Brevet FR2008530A1 — publié le 19700123

0991S 2008530 La présente invention concerne les dispositifs de verrouillage pour retenir les ailettes des compresseurs et des turbines et les éléments analogues dans les encoches périphériques d'un rotor ou d'un disque. 5 Pour l'enlèvement ou le remplacement des ailettes des rotors des turbomachines il est désirable que l'élément de verrouillage de l'ailette utilisé pour retenir axialement l'ailette dans l'encoche du rotor puisse être enlevé et remplacé ou être remis en place sans qu'il soit nécessaire 10 d'enlever d'abord l'ailette de l'encoche. Cela est particulièrement important dans le cas où les ailettes comportent des éléments à emboîtement d'une couronne, chaque élément de couronne venant en contact et se verrouillant avec l'élément de couronne immédiatement précédent et l'élément 15 de couronne immédiatement suivant. Pour enlever une telle ailette à couronne d'un rotor complètement assemblé, il est nécessaire d'enlever d'abord les dispositifs de verrouillage des ailettes d'un ,secteur d'ailettes de part et d'autre des ailettes à ©«lever. les ailettes libérées sont ensuite écartées en 20 éventail axialement et radialement jusqu'à ce que l'ailette devant être enlevée puisse être glissée axialement hors de l'encoche sans qu'elle soit gtnée par les éléments de couronne voisins. Il sera observé que si les ailettes d'un secteur d'ailettes libérées doivent être enlevées de leurs encoches avant 25 de pouvoir être fixées à nouveau, toutes les ailettes doivent être enlevées pour remplacer une ailette. Il est par suite extrêmementdéitralaLe ^e disposer d'un dispositif de verrouillage permettant d'enlever et de remplacer une ailette sans qu'il soit nécessaire d'enlever les autres ailettes de leurs 30 encoches. La présente invention a par suite pour objet un dispositif de verrouillage perfectionné pour fixer axialement une ailette dans une encoche d'un rotor ou d'un disque, l'élément de verrouillage pouvant être enlevé ou remplacé sans qu'il soit 35 nécessaire d'enlever l'ailette de son encoche. Suivant un mode de mise en oeuvre, l'invention concerne un dispositif pour retenir axialement une ailette dans une fente d'un rotor ou d'un disque d'une façon permettant l'enlèfement 69 09915 2 2008530 et le remplacement d'une.seule ailette d'un rotor complet, ce dispositif comportant deux bandes ou barrettes s'étendant d'un côté à l'autre du disque et du talon de l'ailette dans un passage existant.entre le talon de l'ailette et le fond de 5 l'encoche. Les deux bandes sont convenablement unies à une extrémité à l'extérieur du passage par une partie venant buter contre des surfaces d'un côté du disque et du talon. Les autres extrémités des bandes sont habituellement rabattues radlalement dans des sens opposés pour former des pattes à 10 l'extérieur du passage, ces pattes venant en contact avec l'autre côté du disque et du talon de l'ailette pour verrouiller axialement l'ailette dans l'encoche. Sous son aspect le plus général l'invention concerne un appareil à fluide élastique comprenant un élément de disque 15 tournant ayant une première surface latérale et une seconde surface latérale et au moins une encoche pour recevoir un talon s'étendant transversalement à travers le disque à la périphérie de celui-ci, et une ailette comportant un talon engagé dans l'encoche et ayant une première surface d'extrémité 20 et une seconde surface d'extrémité, l'encoche et le talon ayant les formes voulues pour buter l'un contre 1' autre et verrouiller radialement l'ailette au disque contre la force centrifuge , au moins une partie de la surface du fond de l'encoche étant espacée de la base du talon pour former entre les deux 25 un passage transversalement au disque, le dispositif de verrouillage comprenant deux bandes ou barrettes dans le passage, une partie reliant les deux barrettes à une extrémité à l'extérieur du passage, cette partie de liaison ayant une dimension supérieure à celle du passage afin de buter contre 30 une première surface latérale du disque et une première sur--face d'extrémité du talon, les autres extrémités des barrettes étant repliées dans des sens opposés à 1'extérieur du passage pour venir buter contre la seconde surface latérale du disque et la seconde surface d'extrémité du talon. 35 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : 69 09915 2008530 - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un rotor selon un mode de mise en oeuvre de l'invention dont une ailette a été démontée, 1'un des éléments de verrouillage étant représenté avant sa mise en place, 5 - la figure 2 est une vue en plan montrant les éléments de deux ailettes formant la couronne de la figure 1, - la figure 3 est" une coupe montrant 1'élément de verrouillage de la figure 1 en place, et - la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de 10 la figure 3. La figure 1 représente une partie d'un rotor ou disque tournant 10 comportant des encoches 12 à la périphérie, ces encoches s'étendant d'un côté 14 à l'autre côté 16 du disque. Des ailettes de turbine dTune forme aonvenable sont représen-15 tées d'une façon générale en 18, l'ailette comportant une partie profilée 20, un élément de couronne 22, une base 24 et un talon. 26. L'élément de couronne 22 représenté plus particulièrement sur la figure 2, comprend un secteur 28, habituellement en arc et avec des bords radiaux inclinés en forme gé-20 nérale de S, chaque élément de couronne se varoui liant avec le bord adjacent 30 de l'élément de couronne précédent et de l'élément de couronne suivant. Le talon 26 de l'ailette comporte aux extrémités deux surface 32 et 34 orientées dans des sens opposés, une surface inférieu-25 re 36 et des surfaces latérales 38 et 40. Ainsi que le montre en particulier la figure 4, une rainure 4l dont la fonction est décrite ci-après peut être formée dans la surface inférieure du talon 36, cette rainure;allant de la surface 32 à la surface 34 du talon. 30 Chaque encoche 12 du disque comporte une surface de fond 42 et des surfaces latérales 44 et 46, les formes de ces surfaces latérales coopérant avec la forme du talon 26 pour permettre l'introduction du talon en glissant dans l'encoche dans une direction générale axiale par rapport à l'axe de rotation 35 du rotor. Les surfaces latérales 44 et 46 de la fente et les surfaces latérales 38 et 40/ dtit,fcaloJ3M&nt une forme convenable conme pour retenir ou verrouiller dans la direction radiale l'ailette 18 dans encoche 12 malgré la force centr ifuge 69 09915 2008530 résultant de la rotation du disque 10. Bien que l'encoche et le talon représentés soient en forme de "sapin" il doit être noté que d'autres formes peuvent être utilisées, par exemple en queue d'aronde. De plus, comme le montre la 5 figure 4, le talon 26 de l'ailette et l'encoche 12 ont des dimensions convenables pour que quand les parois latérales 38, 40 du talon butent radialement contre les parties correspondantes des parois latérales 44, 46 de l'encoche il existe un passage 48 entre la surface inférieure 36 du talon et 10 la surface 42'du fond de l'encoche, cette fente s'étendant transversalement au disque 10 du côté 14 au côté 16. Le dispositif de verrouillage ou clavette pour retenir l'ailette 18 dans son encoche 12 est représenté d'une façon générale en 50 sur o.a figure 1, non posé, et il comprend 15 deux bandes ou barrettes métalliques 52 et 54 de forme générale plate, reliées à une extrémité par une tête ou boucle 56. Les dimensions en épaisseur et en largeur des barrettes permettent l'introduction à travers le passage 48, pour qu'au moins une partie de l'épaisseur des barrettes soit engagée 20 dans la rainure 41, de la façon représentée sur la figure 4, pour empêcher le frottement entre les barrettes et les parois latérales 44 et 46. Les barrettes 52 et 54 ont une longueur supérieure à la longueur du passage 48 afin qu'après leur introduction à travers ce passage, la tête 56 venant buter d'une 25 façon sensiblement radiale contre le côté 14 du disque et la surface d'extréfbité 32 du talon, il existe suffisamment de matière au-delà de la surface 34 du talon et du côté 16 du disque pour permettre de rabattre les pattes 58 et 60. Comme le montre la figure 3 les pattes 58 et 60 sert dans 35 Avec cette disposition le montage initial des ailettes 18 de la turbine autour du disque tournant 10 peut être facilement effectué en faisant glisser chaque talon 26 dans une en 69 09915 2008530 coche 12 et en introduisant ensuite une clavette 50 dans le passage 48 correspondant et en rabattant les pattes 58 et 60. Les parois latérales 44 et 46 de la fente et les parois latérales 38 et 40 du talon sont normalement formées pour qu'il 5 subsiste un jeu suffisant pour permettre de glisser facilement le talon dans l'encoche. Il en résulte bien entendu un certain jeu radial entre l'ailette 18 et le disque 10, ce jeu étant supprimé par la force centrifuge qui repousse l'ailette de la turbine radialement vers l'extérieur en contact de verrouil-10 lage radial contre les paroië latérales 44 et 46 pendant le fonctionnement de la turbine. Cependant, pour faciliter l'équilibrage du disque-ayant reçu les ailettes, il est nécessaire que les ailettes soient dans les positions occupées pendant le fonctionnement. Par suite, chaque clavette 50 com-15 porte de préférence une forme convenable pour repousser élastiquement chaque ailette 18 radialement vers l'extérieur dans sa fente 12, en contact de verrouillage radial contre les parois latérales 44 et 46. Dans ce but, l'une des barrettes 54 peut par exemple comporter U.HG ixoï"vux*g emboutie 20 62 de la façon représentée sur les figures 3 et 4 entre la boucle 56 et la patte 60, la hauteur de dépassement de cette nervure étant choisie pour que l'épaisseur radiale hors tout des barrettes 52 et 54 soit légèrement supérieure à la largeur radiale du passage 48. En raison de l'élasticité du 25 métc.., la clavette peut être forcée à travers le passage et maintenir l'ailette serrée radialement dans l'encoche pour faciliter la manutention et l'éliquilibrage du disque de rotor assemblé. Comme le dispositif de verrouillage ou clavette 50 30 selon l'invention est introduit à travers le passage 48, il est possible d'enlever ou de remplacer une seule ailette 18 sans qu'il soit nécessaire d'enlever toutes les ailettes du disque 1C. Pour remplacer des ailettes à éléments de couronne inter-35 verrouillées du type représenté d'une façon générale.en 18, il est d'abord nécessaire d'enlever la clavette 50 du secteur d'ailettes à démonter d'un côté ou de l'autre du disque les ailettes du secteur considéré sont ensuite écartées axialement 69 09915 2008530 et radialement pour dégager les bords 30 des éléments de couronne, après quoi l'ailette voulue peut être enlevée axialement pour être remplacée. L'ailette remplacée ainsi que chaque ailette 18 libérée peuvent ensuite être fixées à nou-5 veau en introduisant simplement une clavette dans chaque passage -48 et en rabattant les pattes 58 et 60 de la façon décrite ci-dessus. La clavette en métal 50 peut convenablement être en une seule pièce pliée pour former la boucle ou tête 58 et 10 les barrettes 52 et 54. Cette construction en une pièce simplifie considérablement l'assemblage et l'emmtg* aioage« v Il est bien connu quelles éléments de verrouillage ou les clavettes dont le maintien dépend seulement de pattes rabattues, peuvent prendre un certain jeu axial en raisctïd'incertain retour 15 élastique inhérent de la matiere des pattes. Bien entendu, cela est indésirable et pour éviter cet' inconvénient la clavette 50 selon l'invention comporte la tête ou boucle 56 qui peut être déformée axialement et élastiquement pendant la pose et la formation des pattes 58 et ÔO afin qu'après 20 le rabattement des pattes, elles soient maintenues élastiquement en contact avec l'extrémité 34 du talon et le côté 16 du disque du fait du rappel élastique par la tête ou boucle 56. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant 25 d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 69 09915 2008530 îL?LY JLO-ï _2 JLï_ ï_2 JL§ 1°- Un dispositif de fixation et de verrouillage pour les ailettes des inachines fonctionnant avec un fluide élasti-5 que et comportant un élément tournant -en forme de disque avec deux surfaces latérales et au moins une encoche pour recevoir le talon d'une ablette, caractérisé en ce que les formes de l'encoche et du tklon de l'ailette sont telles que le talon viennejen contact avec les parois latérales de l'encoche pour 10 ' la retenir radialement contre l'action de la force centrifuge, et qu'au moins une partie de la surfape du fond de l'encoche soit espacée de la surface inférieure du talon pour former entre ces deux surfaces un passage transversalement au disque, et par un dispositif de **rrouillage pour retenir 15 axialement le talon de l'ailette dans l'encoche, ce dispositif de verrouillage comprenant deux barrettes engagées à travers le passage, un dispositif reliant les barrettes à une extrémité à l'extérieur du passage, ce dispositif étant plus large que le passage pour venir buter contre une première 20 surface latérale du disque et contre une première surface de l'extrémité du talon,les autres extrémités des barrettes étant rabattues pour former des pattes s'étendant dans des sens opposés à l'extérieur du passage pour venir en contact avec la seconde surface latérale du disque et avec la seconde 25 surface d'extrémité du talon. 2°- Un dispositif de fixation et de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface inférieure du talon comporte une rainure s'étendant entre les surfaces des extrémités du talon, la clavette de verrouillage étant 30 engagée dans cette rainure pour empêcher le contact entre la clavette et parois latérales de l'encoche. 3°- Un dispositif de fixation et de werrouillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la clavette de verrouillage fomporte une disposition pour repous-35 ser élastiquement Jetalai del'iilette radialement vers l'extérieur, pour qu'il soit en eontu.et de verrouillage radial dans l'encoche . 69 09915 2008530 4°- Un dispositif de fixation et de verrouillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de rappel élastique est une nervure emboutie au moins dans l'une des barrettes entre la boucle raccordant les deux barrettes et la patte correspondante, la hauteur de cette nervure assurant une épaisseur radiale hors tout des deux barrettes supérieure à la largeur radiale du passage. 5°- Un dispositif de fixation et de verrouillage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la clavette de verrouillage comporte une disposition pour maintenir élastiquement les pattes en contact contre la seconde surfkce latérale du disque et la surface de la seconde extrémité du talon pour empêcher le jeu axial du fait du retour élastique des pattes. 6°- Un dispositif de fixation et de verrouillage selon-la revendication 5> caractérisé en ce que la disposition pour tirer élastiquement les pattes 'est une tête en forme de boucle élastique dans le sens longitudinal de la clavette formée d'une seule pièce avec les barrettes.