Domaine Technique

[0001 ] Le présent exposé concerne un support de palier de sortie de turbomachine.

[0002] Le terme « turbomachine » désigne l’ensemble des appareils à turbine à gaz produisant une énergie motrice, parmi lesquels on distingue notamment les turboréacteurs fournissant une poussée nécessaire à la propulsion par réaction à l’éjection à grande vitesse de gaz chauds, et les turbomoteurs dans lesquels l’énergie motrice est fournie par la rotation d’un arbre moteur. Par exemple, des turbomoteurs sont utilisés comme moteur pour des hélicoptères, des navires, des trains, ou encore comme moteur industriel. Les turbopropulseurs (turbomoteur entraînant une hélice) sont également des turbomoteurs utilisés comme moteur d’avion.

[0003] Le palier de sortie de turbomachine est le dernier palier de la turbomachine considéré dans le sens de l’écoulement des gaz au sein de la turbomachine, de l’amont vers l’aval, portant un ou plusieurs arbres de rotor de la turbomachine.

Technique antérieure

[0004] Les supports de palier de sortie de turbomachine connus sont des pièces généralement complexes comprenant plusieurs parties usinées séparément et assemblées ensuite entre elles, notamment par boulonnage. Un tel procédé de fabrication est complexe et coûteux. Par ailleurs, l’assemblage par boulonnage fait de ces supports de paliers connus des pièces relativement lourdes. Il existe donc un besoin en ce sens.

Exposé de l’invention

[0005] Un mode de réalisation concerne un support de palier de sortie de turbomachine s’étendant selon une direction axiale, ledit support étant formé d’une seule et même pièce et comprenant une paroi interne présentant un côté interne et un côté externe, une paroi externe et un support de vrille. [0006] Par la suite et sauf indication contraire, par « support », on entend « support de palier de sortie de turbomachine ». Une vrille est un élément connu par ailleurs par l’homme du métier qui permet d’éviter des fuites d’huile d’un palier.

[0007] La direction axiale est définie par un axe géométrique du support, par exemple un axe de symétrie de révolution. Une direction radiale est une direction perpendiculaire à la direction axiale. La direction azimutale ou circonférentielle correspond à la direction décrivant un anneau autour de la direction axiale. Les trois directions axiale, radiale et azimutale correspondent respectivement aux directions définies par la côte, le rayon et l’angle dans un système de coordonnées cylindrique. Par ailleurs, sauf précision contraire, les adjectifs « intérieur/interne » et « extérieur/externe » sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure (i.e. radialement intérieure) d'un élément est plus proche de l'axe définissant la direction axiale que la partie extérieure (i.e. radialement extérieure) du même élément.

[0008] On comprend que les parois externe et interne sont annulaires et que la paroi externe est disposée du côté externe de la paroi interne.

[0009] En formant le support d’une seule et même pièce, par exemple par fabrication additive, on peut supprimer les éléments d’assemblages des supports connus de l’état de la technique. Par ailleurs, en formant le support d’une seule et même pièce, on peut s’affranchir de certaines parties des supports connus de l’état de la technique, et les intégrer en tout ou partir avec la paroi interne et/ou la paroi externe et/ou le support de vrille. Ceci permet également d’éviter certains usinages complexes nécessaires dans les supports connus de l’état de la technique.

[0010] Dans certains modes de réalisation, la paroi interne comprend une première portion présentant une première forme sensiblement tronconique (i.e. forme annulaire divergente) s’étendant selon la direction axiale et présentant le côté interne et le côté externe, la première portion présentant une première extrémité axiale pourvue d’une première bride de fixation et une deuxième extrémité axiale, opposée selon la direction axiale à la première extrémité axiale, pourvue d’une portion de support de palier, la première portion portant du côté interne une portion interne formant une seconde bride de fixation. [0011 ] Par « sensiblement tronconique » ou « forme annulaire divergente » on entend une forme tronconique régulière (i.e. d’angle constant par rapport à la direction axiale), une forme tronconique irrégulière (i.e. d’angle constant par portions le long de la direction axiale, différent d’une portion à l’autre), une forme courbe concave (par exemple en forme de cloche) ou convexe (par exemple en forme de pavillon de trompette), une combinaison des formes précitées, ou plus généralement toute géométrie annulaire reliant une première extrémité axiale ayant un premier diamètre à une deuxième extrémité axiale ayant un deuxième diamètre plus grand que le premier diamètre.

[0012] Dans certains modes de réalisation, le support de vrille est porté par la paroi interne du côté externe.

[0013] En d’autres termes, le support de vrille s’étend depuis le côté extérieur de la paroi interne. Par exemple, le support de vrille est disposé entre la paroi interne et la paroi externe.

[0014] Dans certains modes de réalisation, la paroi externe présente une deuxième forme sensiblement tronconique (i.e. forme annulaire divergente) s’étendant selon la direction axiale et présentant une troisième extrémité axiale raccordée à la paroi interne du côté externe de la paroi interne, et une quatrième extrémité axiale, opposé à la deuxième extrémité axiale selon la direction axiale, formant un anneau collecteur.

[0015] En d’autres termes, la paroi externe s’étend depuis le côté extérieur de la paroi interne. La paroi interne et la paroi externe sont coaxiales. Le support de vrille peut être coaxial avec la paroi interne et la paroi externe.

[0016] L’anneau collecteur peut être une portion annulaire configurée pour collecter/évacuer un fluide sous pression, par exemple du gaz, depuis le côté intérieur de la paroi externe. Par exemple, une cavité est formée entre la paroi extérieure et le support de vrille, l’anneau collecteur étant configuré pour évacuer un fluide sous pression dans cette cavité. Par exemple, l’anneau collecteur peut former une chambre annulaire présentant une ou plusieurs ouvertures radiales en communication fluidique avec l’intérieur du support.

[0017] Dans certains modes de réalisation, le support de palier de sortie de turbomachine comprend aux moins un canal d’évacuation d’air s’étendant du côté extérieur de la paroi externe et reliant fluidiquement le côté intérieur de la paroi interne et l’anneau collecteur.

[0018] Le canal d’évacuation d’air permet d’évacuer des gaz collectés dans l’anneau collecteur vers le côté intérieure de la paroi interne. Par exemple, le canal d’évacuation peut s’étendre aussi sur le côté extérieur de la paroi interne. Par exemple, la paroi externe et/ou la paroi interne forment au moins une portion des parois formant le canal d’évacuation d’air.

[0019] Comparativement aux supports de l’état de la technique, un tel canal permet notamment de s’affranchir de parois additionnelles bien plus encombrantes et lourdes, et donc de réduire significativement la masse du support.

[0020] Dans certains modes de réalisation, le support de palier de sortie de turbomachine comprend trois canaux d’évacuation d’air régulièrement répartis autour de la direction axiale.

[0021 ] Une telle configuration permet d’assurer une évacuation d’air homogène et de répartir la masse régulièrement sur la circonférence du support.

[0022] Dans certains modes de réalisation, le au moins un canal d’évacuation d’air présente une ouverture de sortie d’air ménagée dans la paroi interne.

[0023] Dans certains modes de réalisation, le support de palier de sortie de turbomachine comprend un canal de drainage d’huile.

[0024] Un tel canal de drainage permet de collecter de l’huile de lubrification du palier qui s’échappe du circuit d’huile du palier. Un tel canal de drainage est distinct d’un canal de récupération d’huile du circuit d’huile du palier. Par exemple, le canal de drainage d’huile peut être configuré pour drainer l’huile par gravité. Par exemple, le support de palier peut présenter un haut et un bas, le canal de drainage étant disposé du côté du bas du support. Par exemple, le canal de drainage peut définir le côté bas du support.

[0025] Dans certains modes de réalisation, le canal de drainage d’huile s’étend du côté extérieur de la paroi externe et présente une première entrée ménagée dans l’anneau collecteur, une deuxième entrée ménagée dans la paroi externe et s’ouvrant dans espace formée entre le support de vrille et la paroi externe, et une sortie débouchant du côté intérieur de la paroi interne. [0026] Par exemple, le canal de drainage peut s’étendre aussi sur le côté extérieur de la paroi interne. Par exemple, la paroi externe et/ou la paroi interne forment au moins une portion des parois formant le canal de drainage. Comparativement aux supports de l’état de la technique, un tel canal permet notamment de s’affranchir de parois additionnelles lourdes et encombrantes, et donc de réduire significativement la masse du support.

[0027] Un mode de réalisation concerne également un procédé de fabrication d’un support de palier de sortie de turbomachine selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits dans le présent exposé, comprenant au moins une étape de fabrication additive.

[0028] Pour rappel, une fabrication additive est un procédé de fabrication par ajout de matière, par empilement de couches successives. Par exemple, les couches successives sont formées par de la poudre, la poudre étant frittée sélectivement par laser.

[0029] Un tel procédé de fabrication est particulièrement bien adapté pour fabriquer des pièces complexes, telles que le support de palier de sortie de turbomachine objet du présent exposé. Ceci permet notamment d’éviter certaines étapes d’usinage complexes qui sont nécessaires dans les supports de l’état de la technique.

Brève description des dessins

[0030] L’objet du présent exposé et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée faite ci-après de différents modes de réalisation donnés à titre d’exemples non limitatifs. Cette description fait référence aux pages de figures annexées, sur lesquelles :

[0031 ] [Fig. 1 ] La figure 1 représente une turbomachine,

[0032] [Fig. 2] La figure 2 représente le support de palier de sortie de la turbomachine de la figure 1 , en perspective,

[0033] [Fig. 3] La figure 3 représente le support de palier de sortie de la turbomachine de la figure 1 , selon une autre vue en perspective, [0034] [Fig. 4] La figure 4 représente le support de palier de sortie de la turbomachine vu selon le plan de coupe IV de la figure 3, et

[0035] [Fig.5] La figure 5 représente le support de palier de sortie de la turbomachine vu selon le plan V de la figure 4.

Description des modes de réalisation

[0036] La figure 1 représente une vue schématique d’une turbomachine 100, dans cet exemple un turboréacteur double corps, comprenant un support de palier de sortie de turbomachine 10. Dans cet exemple, la turbomachine 100 comprend un carter 1 10 logeant un corps basse pression 120, un corps haute pression 140 et une chambre de combustion 160. Le corps basse pression 120 comprend un compresseur basse pression 120A et une turbine basse pression 120B couplés en rotation par un arbre 120C. Le corps haute pression 140 comprend un compresseur haute pression 140A et une turbine haute pression 140B couplés en rotation par un arbre 140C. L’arbre 120C est coaxial à l’arbre 140C, et s’étend au travers de l’arbre 140C. Les arbres 120C et 140C sont mobiles en rotation autour de l’axe X de la turbomachine.

[0037] Le support de palier de sortie de turbomachine 10 s’étend selon la direction axiale X, et est coaxial avec les arbres 120C et 140C. Dans cet exemple, le support 10 supporte le palier de l’arbre 120C disposé du côté de la sortie S de la turbomachine 100, les gaz s’écoulant au sein de la turbomachine 100 de l’amont vers l’aval depuis l’entrée E vers la sortie S selon la flèche en gras.

[0038] Le support de palier de sortie de turbomachine 10 est décrit plus en détail en référence aux figures 2, 3, 4 et 5. On note que seul le support 10 est représenté sur ces figures. Notamment, le palier et la vrille qui sont portés par ce support 10 ne sont pas représentés. Le support 10 s’étend selon la direction axiale X, selon une direction radiale R et une direction circonférentielle C.

[0039] Le support 10 est formé d’une seule et même pièce par fabrication additive et comprend une paroi interne 12, une paroi externe 14 et un support de vrille 16. La paroi interne 12 présente un côté interne Cl et un côté externe CE [0040] La paroi interne 12 comprend une première portion 12A présentant une première forme sensiblement tronconique s’étendant selon la direction axiale X et présentant le côté interne Cl et le côté externe CE, la première portion 12A présentant une première extrémité axiale 12A1 pourvue d’une première bride de fixation 18 et une deuxième extrémité axiale 12A2, opposée selon la direction axiale X à la première extrémité axiale 12A1 , pourvue d’une portion de support de palier 20, la première portion 12A portant du côté interne Cl une portion interne 22 formant une seconde bride de fixation. Dans cet exemple, la portion interne 22 comprend un voile 22A s’étendant selon la direction axiale X et raccordé à la première portion 12A, du côté interne Cl. Le voile 22A porte une portion formant bride de fixation 22B. Dans cet exemple, le diamètre de la seconde bride 22 est inférieur au diamètre de la première bride 18. La seconde bride 22 est disposée en retrait selon la direction axiale X par rapport à la première bride 18, à l’intérieur de la paroi interne 12. Dans cet exemple, le voile 22A présente une troisième forme sensiblement tronconique d’axe X (la deuxième forme sensiblement tronconique étant formée par la deuxième paroi décrite plus en détail ci-après) et d’inclinaison opposée par rapport à l’inclinaison de la première portion 12A.

[0041 ] Dans cet exemple, la première portion 12A présente du côté interne Cl une portion cylindrique 24 d’axe X et de section transverse à la direction axiale circulaire. La portion cylindrique 24 est disposée radialement entre la portion interne 22 et la première bride 18. L’extrémité distale de la portion 24 est disposée en retrait selon la direction axiale X de la portion formant bride 22B, à l’intérieur de la paroi interne 12. La portion 24 est configurée pour y fixer un couvercle d’arrivée d’huile, par exemple par frittage. Un joint d’étanchéité peut également être disposé entre ledit couvercle et la portion 24.

[0042] On note que la première portion 12A présente des trous traversants 23A disposés radialement entre la portion de support de palier 20 et la portion interne 22 et des trous traversants 23B disposés radialement entre la portion interne 22 et la portion cylindrique 24. Ces trous 23A et 23B sont régulièrement répartis selon la direction circonférentielle C. Ces trous 23A et 23B forment des passages pour l’écoulement de l’huile du palier non représenté porté par le support de palier 10. [0043] Le support de vrille 16 est porté par la paroi interne 12, du côté externe CE. Dans cet exemple, le support de vrille 16 présente un voile 16A s’étendant selon la direction axiale X et raccordé à la première portion 12A, du côté externe CE. Le voile 16A porte une portion formant support de vrille 16B. Dans cet exemple, le diamètre de la portion de support de vrille 16B est inférieur au diamètre de la portion de support de palier 20. La portion de support de vrille 16B est disposée au-delà de la portion de support de palier 20 selon la direction axiale X, du côté extérieur de la paroi interne 12. Dans cet exemple, le voile 16A présente une quatrième forme sensiblement tronconique d’axe X inclinée du même côté par rapport à la direction axiale que la première portion 12A.

[0044] La paroi externe 14 présente une deuxième forme sensiblement tronconique s’étendant selon la direction axiale X et présentant une troisième extrémité axiale 14A raccordée à la paroi interne 12 du côté externe CE de la paroi interne 12, et une quatrième extrémité axiale14B, opposé à la deuxième extrémité axiale 14A selon la direction axiale X, formant un anneau collecteur 26. La forme sensiblement tronconique de la paroi externe 14 est inclinée du même côté par rapport à la direction axiale X que la première portion 12A.

[0045] Dans cet exemple, les première, deuxième, troisième et quatrième formes sensiblement tronconiques sont toutes différentes. Selon une variante, certaines de ces formes, voire toutes ces formes, pourraient être identiques (par exemple toutes tronconiques régulières, mais de tailles différentes).

[0046] Dans cet exemple, l’anneau collecteur 26 est une portion annulaire formant une chambre annulaire présentant plusieurs ouvertures radiales 26A orientées vers l’intérieur du support de palier 10 et régulièrement réparties selon la direction circonférentielle C. Dans cet exemple, une cavité 30 est formée entre la paroi extérieure 14 et le support de vrille 16, l’anneau collecteur 26 étant configuré pour évacuer un fluide sous pression, dans cet exemple du gaz, depuis cette cavité 30.

[0047] L’anneau collecteur 26 est relié fluidiquement au côté intérieur Cl de la paroi interne 12 via des canaux d’évacuation d’air 32. Dans cet exemple, il y a trois canaux d’évacuation d’air 32 régulièrement répartis autour de la direction axiale X (i.e. les canaux 32 sont espacés de 120° selon la direction circonférentielle C). Chaque canal 32 présente une ouverture de sortie d’air 32A ménagée dans la paroi interne 12. Comme cela est visible sur la figure 4, dans cet exemple la paroi externe 14 forme une portion des parois de chaque canal d’évacuation d’air 32.

[0048] Le support 10 présente dans cet exemple trois piquages 34, 36 et 38 pour un branchement fluidique du support 10 à un circuit d’alimentation d’huile du palier. Dans cet exemple, les piquages 34, 36 et 38 sont disposés sur le côté interne Cl de la paroi interne 12.

[0049] Le piquage 34 est un piquage d’alimentation d’huile relié à une conduite d’alimentation d’huile 33 en partie visible sur la figure 2, et débouchant dans la portion de support de palier 20 via l’orifice 33A. Dans cet exemple la conduite 33 est ménagée dans l’épaisseur de la paroi interne 12, et plus particulièrement dans cet exemple de la première portion 12A. Le support 10 étant formé d’une seule et même pièce par fabrication additive, la formation de cette conduite 33 est facilitée et permet d’éviter des usinages complexes nécessaires dans les supports connus de l’état de la technique.

[0050] Le piquage 36 est un piquage de récupération d’huile reliée à un collecteur 37 ménagé entre la paroi externe 14, la paroi interne 12 et le support de vrille 16. Dans cet exemple, le collecteur 37 présente une paroi 37A s’étendant radialement entre le support de vrille 16, dans cet exemple le voile 16A, la paroi externe 14, et la paroi interne 12. Le collecteur 37 présente une ouverture 37B ménagée dans le support de vrille 16, dans cet exemple le voile 16A. Par ailleurs, un trou traversant 23A est disposé à l’aplomb, considéré selon la direction radiale R, de l’ouverture 37B.

[0051 ] Le piquage 38 est un piquage de drainage d’huile relié à un canal de drainage d’huile 40. Le canal de drainage d’huile 40 s’étend du côté extérieur de la paroi externe 14 et présente une première entrée 42 ménagée dans l’anneau collecteur 26, une deuxième entrée 44 ménagée dans la paroi externe 14 et s’ouvrant dans l’espace 30 formée entre le support de vrille 16 et la paroi externe 14. Le piquage 38 forme la sortie de la conduite 40 qui débouche du côté intérieur Cl de la paroi interne 12. Comme cela est visible sur la figure 4, la paroi externe 14 et la paroi interne 12 forment chacune une portion de la paroi du canal de drainage 40.

[0052] Dans cet exemple, la deuxième entrée 44 comprend deux trous traversants 44A ménagés dans la paroi externe 14, de part et d’autre selon la direction circonférentielle C du collecteur 37, et adjacents au collecteur 37 (voir figure 5).

[0053] Dans cet exemple, le canal de drainage 40 définit le bas B du support 10, le haut H étant diamétralement opposé. Ainsi, le support 10 est configuré pour être monté au sein de la turbomachine 100, avec le haut H et le bas B considérés ainsi (i.e. le haut au-dessus du bas et inversement) selon le sens de la gravité G, en fonctionnement normal de la turbomachine 100. Le drainage de l’huile est ainsi réalisé par gravité.

[0054] Dans cet exemple, le canal de drainage 40 est disposé diamétralement à l’opposé d’un canal d’évacuation d’air 32, et équidistant selon la direction circonférentielle C des deux autres canaux d’évacuation d’air 32.

[0055] Par exemple, l’air circulant via les trous 23B pouvant éventuellement contenir de l’huile, cette huile est drainée par le canal de drainage 40 via la deuxième entrée 44.

[0056] Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des modes de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/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.

[0057] Il est également évident que toutes les caractéristiques décrites en référence à un procédé sont transposables, seules ou en combinaison, à un dispositif, et inversement, toutes les caractéristiques décrites en référence à un dispositif sont transposables, seules ou en combinaison, à un procédé.