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FR2566046A1 - Device for fitting a large diameter bearing in a turbo engine - Google Patents

Device for fitting a large diameter bearing in a turbo engine Download PDF

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FR2566046A1
FR2566046A1 FR8409287A FR8409287A FR2566046A1 FR 2566046 A1 FR2566046 A1 FR 2566046A1 FR 8409287 A FR8409287 A FR 8409287A FR 8409287 A FR8409287 A FR 8409287A FR 2566046 A1 FR2566046 A1 FR 2566046A1
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FR
France
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large diameter
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Yves Roger Jean Berneuil
Marcel Robert Soligny
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Safran Aircraft Engines SAS
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SNECMA SAS
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Abstract

Device for fitting a large diameter bearing in a turbo engine, comprising a central rotating shaft, on which is mounted a roller bearing comprising an inner ring mounted on the said central shaft, an intermediate ring connected to a rotary driving means and an outer ring fixed in a bearing support, the said rings being interconnected by at least one rolling member assembly. The intermediate ring 17 is driven to rotate at a variable speed and in the same direction as the inner ring 15. The invention is used in jet propulsion engines.

Description

Dispositif de montage d'un palier de grand diamètre dans une turbomachine.Device for mounting a large diameter bearing in a turbomachine.

La présente Invention a pour objet un dispositif de montage d-'un palier de grand diamètre dans une turbomachine. The present invention relates to a device for mounting a large diameter bearing in a turbomachine.

La demande de brevet français 81.18.070 concerne un moteur de propulsion dans lequel sont groupés dans une seule nacelle, deux ensembles propulsifs concentriques, comportant des moyens pour dériver une partie de l'air issu du moteur interne, vers la chambre de combustion du moteur externe, laquelle entraîne une soufflante débitant dans un canal externe dont l'extrémité comporte une tuyère variable entourant celle du moteur interne.Les deux ensembles propulsifs fonctionnent simultanément dans certaines conditions, notamment au décollage, et cela avec des vitesses d'éjection modérées, donc un niveau de bruit relativement faible, alors que dans d'autres conditions par exemple, en croisiere, l'un des ensembles propulsifs est hors service, l'autre produisant une poussée élevée grâce à une Vitesse d'éjection élevée. French patent application 81.18.070 relates to a propulsion engine in which are grouped in a single nacelle, two concentric propulsion assemblies, comprising means for diverting part of the air from the internal engine, towards the combustion chamber of the engine external, which drives a blower discharging into an external channel whose end comprises a variable nozzle surrounding that of the internal engine. a relatively low noise level, whereas in other conditions, for example, on a cruise, one of the propulsion units is out of service, the other producing a high thrust thanks to a high ejection speed.

Or le but de la présente invention est de réduire les vitesses relatives des éléments tournants des paliers supportant l'arbre de turbine et le tourillonavant de l'ensemble propulsif externe. Cet ensemble propulsif externe est logé dans la partie resserrée du moteur interne. Toutefois le diamètre minimum de cette partie resserrée est trop important pour y disposer un palier classique les vitesses relatives entre les bagues et les organes de roulement tels que les rouleaux,entrainant des taux de glissement susceptibles de détériorer le palier rapidement. The object of the present invention is to reduce the relative speeds of the rotating elements of the bearings supporting the turbine shaft and the front journal of the external propulsion unit. This external propulsion unit is housed in the constricted part of the internal motor. However, the minimum diameter of this constricted part is too large to have a conventional bearing there the relative speeds between the rings and the rolling members such as the rollers, causing slip rates liable to deteriorate the bearing quickly.

Par le brevet français 2.2I0.242 on connaît un dispositif monté sur un arbre a grande vitesse de compresseur haute pression dans lequel on utilise un palier double composé de deux roulements concentriques et d'un élément intermédiaire entraîné a une vitesse inférieure a celle de l'arbre par un moyen de transmission mécanique relié a un arbre d'un compresseur intermédaire,
Dans ce dispositif l'entraînement de l'élement intermédiaire est réalisé & une vitesse de rotation déterminée par celle de l'arbre du compresseur intermédiaire et en sens contraire de la bague montée sur l'arbre.By French patent 2.2I0.242 there is known a device mounted on a high speed shaft of a high pressure compressor in which a double bearing is used composed of two concentric bearings and an intermediate element driven at a speed lower than that of l 'shaft by a mechanical transmission means connected to a shaft of an intermediate compressor,
In this device, the intermediate element is driven at a speed determined by that of the shaft of the intermediate compressor and in the opposite direction from the ring mounted on the shaft.

Suivant l'invention on utilise également un palier a roulement comprenant une bague interne montée sur un arbre centrai, une bague intermédiaire reliée à un moyen d'entratnement en rotation et une bague externe fixée dans un support de palier. According to the invention there is also used a rolling bearing comprising an internal ring mounted on a central shaft, an intermediate ring connected to a drive means in rotation and an external ring fixed in a bearing support.

Toutefois le but du dispositif est de diminuer les forces centrifuges subies par les bagues de roulement en diminuant la vitesse de rotation des cages des organes de roulement, alors que la présente invention a pour but de fractionner les vitesses relatives pour diminuer le glissement. However, the object of the device is to reduce the centrifugal forces undergone by the bearing rings by reducing the speed of rotation of the cages of the rolling members, while the aim of the present invention is to split the relative speeds to reduce the slip.

Conformément a la présente invention, la bague intermédiaire est entraînée en rotation à une vitesse modulable et dans le même sens que la bague interne. According to the present invention, the intermediate ring is rotated at a modular speed and in the same direction as the internal ring.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référ-t aux dessins annexés sur lesquels;
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un moteur à turbine à gaz comportant le dispositif de montage d'un palier suivant l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows of an embodiment and with reference to the accompanying drawings in which;
- Figure 1 is a longitudinal sectional view of a part of a gas turbine engine comprising the device for mounting a bearing according to the invention.

- ta figure 2 est une vue en coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1, du moyen d'entralnement de la bague intermédiaire du palier à roulement
- La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du moteur suivant un autre plan.- Your Figure 2 is a partial sectional view along line II-II of Figure 1, of the means for centering the intermediate ring of the rolling bearing
- Figure 3 is a longitudinal sectional view of the engine along another plane.

A la figure 1 on a représenté la partie centrale d'un moteur à deux ensembles propulsifs du type ayant fait l'objet de la demande de brevet français SI.  In Figure 1 there is shown the central part of an engine with two propulsion units of the type which was the subject of the French patent application SI.

I8.070 et qui comprend un arbre de turbine 1 équipé d'un tourillon amont 2 portant une soufflante 3. I8.070 and which comprises a turbine shaft 1 fitted with an upstream journal 2 carrying a blower 3.

L'arbre 1 qui est relié à l'aval a une turbine non représentée au dessin, comporte sur sa partie si- tuée à 1 l'amont des cannelures 4 qui engrènent avec des cannelures correspondantes 5 du tourillon 2, une portée cylindrique 6 sur laquelle s'appuie une bride 7 du tourillon et une partie filétée 8 recevant une bague filetée 9 assurant le verrouillage du tourillon 2 sur l'arbre 1. The shaft 1 which is connected downstream to a turbine not shown in the drawing, has on its part located upstream of the grooves 4 which mesh with corresponding grooves 5 of the pin 2, a cylindrical bearing 6 on which rests on a flange 7 of the journal and a threaded part 8 receiving a threaded ring 9 ensuring the locking of the journal 2 on the shaft 1.

Le tourillon 2 comporte sur sa partie amont un porte labyrinthe lO et un tambour conique 11 supportant le premier étage de la soufflante 3, lequel supporte à son tour les deux étages suivants 12 et 13 montés porte & faux. The pin 2 comprises on its upstream part a labyrinth door 10 and a conical drum 11 supporting the first stage of the fan 3, which in turn supports the two following stages 12 and 13 mounted door & false.

Autour de l'arbre 1 est disposé un carter fixe qui constitue un support de palier 14 dans lequel est monté le palier à roulement suivant l'invention. Around the shaft 1 is disposed a fixed casing which constitutes a bearing support 14 in which the rolling bearing according to the invention is mounted.

Ce palier à roulement comprend une bague interne 15 montée sur le tourillon 2 solidaire de l'arbre 1, en rotation et maintenue en position contre le porte labyrinthe 10 par une bague filetée 16 vissée sur le tourillon 2. This rolling bearing comprises an internal ring 15 mounted on the pin 2 secured to the shaft 1, in rotation and held in position against the labyrinth holder 10 by a threaded ring 16 screwed onto the pin 2.

La bague interne 15 est reliée à une bague intermédiaire 17 par un ensemble d'organes de roulement 18 (galets) maintenus par une cage 19, ladite bague médiane 1W étant reliée par deux ensembles d'organes de roulement 20, 21 (respectivement à billes et à rouleaux) à une bague externe 22 fixee dans le support de palier 14. The inner ring 15 is connected to an intermediate ring 17 by a set of rolling members 18 (rollers) held by a cage 19, said middle ring 1W being connected by two sets of rolling members 20, 21 (respectively with balls and roller) to an outer ring 22 fixed in the bearing support 14.

La bague interne 15 présente des conduits radiaux 23 qui débouchent sur la cage 19 ou les organes de roulement 18. The internal ring 15 has radial conduits 23 which open onto the cage 19 or the rolling members 18.

La bague intermédiaire 17 porte sur un prolongement 24 (Fig. 1, 2, 3) de sa face amont, une série d'aubes 25 qui se déplacent en regard des orifices de conduits obliques 26 d'un distributeur qui débouchent l'autre côté dans un collecteur annulaire 27 relié par des tubes 28 d'alimentation à une source d'air comprimé notamment au compresseur haute pression.  The intermediate ring 17 carries on a continuation 24 (Fig. 1, 2, 3) of its upstream face, a series of vanes 25 which move opposite the orifices of oblique conduits 26 of a distributor which open out on the other side in an annular collector 27 connected by supply tubes 28 to a source of compressed air, in particular to the high pressure compressor.

A leur pourtour les aubes 25 sont reliées à des tubes.37, 37a, qui assurent l'évacuation de l'air. At their periphery the blades 25 are connected to tubes. 37, 37a, which ensure the evacuation of the air.

Les tubes 28 et 37 sont solidaires du sup porte palier 14, ainsi que des tubes 29 (Fig. 3) qui assurent le retour de -l'huile de graissage des paliers. The tubes 28 and 37 are integral with the bearing support 14, as well as tubes 29 (Fig. 3) which ensure the return of the lubricating oil from the bearings.

La bague intermédiaire 17 comporte une virole conique 30 portant un organe magnétique 31 qui se déplace en regard d'un capteur tachymétrique 32 fixé sur un organe solidaire du support de palier 14 et qui émet un
signai correspondant a la vitesse de rotation de la bague intermédiaire 17.The intermediate ring 17 comprises a conical ferrule 30 carrying a magnetic member 31 which moves opposite a tachometer sensor 32 fixed on a member integral with the bearing support 14 and which emits a
signal corresponding to the speed of rotation of the intermediate ring 17.

Par ailleurs un organe magnétique 33 fixé
sur l'arbre central 1 se déplace en regard d'un capteur
tachymétrique 34 fixé sur un organe de support et emettant un signal correspondant à la vitesse de rotation de l'arbre I.Furthermore, a fixed magnetic member 33
on the central shaft 1 moves opposite a sensor
tachometer 34 fixed on a support member and emitting a signal corresponding to the speed of rotation of the shaft I.

Les capteurs tachymétriques 32 et 34 sont .reliés à un moyen-calculateur 35 qui est lui même relié au régulateur de débit monté sur le conduit 28 d'alimentation en air comprimé des aubes 25 entraînant la bague in
termédiaire 17.The tachometric sensors 32 and 34 are linked to a computer 35 which is itself connected to the flow regulator mounted on the duct 28 for supplying compressed air to the blades 25 driving the ring in.
intermediate 17.

L'air prélevé au compresseur haute pression est dirigé sur les ailettes 25 de la bague intermé diairg 17 par les conduits 26, le collecteur 27, les conduits 28 et le régulateur de débit 36. The air taken from the high-pressure compressor is directed to the fins 25 of the intermediate ring 17 through the conduits 26, the manifold 27, the conduits 28 and the flow regulator 36.

L'air entraîne la bague intermédiaire 17 en rotation dans le même sens que la bague interne 15. The air drives the intermediate ring 17 in rotation in the same direction as the internal ring 15.

Les deux capteurs tachymétriques 34 et 32
enregistrent les vitesses de rotation respectives de l'arbre de turbine 1 et de la bague intermédiaire 17.The two speed sensors 34 and 32
record the respective rotational speeds of the turbine shaft 1 and the intermediate ring 17.

Ces signaux sont traités par le calculateur
35 qui agit sur le régulateur de débit 36 afin de moduler
le débit d'air et par conséquent la vitesse de rotation de
la bague intermédiaire 17.These signals are processed by the computer
35 which acts on the flow regulator 36 in order to modulate
the air flow and therefore the rotation speed of
the intermediate ring 17.

Bien entendu l'invention n'est pas limita
tive et l'homme de l'art pourra y apporter des modifica-
tions sans sortir du domaine de l'invention. Of course the invention is not limited
tive and those skilled in the art can make modifications
without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage d'un palier de grand diamètre dans une turbomachine, comportant un arbre rotatif central sur lequel est monté un palier à roulement comprenant une bague interne montée sur ledit arbre cent ai, une bague intermédiaire reliée à un moyen d'entrainement en rotation et "ir't bague externe fixée dans un support de palier, lesdites bagues étant reliées entre elles par au moins un ensemble d'organes de roulement caractéri sé en ce que la bague intermédiaire (17) est entraînée en rotation à une vitesse modulable et dans le même sens que la bague interne (15).1. Device for mounting a large diameter bearing in a turbomachine, comprising a central rotary shaft on which is mounted a rolling bearing comprising an inner ring mounted on said shaft a hundred ai, an intermediate ring connected to a drive means in rotation and "ir't outer ring fixed in a bearing support, said rings being interconnected by at least one set of rolling members characterized in that the intermediate ring (17) is rotated at a speed modular and in the same direction as the internal ring (15). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague intermédiaire (17) du palier à roulement porte une série d'aubes (25) qui sont entrainés par un jet d'air comprimé dont le débit est contrôlé par un régulateur (36) commandé par un organe calculateur (35) recevant des informations d'un capteur (32) de vitesse de la bague intermédiaire (17) et d'un capteur (34) de vitesse de l'arbre central (1).2. Device according to claim 1, characterized in that the intermediate ring (17) of the rolling bearing carries a series of blades (25) which are driven by a jet of compressed air whose flow is controlled by a regulator ( 36) controlled by a calculating member (35) receiving information from a speed sensor (32) of the intermediate ring (17) and from a speed sensor (34) of the central shaft (1). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que entre la bague interne (15) et la bague intermédiaire (17) est disposé un ensemble d'organes de roulement (18) et en ce que entre la bague intermédiaire t17) et la bague externe (22) sont disposés deux ensembles d'organes de roulement (20, 21).3. Device according to claim 1, characterized in that between the inner ring (15) and the intermediate ring (17) is disposed a set of rolling members (18) and in that between the intermediate ring t17) and the outer ring (22) are arranged two sets of rolling members (20, 21). 4. Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la bague intermédiaire (17) présente un prolongement (24) de sa face amont qui porte une série d'aubes (25) se deplaçant en regard des orifices d'une série de conduits obliques (26) drun distributeur relié à un collecteur (27) en communication avec des conduits (28) contrôlés par un regulateur de débit (36) et allimentés par une source d'air comprime. 4. Device according to claims 1 and 2 characterized in that the intermediate ring (17) has an extension (24) of its upstream face which carries a series of blades (25) moving opposite the orifices of a series of oblique conduits (26) of a distributor connected to a manifold (27) in communication with conduits (28) controlled by a flow regulator (36) and supplied by a source of compressed air. 5. Dispositif suivant les revendications 2 ou 4 caractérisé en ce que sur le prolongement de la face amont de la bague intermédiaire (17) il est prévu une virole cônique (30) qui porte un élément magnétique (31) qui se. déplace devant un capteur tachymétrique (32) fixé sur un organe de support solidaire du support de palier (14). 5. Device according to claims 2 or 4 characterized in that on the extension of the upstream face of the intermediate ring (17) there is provided a conical ferrule (30) which carries a magnetic element (31) which is. moves in front of a tachometer sensor (32) fixed on a support member secured to the bearing support (14).
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