe auxiliaire serait trop encombrante et serait difficile à intégrer dans l’enceinte du réducteur. De plus, cette chaine cinématique aurait une masse élevée.However, such a kinematic chain between the fan shaft and the auxiliary pump would be too bulky and would be difficult to integrate into the reducer enclosure. In addition, this kinematic chain would have a high mass.
La présente invention propose un perfectionnement à cette technologie qui est simple, efficace et économique.The present invention proposes an improvement to this technology which is simple, efficient and economical.
L’invention concerne une turbomachine d’aéronef, comportant un arbre d’entraînement d’une soufflante par l’intermédiaire d’un réducteur mécanique, ce réducteur comportant :
- un solaire ayant un axe de rotation,
- une couronne qui s’étend autour du solaire, la couronne étant reliée à un porte-couronne, et
- des satellites qui sont engrenés avec le solaire et la couronne et qui sont maintenus par un porte-satellites,
au moins un des éléments choisis parmi le porte-couronne et le porte-satellites étant un élément mobile en rotation autour de l’axe de rotation du solaire,
la turbomachine comportant en outre une pompe auxiliaire de lubrification à rotor qui est raccordée à un réservoir d’huile de lubrification et qui est configurée pour lubrifier au moins certaines pièces du réducteur,
caractérisée en ce que le rotor de la pompe auxiliaire porte un pignon conique qui est engrené avec une denture conique portée par ledit élément mobile en rotation.The invention relates to an aircraft turbomachine, comprising a fan drive shaft via a mechanical reduction gear, this reduction gear comprising:
- a solar having an axis of rotation,
- a crown which extends around the solar, the crown being connected to a crown holder, and
- satellites which are meshed with the sun and the crown and which are maintained by a satellite carrier,
at least one of the elements chosen from the crown carrier and the planet carrier being a mobile element in rotation around the axis of rotation of the solar,
the turbomachine further comprising an auxiliary rotor lubrication pump which is connected to a lubricating oil reservoir and which is configured to lubricate at least certain parts of the reducer,
characterized in that the rotor of the auxiliary pump carries a bevel pinion which is meshed with a conical toothing carried by the said rotatable element.
L’invention propose une solution au problème d’intégration d’une pompe auxiliaire de lubrification d’un réducteur, en particulier lors des phases d’autorotation de la soufflante. La pompe est du type mécanique et comprend un pignon qui est ici entraîné par un jeu de dentures coniques, une première denture conique étant portée par le pignon du rotor de la pompe et une seconde denture conique étant portée par l’un des éléments tournants du réducteur, à savoir le porte-satellites dans le cas où le réducteur est du type épicycloïdal et le porte-couronne dans le cas où le réducteur est du type planétaire. Le fait de se passer d’une chaine cinématique à plusieurs étages de pignons permet d’optimiser de manière significative l’encombrement du système qui peut donc être intégré dans l’enceinte du réducteur.The invention proposes a solution to the problem of integrating an auxiliary pump for lubricating a reduction gear, in particular during the autorotation phases of the fan. The pump is of the mechanical type and comprises a pinion which is here driven by a set of conical teeth, a first conical toothing being carried by the pinion of the rotor of the pump and a second conical toothing being carried by one of the rotating elements of the reducer, namely the planet carrier in the case where the reducer is of the planetary type and the crown carrier in the case where the reducer is of the planetary type. The fact of dispensing with a kinematic chain with several stages of sprockets makes it possible to significantly optimize the size of the system which can therefore be integrated into the enclosure of the reduction gear.
Par ailleurs, cette solution permet de faciliter l’augmentation de la vitesse d’entraînement du rotor de la pompe. Dans le cas de l’entraînement du rotor de la pompe par l’arbre de soufflante et l’utilisation de dentures droites, il serait nécessaire d’utiliser un pignon principal solidaire de l’arbre de soufflante et un pignon intermédiaire entre ce pignon principal et un pignon sur le rotor de la pompe, pour augmenter suffisamment la vitesse du rotor de la pompe. Avec l’utilisation d’une denture conique portée par le porte-couronne ou le porte-satellites, cette denture sera préférablement située à un diamètre plus important que la moyenne entre le diamètre de l’arbre de soufflante et le diamètre extérieur du porte-couronne, ce qui permet d’entraîner directement le pignon et donc le rotor de la pompe à une vitesse élevée.Furthermore, this solution makes it easier to increase the drive speed of the pump rotor. If the pump rotor is driven by the fan shaft and the use of spur gears, it would be necessary to use a main pinion integral with the fan shaft and an intermediate pinion between this main pinion. and a pinion on the pump rotor, to sufficiently increase the speed of the pump rotor. With the use of a conical toothing carried by the ring gear carrier or the planet carrier, this toothing will preferably be located at a larger diameter than the average between the diameter of the fan shaft and the outside diameter of the carrier. crown, which makes it possible to directly drive the pinion and therefore the rotor of the pump at a high speed.
Le réducteur selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres, ou en combinaison les unes avec les autres :
- le porte-couronne est mobile en rotation autour de l’axe X et comprend un premier tronçon axial sensiblement tubulaire de liaison à un arbre de soufflante, et un second tronçon axial de liaison à la couronne qui s’évase en direction de la couronne et qui porte ladite denture conique,
- ledit second tronçon a en demi section axiale une forme générale arrondie ou en C, présentant une convexité dirigée vers l’amont de la turbomachine,
- ladite une projection axiale de ladite denture conique selon l’axe de rotation du solaire est située entre un tiers et deux tiers du second tronçon, dans la direction axiale dudit axe de rotation,
- ladite le milieu de ladite denture conique a un diamètre qui est supérieur à la valeur moyenne entre un diamètre externe de l’arbre de soufflante et un diamètre externe du porte-couronne,
- la pompe comprend un corps fixé à un élément de stator de la turbomachine,
- le corps de la pompe est fixé à une structure tronconique formant support de palier(s) pour l’arbre de soufflante,
- ladite structure tronconique (26) est fixée à un carter (24) qui délimite intérieurement une veine de flux primaire de la turbomachine,
- le support annulaire de paliers porte au moins un palier de guidage d’un arbre de soufflante,
- le pignon conique est engrené directement avec la denture conique.The reducer according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other, or in combination with each other:
- the crown carrier is rotatable about the X axis and comprises a first substantially tubular axial section connecting to a fan shaft, and a second axial connecting section to the crown which widens in the direction of the crown and which carries said conical toothing,
- said second section has in axial half-section a generally rounded or C-shaped, having a convexity directed towards the upstream of the turbomachine,
- said one axial projection of said conical toothing along the axis of rotation of the solar is located between one third and two thirds of the second section, in the axial direction of said axis of rotation,
- said the middle of said conical toothing has a diameter which is greater than the average value between an external diameter of the fan shaft and an external diameter of the crown carrier,
- the pump comprises a body fixed to a stator element of the turbomachine,
- the body of the pump is fixed to a frustoconical structure forming a support for the bearing(s) for the fan shaft,
- said frustoconical structure (26) is fixed to a casing (24) which internally delimits a primary flow path of the turbomachine,
- the annular bearing support carries at least one guide bearing for a fan shaft,
- the bevel gear is meshed directly with the bevel gear.
Brève description des figuresBrief description of figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during the reading of the detailed description which will follow for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which:
Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention
Dans la description qui suit, les expressions « amont » et « aval » font référence à l’écoulement des gaz dans la turbomachine.In the following description, the expressions “upstream” and “downstream” refer to the flow of gases in the turbomachine.
La figure 1 décrit une turbomachine 1 qui comporte, de manière classique, une soufflante S, un compresseur basse pression 1a, un compresseur haute pression 1b, une chambre annulaire de combustion 1c, une turbine haute pression 1d, une turbine basse pression 1e et une tuyère d’échappement 1h. Le compresseur haute pression 1b et la turbine haute pression 1d sont reliés par un arbre haute pression 2 et forment avec lui un corps haute pression (HP). Le compresseur basse pression 1a et la turbine basse pression 1e sont reliés par un arbre basse pression 3 et forment avec lui un corps basse pression (BP).FIG. 1 describes a turbomachine 1 which comprises, in a conventional manner, a fan S, a low pressure compressor 1a, a high pressure compressor 1b, an annular combustion chamber 1c, a high pressure turbine 1d, a low pressure turbine 1e and a exhaust pipe 1h. The high pressure compressor 1b and the high pressure turbine 1d are connected by a high pressure shaft 2 and form with it a high pressure body (HP). The low pressure compressor 1a and the low pressure turbine 1e are connected by a low pressure shaft 3 and form with it a low pressure body (LP).
La soufflante S est entraînée par un arbre de soufflante 4 qui est entrainé par l’arbre BP 3 au moyen d’un réducteur 6. Ce réducteur 6 est généralement de type planétaire ou épicycloïdal.The fan S is driven by a fan shaft 4 which is driven by the LP shaft 3 by means of a reducer 6. This reducer 6 is generally of the planetary or planetary type.
Le réducteur 6 est positionné dans la partie avant de la turbomachine. Une structure fixe comportant schématiquement, ici, une partie amont 5a et une partie aval 5b qui compose le carter moteur ou stator 5 est agencée de manière à former une enceinte E entourant le réducteur 6. Cette enceinte E est ici fermée en amont par des joints au niveau d’un palier permettant la traversée de l’arbre de soufflante 4, et en aval par des joints au niveau de la traversée de l’arbre BP 3.The reducer 6 is positioned in the front part of the turbomachine. A fixed structure comprising schematically, here, an upstream part 5a and a downstream part 5b which makes up the motor casing or stator 5 is arranged so as to form an enclosure E surrounding the reducer 6. This enclosure E is here closed upstream by seals at the level of a bearing allowing the crossing of the fan shaft 4, and downstream by seals at the level of the crossing of the LP shaft 3.
La figure 2 montre un réducteur du type épicycloïdal 6. En entrée, le réducteur 6 est relié à l’arbre BP 3, par exemple par l’intermédiaire de cannelures internes 7a. Ainsi, l’arbre BP 3 entraîne un pignon planétaire appelé le solaire 7. Classiquement, le solaire 7, dont l’axe de rotation est confondu avec celui de la turbomachine X, entraîne une série de pignons appelés satellites 8, qui sont équirépartis sur le même diamètre autour de l’axe de rotation X. Ce diamètre est égal au double de l’entraxe de fonctionnement entre le solaire 7 et les satellites 8. Le nombre de satellites 8 est généralement défini entre trois et sept pour ce type d’application.Figure 2 shows a reduction gear of the epicyclic type 6. At the input, the reduction gear 6 is connected to the BP shaft 3, for example via internal splines 7a. Thus, the BP shaft 3 drives a planet gear called the sun gear 7. Conventionally, the sun gear 7, whose axis of rotation coincides with that of the turbomachine X, drives a series of gears called satellites 8, which are evenly distributed over the same diameter around the axis of rotation X. This diameter is equal to twice the operating center distance between the solar 7 and the satellites 8. The number of satellites 8 is generally defined between three and seven for this type of application.
L’ensemble des satellites 8 est maintenus par un châssis appelé porte-satellites 10. Chaque satellite 8 tourne autour de son propre axe Y, et engrène avec la couronne 9.All of the satellites 8 are held by a frame called the planet carrier 10. Each satellite 8 rotates around its own Y axis, and meshes with the ring gear 9.
Dans cette configuration du type épicycloïdal, l’ensemble des satellites 8 entraine en rotation le porte-satellite 10 autour de l’axe X de la turbomachine. La couronne 9 est fixée au carter moteur ou stator 5 via un porte-couronne 12 et le porte-satellites 10 est accouplé à l’arbre de soufflante 4.In this configuration of the epicyclic type, all of the satellites 8 rotate the planet carrier 10 around the axis X of the turbomachine. The ring gear 9 is fixed to the crankcase or stator 5 via a ring gear carrier 12 and the planet gear carrier 10 is coupled to the fan shaft 4.
Chaque satellite 8 est monté libre en rotation à l’aide d’un palier 11, par exemple de type roulement ou palier hydrostatique. Chaque palier 11 est monté sur un des axes 10b du porte-satellites 10 et tous les axes sont positionnés les uns par rapport aux autres à l’aide d’un ou plusieurs châssis structurels 10a du porte-satellites 10. Il existe un nombre d’axes 10b et de paliers 11 égal au nombre de satellites. Pour des raisons de fonctionnement, de montage, de fabrication, de contrôle, de réparation ou de rechange, les axes 10b et le châssis 10a peuvent être séparés en plusieurs pièces.Each satellite 8 is mounted free to rotate using a bearing 11, for example of the bearing or hydrostatic bearing type. Each bearing 11 is mounted on one of the axes 10b of the planet carrier 10 and all the axes are positioned relative to each other using one or more structural frames 10a of the planet carrier 10. There are a number of axes 10b and bearings 11 equal to the number of satellites. For reasons of operation, assembly, manufacture, control, repair or replacement, the axles 10b and the frame 10a can be separated into several parts.
Pour les mêmes raisons citées précédemment, la denture d’un réducteur peut être séparée en plusieurs hélices présentant chacune un plan médian P. Dans notre exemple, nous détaillons le fonctionnement d’un réducteur à plusieurs hélices avec une couronne séparée en deux demi-couronnes:
- une demi-couronne avant 9a constituée d’une jante 9aa et d’une demi-bride de fixation 9ab. Sur la jante 9aa se trouve l’hélice avant de la denture du réducteur. Cette hélice avant engrène avec celle du satellite 8 qui engrène avec celle du solaire 7 ;
- une demi-couronne arrière 9b constituée d’une jante 9ba et d’une demi-bride de fixation 9bb. Sur la jante 9ba se trouve l’hélice arrière de la denture du réducteur. Cette hélice arrière engrène avec celle du satellite 8 qui engrène avec celle du solaire 7.For the same reasons mentioned above, the teeth of a reducer can be separated into several helices each having a median plane P. In our example, we detail the operation of a reducer with several helices with a crown separated into two half-crowns :
- A front half-crown 9a consisting of a rim 9aa and a fixing half-flange 9ab. On rim 9aa is the front propeller of the reduction gear. This forward propeller meshes with that of the satellite 8 which meshes with that of the solar 7;
- A rear half-crown 9b consisting of a rim 9ba and a fixing half-flange 9bb. On the rim 9ba is the rear propeller of the reduction gear. This rear propeller meshes with that of satellite 8 which meshes with that of solar 7.
Si les largeurs d’hélice varient entre le solaire 7, les satellites 8 et la couronne 9 à cause des recouvrements de denture, elles sont toutes centrées sur un plan médian P pour les hélices avant et sur un autre plan médian P pour les hélices arrière. Dans le cas d’un roulement à deux rangées de rouleaux, chaque rangée d’éléments roulants est aussi centrée sur deux plans médians.If the propeller widths vary between solar 7, satellites 8 and crown 9 because of tooth overlaps, they are all centered on a median plane P for the front propellers and on another median plane P for the rear propellers . In the case of a bearing with two rows of rollers, each row of rolling elements is also centered on two median planes.
La demi-bride de fixation 9ab de la couronne avant 9a et la demi-bride de fixation 9bb de la couronne arrière 9b forment la bride de fixation 9c de la couronne. La couronne 9 est fixée au porte-couronne 12 en assemblant la bride de fixation 9c de la couronne et la bride de fixation 12c du porte-couronne 12 à l’aide d’un montage boulonné par exemple.The fixing half-flange 9ab of the front sprocket 9a and the fixing half-flange 9bb of the rear sprocket 9b form the fixing flange 9c of the crown. The crown 9 is fixed to the crown holder 12 by assembling the fixing flange 9c of the crown and the fixing flange 12c of the crown holder 12 using a bolted assembly for example.
Les flèches de la figure 2 décrivent l’acheminement de l’huile dans le réducteur 6. L’huile arrive dans le réducteur 6 depuis la partie stator 5 dans un distributeur 13 par différents moyens qui ne seront pas précisés dans cette vue car ils sont spécifiques à un ou plusieurs types d’architecture. Le distributeur 13 comprend des injecteurs 13a et des bras 13b. Les injecteurs 13a ont pour fonction de lubrifier les dentures et les bras 13b ont pour fonction de lubrifier les paliers. L’huile est amenée vers l’injecteur 13a pour ressortir par l’extrémité 13c afin de lubrifier les dentures. L’huile est également amenée vers le bras 13b et circule via la bouche d’alimentation 13d du palier. L’huile circule ensuite à travers l’axe dans une ou des zones tampons 10c pour ensuite ressortir par les orifices 10d afin de lubrifier les paliers des satellites.The arrows in Figure 2 describe the routing of the oil in the reducer 6. The oil arrives in the reducer 6 from the stator part 5 in a distributor 13 by various means which will not be specified in this view because they are specific to one or more types of architecture. Distributor 13 includes injectors 13a and arms 13b. The injectors 13a have the function of lubricating the teeth and the arms 13b have the function of lubricating the bearings. The oil is brought to the injector 13a to come out through the end 13c in order to lubricate the teeth. The oil is also brought to the arm 13b and circulates via the supply port 13d of the bearing. The oil then circulates through the shaft in one or more buffer zones 10c and then exits through the holes 10d in order to lubricate the bearings of the satellites.
Dans les phases d’autorotation de la soufflante évoquées dans ce qui précède, le circuit de lubrification du réducteur est alimenté par une pompe auxiliaire.In the fan auto-rotation phases mentioned above, the gearbox lubrication circuit is supplied by an auxiliary pump.
La figure 3 représente un mode de réalisation de l’invention dans lequel une pompe auxiliaire est intégrée dans une turbomachine en vue de la prise de puissance mécanique sur un élément tournant du réducteur.FIG. 3 represents an embodiment of the invention in which an auxiliary pump is integrated into a turbomachine with a view to taking mechanical power from a rotating element of the reducer.
Le réducteur 6 est ici du type planétaire et comprend un porte-couronne 12 qui est mobile en rotation autour de l’axe X. L’ensemble des satellites 8 est maintenu par le porte-satellites 10 qui est fixé au carter moteur ou stator 5. Chaque satellite 8 entraine la couronne 9 qui entraîne l’arbre de soufflante 4 via le porte-couronne 12 mobile en rotation autour de l’axe X.The reduction gear 6 is here of the planetary type and comprises a crown carrier 12 which is rotatable around the axis X. The set of planet gears 8 is held by the planet gear carrier 10 which is fixed to the motor casing or stator 5 Each planet gear 8 drives crown 9 which drives fan shaft 4 via crown carrier 12 which is rotatable about axis X.
Le porte-couronne 12 comprend ici deux portions axiales, à savoir un tronçon 12a et une cloche 12b. Le tronçon 12a, situé en amont, a une forme générale tubulaire et s’étend autour de l’axe X. Il est destiné à entraîner l’arbre de soufflante 4 et comprend en général pour cela des cannelures externes d’accouplement avec des cannelures internes de l’arbre de soufflante 4.The crown holder 12 here comprises two axial portions, namely a section 12a and a bell 12b. The section 12a, located upstream, has a generally tubular shape and extends around the axis X. It is intended to drive the fan shaft 4 and generally comprises for this purpose external splines for coupling with splines fan shaft internals 4.
La cloche 12b, située en aval, est évasée axialement de l’amont vers l’aval et a ainsi en section axiale une forme incurvée ou en C dont la concavité est orientée vers l’aval. L’extrémité aval du tronçon 12a est reliée à l’extrémité amont de la cloche 12b et l’extrémité aval de cette cloche est fixée à la couronne 9 par l’intermédiaire de brides 12c, 9c.The bell 12b, located downstream, is flared axially from upstream to downstream and thus has in axial section a curved or C shape whose concavity is oriented downstream. The downstream end of section 12a is connected to the upstream end of bell 12b and the downstream end of this bell is fixed to crown 9 via flanges 12c, 9c.
Dans l’exemple représenté, la cloche 12b porte une denture conique 14 engrenée avec un pignon conique 16 porté par le rotor 18 de la pompe 20. La denture 14 a un diamètre qui s’élargit de l’amont vers l’aval. Son diamètre moyen est noté D2 et est ici compris entre le diamètre externe ou maximum D1 du tronçon 12a ou de l’arbre 4, et le diamètre externe ou maximum D3 de la cloche 12b ou de la couronne 9. Dans l’exemple représenté, la denture 14 est située sensiblement au milieu de la cloche 12b, le long de l’axe X.In the example shown, the bell 12b carries a bevel gear 14 meshed with a bevel gear 16 carried by the rotor 18 of the pump 20. The gear 14 has a diameter that widens from upstream to downstream. Its average diameter is denoted D2 and is here between the external or maximum diameter D1 of the section 12a or of the shaft 4, and the external or maximum diameter D3 of the bell 12b or of the crown 9. In the example shown, the toothing 14 is located substantially in the middle of the bell 12b, along the axis X.
La pompe 20 comprend le rotor 18 et un corps 22. Le corps 22 est fixe et peut être fixé à un élément de stator quelconque de la turbomachine. Il est par exemple fixé à un carter d’entrée 24 de la turbomachine, qui définit la veine d’alimentation en air du compresseur. En variante, il pourrait être fixé à un support annulaire 26 de palier(s) 28 de guidage en rotation de l’arbre de soufflante.The pump 20 comprises the rotor 18 and a body 22. The body 22 is fixed and can be fixed to any stator element of the turbine engine. It is for example fixed to an inlet casing 24 of the turbomachine, which defines the air supply stream of the compressor. As a variant, it could be fixed to an annular support 26 of bearing(s) 28 for guiding the rotation of the fan shaft.
Le rotor 18 de la pompe 20 s’étend parallèlement à l’axe X et est guidé en rotation par un ou plusieurs paliers 30. Il porte le pignon 16 qui est directement engrené avec la denture 14.The rotor 18 of the pump 20 extends parallel to the axis X and is guided in rotation by one or more bearings 30. It carries the pinion 16 which is directly meshed with the teeth 14.
La figure 4 représente une variante de réalisation de l’invention dans lequel une pompe auxiliaire 20 est intégrée dans une turbomachine en vue de la prise de puissance mécanique sur un autre élément tournant du réducteur.FIG. 4 represents an alternative embodiment of the invention in which an auxiliary pump 20 is integrated into a turbomachine with a view to taking mechanical power from another rotating element of the reduction gear.
Le réducteur 6 est ici du type épicycloïdal et comprend un porte-satellites 10 qui est mobile en rotation autour de l’axe X et qui porte la denture 14 engrenée avec le pignon conique 16 de la pompe 20.The reducer 6 is here of the epicyclic type and comprises a planet carrier 10 which is rotatable around the axis X and which carries the teeth 14 meshed with the bevel pinion 16 of the pump 20.
La couronne 9 du réducteur 6 est fixe et ici fixée à un élément de rotor de la turbomachine tel que son carter d’entrée ou un carter intermédiaire.Crown 9 of reducer 6 is fixed and here fixed to a rotor element of the turbomachine such as its inlet casing or an intermediate casing.
L’invention propose donc une solution à l’intégration d’une pompe auxiliaire de lubrification d’un réducteur au plus près du réducteur et avec un encombrement et une masse réduits.The invention therefore proposes a solution for the integration of an auxiliary pump for lubricating a gearbox as close as possible to the gearbox and with reduced bulk and mass.
Claims (6)
- un solaire (7) ayant un axe de rotation (X),
- une couronne (9) qui s’étend autour du solaire, la couronne étant reliée à un porte-couronne (12), et
- des satellites (8) qui sont engrenés avec le solaire et la couronne et qui sont maintenus par un porte-satellites (10),
au moins un des éléments choisis parmi le porte-couronne (12) et le porte-satellites (10) étant un élément mobile en rotation autour de l’axe de rotation (X) du solaire,
la turbomachine comportant en outre une pompe auxiliaire (20) de lubrification à rotor qui est raccordée à un réservoir d’huile de lubrification et qui est configurée pour lubrifier au moins certaines pièces du réducteur,
caractérisée en ce que le rotor (18) de la pompe auxiliaire (20) porte un pignon conique (16) qui est engrené avec une denture conique (14) portée par ledit élément mobile en rotation, dans laquelle le porte-couronne (12) est mobile en rotation autour de l’axe X et comprend un premier tronçon axial (12a) sensiblement tubulaire de liaison à un arbre de soufflante (4), et un second tronçon axial (12b) de liaison à la couronne qui s’évase en direction de la couronne et qui porte ladite denture conique (14), et dans laquelle une projection axiale de ladite denture conique (14) selon l’axe de rotation (X) du solaire est située entre un tiers et deux tiers du second tronçon, dans la direction axiale dudit axe de rotation (X).Aircraft turbomachine (1), comprising a drive shaft for a fan (S) via a mechanical reduction gear (6), this reduction gear comprising:
- a solar (7) having an axis of rotation (X),
- a crown (9) which extends around the solar, the crown being connected to a crown holder (12), and
- satellites (8) which are meshed with the sun and the crown and which are held by a planet carrier (10),
at least one of the elements chosen from among the crown carrier (12) and the planet carrier (10) being a mobile element in rotation around the axis of rotation (X) of the solar,
the turbomachine further comprising an auxiliary rotor lubrication pump (20) which is connected to a lubricating oil reservoir and which is configured to lubricate at least certain parts of the reducer,
characterized in that the rotor (18) of the auxiliary pump (20) carries a bevel pinion (16) which is meshed with a conical toothing (14) carried by the said rotatable element, in which the crown-carrier (12) is rotatable about the X axis and comprises a first substantially tubular axial section (12a) for connection to a fan shaft (4), and a second axial section (12b) for connection to the crown which widens in direction of the crown and which carries said conical toothing (14), and in which an axial projection of said conical toothing (14) along the axis of rotation (X) of the solar is located between one third and two thirds of the second section, in the axial direction of said axis of rotation (X).
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