FR3128753A1 - Reducteur mecanique de vitesse pour une turbomachine d’aeronef - Google Patents
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Abstract
Réducteur mécanique de vitesse (106) pour une turbomachine (1) d’aéronef, ce réducteur comportant un circuit (113) de lubrification qui comporte un insert tubulaire (120) monté à l’intérieur d’une portion d’arbre (115) d’un porte-satellites (110), cet insert (120) comportant une paroi annulaire (120a) s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre (115) et définissant avec celle-ci un canal annulaire (121) de distribution d’huile, ce canal (121) étant raccordé d’une part à au moins un orifice (122) d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre (115), et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur (123, 124 et 125). Figure pour l’abrégé: Figure 3
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un réducteur mécanique de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ainsi qu’une turbomachine comportant ce réducteur.
Arrière-plan technique
L’état de la technique dans ce domaine comprend notamment les documents FR-A1-3 036 763, FR-A1-3 047 279, FR-A1-3 041 054, FR-A1-3 065 046, FR-A1-3 065 773, WO-A1-2015/008000, WO-A1-2018/185186, et WO-A1-2019/016491.
Le rôle d’un réducteur mécanique est de modifier le rapport de vitesse et le couple entre l’axe d’entrée et l’axe de sortie d’un mécanisme.
Les nouvelles générations de turbomachines à double flux, notamment celles ayant un haut taux de dilution, comportent un réducteur mécanique pour entraîner 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 d’une turbine de puissance en une vitesse de rotation plus lente pour l’arbre entraînant la soufflante.
Un tel réducteur comprend un pignon central, appelé solaire, 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 de la turbomachine. Les satellites ont chacun un axe de révolution différents équirépartis sur le même diamètre de fonctionnement autour de l’axe des planétaires. Ces axes sont parallèles à l’axe longitudinal de la turbomachine.
Il existe plusieurs architectures de réducteur. Dans l’état de l’art des turbomachines à double flux, les réducteurs sont de type planétaire ou épicycloïdal. Il existe dans d’autres applications similaires, des architectures dites différentielles ou « compound ».
- sur un réducteur planétaire, le porte-satellites est fixe et la couronne constitue l'arbre de sortie du dispositif qui tourne dans le sens inverse du solaire.
- sur un réducteur 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.
- sur un réducteur différentiel, aucun élément n’est fixé en rotation. La couronne tourne dans le sens contraire du solaire et du porte-satellites.
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 champ magnétique. Il existe plusieurs types d’engrènement par contact comme avec des dentures droites ou en chevron.
Le porte-satellites peut être monobloc ou se présenter sous la forme d’une cage et d’un porte-cage. Le porte-satellites comprend une cavité interne dans laquelle sont logés le solaire, les satellites et les paliers de guidage de ces satellites. Le solaire comprend des cannelures internes d’accouplement à un premier arbre de la turbomachine et le porte-cage comprend une portion d’arbre comportant des cannelures externes d’accouplement à un second arbre, tel que l’arbre de soufflante.
Une des problématiques d’un réducteur de ce type est qu’il nécessite une grande quantité d’huile pour son fonctionnement. Le réducteur comprend ainsi un circuit de lubrification pour la lubrification des engrènements entre le solaire et les satellites, pour la lubrification de l’accouplement entre le solaire et le premier arbre, et/ou pour l’alimentation en huile des paliers hydrodynamiques de guidage des satellites.
Plusieurs solutions existent pour réaliser ce circuit de lubrification mais ces solutions sont en général complexes et couteuses car elles comprennent en général plusieurs pièces et ont un encombrement relativement important.
Il existe donc un besoin d’une solution permettant de réaliser un circuit de lubrification d’un réducteur mécanique, qui soit simple, efficace et économique.
La présente invention concerne un réducteur mécanique de vitesse pour une turbomachine d’aéronef, ce réducteur comportant :
- un solaire comportant une denture externe et des cannelures internes configurées pour permettre un accouplement avec un premier arbre, le solaire comportant un premier axe de rotation,
- des satellites disposés autour du premier axe et comportant des dentures externes engrenées avec la denture du solaire, chacun de ces satellites étant guidé par un palier qui s’étend autour d’un second axe de rotation du satellite,
- une couronne montée autour des satellites et comportant une denture interne engrenée avec les dentures externes des satellites,
- un porte-satellites comportant une cavité interne dans laquelle sont logés le solaire et les satellites, le porte-satellites comportant une portion d’arbre s’étendant le long du premier axe et comportant des cannelures configurées pour permettre un accouplement avec un second arbre, le porte-satellites comportant en outre des logements de montage des extrémités longitudinales des paliers, et
- un circuit de lubrification du réducteur,
caractérisé en ce que ledit circuit de lubrification comporte un insert tubulaire qui est monté à l’intérieur de ladite portion d’arbre, cet insert comportant une paroi annulaire s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre et définissant avec celle-ci un canal annulaire de distribution d’huile, ce canal étant raccordé d’une part à au moins un orifice d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre, et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur.
L’invention propose ainsi de réaliser le circuit de lubrification du réducteur au moyen d’un insert qui est monté dans la portion d’arbre du porte-satellites. Cet insert a donc un encombrement relativement limité puisqu’il occupe un espace libre de la technique antérieure.
La solution proposée ci-dessous est compatible d’un réducteur simple étage ou à plusieurs étages. Elle est compatible d’un réducteur dit épicycloïdal ou différentiel. Elle est compatible de dentures droites, hélicoïdales ou en chevron. Elle est compatible de tout type de porte-satellites qu’il soit monobloc ou de type cage et porte-cage. Enfin, la solution proposée est compatible de tout type de guidage des satellites, qu’il soit formé par des éléments roulants, des paliers hydrodynamiques, etc.
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 :
- ledit au moins un orifice d’arrivée d’huile s’étend en direction radiale par rapport audit premier axe et traverse ladite portion d’arbre ;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de projection d’huile sur la denture externe du solaire et/ou les dentures externes des satellites ;
- ledit organe de projection comprend un gicleur qui s’étend sensiblement parallèlement audit premier axe et qui comprend une extrémité longitudinale engagée par emmanchement mâle-femelle dans un trou dudit insert, qui est en communication fluidique avec ledit canal ;
-- ledit gicleur comprend une extrémité longitudinale opposée qui est fixée audit porte-satellites ;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de pulvérisation d’huile sur la cannelure interne du solaire ;
- ledit organe de pulvérisation est formé d’une seule pièce avec ledit insert et comprend au moins un passage interne de circulation d’huile depuis ledit canal jusqu’à une buse de pulvérisation d’huile ;
- l’insert comprend plusieurs organes de pulvérisation qui sont répartis autour du premier axe et qui forment des ailettes sensiblement radiales en saillie à l’intérieur dudit insert, ces ailettes comprenant des extrémités radialement internes au niveau desquelles sont situées lesdites buses de pulvérisation ;
-- les ailettes peuvent avoir une orientation radiale et tangentielle et avoir ainsi une forme générale courbée (comme une aube par exemple) de façon à réduire les pertes par ventilation générées par la ventilation de l’arbre de soufflante par exemple ;
- ledit canal est raccordé à au moins un organe de transfert, de préférence à l’intérieur desdits paliers, pour l’alimentation en huile des paliers qui sont du type hydrodynamiques ;
- ledit organe de transfert comprend des orifices radiaux formés dans l’insert, ces orifices étant en communication fluidique avec ledit canal et alignés radialement avec des bouches de captation d’huile desdits paliers ;
- la bouche de captation de chacun desdits paliers est portée par un couvercle qui est situé sur une des extrémités longitudinales du palier pour fermer de manière étanche une chambre interne de ce palier ;
-- le couvercle est rapporté et fixé sur cette extrémité longitudinale du palier ; en variante, le couvercle est formé d’une seule pièce avec le palier ;
-- du côté opposé au couvercle, la chambre est fermée par une paroi formée d’une seule pièce avec un corps cylindrique du palier ;
- un raccord fluidique est intercalé entre chacun des orifices radiaux de l’insert et la bouche de captation correspondante, et est de préférence logée dans une cheminée radiale dudit porte-satellites ; ce raccord fluidique a de préférence une longueur prédéterminée pour que la transmission de l’huile à la bouche de capitation se fasse par un jet (remise à pression atmosphérique du circuit ;
- l’insert est bridé au porte-satellites ;
-- l’insert comprend, en amont dudit canal, au moins une gorge annulaire externe de logement d’un joint d’étanchéité, et, en aval dudit canal, au moins une gorge annulaire externe de logement d’un joint d’étanchéité, ces joints étant serrés radialement entre l’insert et ladite portion d’arbre ;
- ledit insert a un diamètre interne inférieur au diamètre interne du solaire, et un diamètre externe supérieur au diamètre externe du solaire.
La présente invention concerne également une turbomachine d’aéronef comportant un réducteur tel que décrit ci-dessus.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d’un mode de réalisation non limitatif de l’invention en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Claims (14)
- Réducteur mécanique de vitesse (106) pour une turbomachine (1) d’aéronef, ce réducteur comportant :
- un solaire (107) comportant une denture externe (107b) et des cannelures internes (107a) configurées pour permettre un accouplement avec un premier arbre (3), le solaire (107) comportant un premier axe (X) de rotation,
- des satellites (108) disposés autour du premier axe (X) et comportant des dentures externes (108d) engrenées avec la denture (107b) du solaire (107), chacun de ces satellites (108) étant guidé par un palier (11) qui s’étend autour d’un second axe (Y) de rotation du satellite,
- une couronne (109) montée autour des satellites (108) et comportant une denture interne (109d) engrenée avec les dentures externes (108d) des satellites (108),
- un porte-satellites (110) comportant une cavité interne (114) dans laquelle sont logés le solaire (107) et les satellites (108), le porte-satellites (110) comportant une portion d’arbre (115) s’étendant le long du premier axe (X) et comportant des cannelures (115a) configurées pour permettre un accouplement avec un second arbre (4), le porte-satellites (110) comportant en outre des logements (116) de montage des extrémités longitudinales des paliers (11), et
- un circuit (113) de lubrification du réducteur (106),
caractérisé en ce que ledit circuit de lubrification (113) comporte un insert tubulaire (120) qui est monté à l’intérieur de ladite portion d’arbre (115), cet insert (120) comportant une paroi annulaire (120a) s’étendant à l’intérieur de la portion d’arbre (115) et définissant avec celle-ci un canal annulaire (121) de distribution d’huile, ce canal (121) étant raccordé d’une part à au moins un orifice (122) d’arrivée d’huile formé dans ladite portion d’arbre (115), et d’autre part à au moins un organe de lubrification du réducteur (123, 124 et 125). - Réducteur (106) selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un orifice (122) d’arrivée d’huile s’étend en direction radiale par rapport audit premier axe (X) et traverse ladite portion d’arbre (115).
- Réducteur (106) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit canal (121) est raccordé à au moins un organe (123) de projection d’huile sur la denture externe (107b) du solaire (107) et/ou les dentures externes (108d) des satellites (108).
- Réducteur (106) selon la revendication 3, dans lequel ledit organe de projection (123) comprend un gicleur (146) qui s’étend sensiblement parallèlement audit premier axe (X) et qui comprend une extrémité longitudinale (146a) engagée par emmanchement mâle-femelle dans un logement (144) dudit insert (120), qui est en communication fluidique avec ledit canal (121).
- Réducteur (106) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel ledit canal (121) est raccordé à au moins un organe (124) de pulvérisation d’huile sur la cannelure interne (107a) du solaire (107).
- Réducteur (106) selon la revendication 5, dans lequel ledit organe de pulvérisation (124) est formé d’une seule pièce avec ledit insert (120) et comprend au moins un passage interne (152) de circulation d’huile depuis ledit canal (121) jusqu’à une buse (154) de pulvérisation d’huile.
- Réducteur (106) selon la revendication 6, dans lequel l’insert (120) comprend plusieurs organes de pulvérisation (124) qui sont répartis autour du premier axe (X) et qui forment des ailettes (126) sensiblement radiales en saillie à l’intérieur dudit insert (120), ces ailettes (156) comprenant des extrémités radialement internes au niveau desquelles sont situées lesdites buses de pulvérisation (154).
- Réducteur (106) selon l’une des revendications 2 à 7, dans lequel ledit canal (121) est raccordé à au moins un organe (125) de transfert pour l’alimentation en huile des paliers (111) qui sont du type hydrodynamiques.
- Réducteur (106) selon la revendication 8, dans lequel ledit organe de transfert (125) comprend des orifices radiaux (158) formés dans l’insert (120), ces orifices (158) étant en communication fluidique avec ledit canal (121) et alignés radialement avec des bouches (162) de captation d’huile desdits paliers (11).
- Réducteur (106) selon la revendication 9, dans lequel la bouche de captation (162) de chacun desdits paliers (11) est portée par un couvercle (172) qui est situé sur une des extrémités longitudinales du palier pour fermer de manière étanche une chambre interne (110c) de ce palier.
- Réducteur (106) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel un raccord fluidique (174) est intercalé entre chacun des orifices radiaux (158) de l’insert (120) et la bouche de captation (162) correspondante, et est de préférence logé dans une cheminée radiale (160) dudit porte-satellites (110).
- Réducteur (106) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’insert (120) est bridé au porte-satellites (110).
- Réducteur (106) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit insert (120) a un diamètre interne (D1) inférieur au diamètre interne du solaire (107), et un diamètre externe (D2) supérieur au diamètre externe du solaire (107).
- Turbomachine (1) d’aéronef, caractérisée en ce qu’elle comprend un réducteur mécanique de vitesse (106) selon l’une des revendications précédentes.
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