Brevet FR2017206A1 — publié le 19700522

La présente invention concerne un dispositif pour assurer la fixation des ailettes de turbo-machines, en particulier de turbines, disposées dans des rainures axiales d'un arbre, comportant des segments d'arrêt fixant les ailettes à l'encontre d'un déplacement axial, séparés suivant une surface cylindrique, logés dans une rainure ménagée dans une face frontale de l'arbre, et présentant des découpes à l'arrière dont llune pénètre dans le pied de l'ailette On connaît divers dispositifs pour assurer la fixation des ailettes sur des arbres de turbines à l'encontre d'un déplacement axial.Un dispositif connu comprend des éléments d'arrêt sféten- dant sur toute langueur du pied d'ailette, qui pour toutes les ailettes du rotor de mêmes forme et disposition enserrent radialement à l'extérieur les ailettes sur leurs faces termaales axiales, et sont fixés à 1' encontre de déplacements axiaux au moyen de pièces s'insérant dans des cavités du rotor. Dans un autre dispositif, la fixation des ailettes est assurée par des chevilles introduites non seulement Mans un perçage de 1' arbre mais encore dans un perçage du pied d'ailette. On connait, en outre, un procédé dans lequel la fixation des ailettes est assurée par l'interposition de t81es-recourbées à leurs extrémités. Dans un autre procédé, des fils sont insérés dans les faces frontales. On connaît, de plus, un dispositif de verrouillage, dans lequel il est prévu une rainure en queue d'aronde se développant suivant un cercle sur la face frontale de rotor, dans laquelle on introduit des pièces ajustées, ayant, une section en queue d'aronde et une longueur telle qu'on peut les introduire dans le sens axial dans l'extrémité intérieure d'un évidement d'enroche rotorique près de la rainure, et ensuite les glisser dans le sens de la circonférence dans la longueur de la rainure de telle sorte qu'elles viennent se placer entre deux pieds d'ailette voisins; dans ce cas, chaque pièce recouvre directement; dans une encoche rotorique très profonde, les aaillies de maintien des côtés des pieds d'ailette et laisse entre elle et la pièce lui faisant face dans l'encoche rotorique un intervalle central. Toutefois, dans ce cas, une plaque de verrouillage est nécessaire, laquelle s'étend à travers la rainure sous la face inférieure du pied d'ailette, et dont les-extrémités sont recourbées radialement vers l'extérieur, de telle sorte qu'elles stinsèrent au-delà des extrémités frontales des pieds d'ailette dans 1 'intervalle entre les pièces intercalaires. Les dispositifs de sécurité connus ou évoqués présentent toutefois des inconvénients à différents points de vue. ainsi, ils ont, pour une part, une structure compliquée, sont trop peu robustes en service, ont un montage trop compliqué, et, pour une part, ne permettent pas de démontage facile. La présente invention se propose de trouver un dispositif de sécurité qui évite les inconvénients ci-dessus, c'est-à-dire qu'il se distingue par une structure simple et de la robustesse, qui permette aussi bien un montage queue démontage commodes, et qui puisse aussi outre utilisé quelle que soit la forme du pied d'ailette (droite ou courbe)* Cette tache est remplie selon l'invention en ce que les segments d'arrêt peuvent autre introduits individuellement par une ouverture longitudinale dans la rainure de verrouillage et que, dans cette rainure, ils peuvent autre glissés l'un sur lsautre ou l'un contre l'autre, -dans le sens de la circonférence, pour former dans la rainure un ancrage réciproque par emboitement. Bllnvention sera expliquée ci-aprbs sur un exemple l'aide de figures. On voit sur La figure 1, la face frontale d'un arbre en représentation schématique; La figure 2, un détail de la face frontale de l'arbre de la figure 1 fortement agrandi; La figure 3, une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; La figure 4, la partie inférieure d'une ailette de turbine, vue de profil; La figure 5, sous forme de détail, une coupe axiale comme sur la figure 3 avec ailette montée et segments d'arrêt insérés; et La figure 6, une coupe analogue à celle de la figure 5, cependant avec segments de fermeture insérés. Selon les figures 1 à 9, un arbre 1 comporte des rainures axiales 5 en forme de sapin (deux seulement sont représentées sur la figure 1), réparties sur la circonférence à intervalles égaux, ainsi qu'une rainure de verrouillage 9 à section en T, faisant le tour de sa face frontale. La rainure de verrouillage 3 est usinée au tour dans la face frontale de l'arbre 1 de telle sorte qu'une ligne 11 passe à la hauteur d'une limite inférieure 9 de la rainure axiale 5. On parvient ainsi à ne devoir fraiser dans le pied 15 d'une ailette 13 (figure 4) qu'une simple échancrure ou encoche I7, ce qui peut être facilement réalisé. La figure 5 représente en un détail la disposition de l'arbre 1, du pieds d'ailette I5, ainsi que des segments d'arrêt I9 et 21 logés dans la rainure de verrouillage 3 de l'arbre 1 et dans l'échancrure I7 du pied I5. Les segments d'arrêt I9 et 21 sont constitués de préférence par des barreaux étirés. Pour simplifier le montage, les segments d'arrêt I9 et 21 peuvent avoir une longueur réduite, mais correspondant au moins à une division t des rainures axiales 5 sur le périmètre de l'arbre 1 (figure 1), ou un multiple entier de celle-ci. Sur la figure 6 sont représentées, par analogie avec la figure 5, les conditions relatives à la dernière division t de la zone de fermeture x (figure 1). La figure 6 est expliquée plus en détail ci-après, en relation avec le montage des segments d' arrêt. Le montage du dispositif de sécurité conforme à l'inven- tion peut être exécuté de la manière suivante La pose des ailettes I3 dans les rainures axiales 5 de l'arbre 1 se fait de telle sorte que leurs encoches 17 complètent en forme de T le profil de la rainure de verrouillage 3 dans la zone des rainures axiales 5 (figure 5).Ensuite, les segments d'arrêt I9, 21, par exemple de longueur 4t, sont introduits dans la rainure 3 depuis la face frontale de l'arbre 1, par une ouverture 4 (figure 3), le montage peut commencer par exemple en a' (figure 1) , l'un des segments étant introduit dans la rainure 3, le segment correspondant I9 étant mis dans l'encoche 3 en b, puis glissé dans le sens de la circonférence le long de l'encoche 3, su-dessus du segment 21. Alors, un dasième segment 29 est intro duit en b dans la rainure de verrouillage 3, etc. ou jusqu'à ee qu!on arrive à l'avant dernière section w ; il importe ici que la longueur x de la rainure de verrouillage 3 non encore remplie soit au moins égale à la longueur w, car cette longueur x est nécessaire pour introduire dans la rainure le segment 19 correspondant au segment 21 de la section w.On peut maintenant remplir la longueur x par des moyens de fermeture, comme il va être expliqué à l'aide de la figure 6, ou bien on peut, contrairement aux segments d'arrêt I9, 21 posés de a à w qui. ont, comme indiqué précédamment, chacun une longueur de 4t, introduire de pareils segments successifs de plus faible longueur, par exemple de 2t et ensuite de t (comme indiqué sur la figure 1), jusqu'à ce qu'enfin il reste encore une longueur t libre. Dans cet espace encore libre, on introduit à présent des pièces de fermeture 23, 25 (figure 6) dimensionnées de telle sorte qu'elles puissent tre placées dans la rainure 3 successivement au même endroit par l'ouverture 4 (figure 3) .On introduit d'abord la pièce 25, et ensuite la pièce 23 dans la rainure de verrouillage 3, après quoi une cale 27, que l'on glisse entre les pièces 23 et 25, maintient cellesci à leur place exacte. La cale 27 est fixée par soudure dans l'intervalle entre les pièces 23 et 25, et ainsi empêchée de sortir. Il en résulte sur une longueur t un cordon de soudure 29 Pour protéger le rotor pendant le soudage, les lèvres 24, 26 des pièces 23, 25 font saillie au-dessus de la face frontale de l'arbre 1 .Après le soudage, ces livres sont enlevées au tour avec la soudure faisant encore @aillie, au ras de la face frontale de l'arbre 1 Au lieu de la soudure, ou en plus de celle-ci, il serait cependant encore possible de donner aux p;L:èces 23 et 25 une forme telle que l'une des lèvres 24, 26, ou les deux, puisse être recourbée en dedans pour fixer la cale 27 entre les pièces 23 et 25 Pour obtenir un arrêt absolument irréprochable des ailet- tes 17 sur l'arbre 1, il faut veiller à ce que les segments d' arrêt I9, 21 soient montés dans la rainure de verrouillage 3 de telle sorte qu'un point de séparation entre deux segments placés à la suite dans la rainure ne tombe pas dahs une rainure axiale 5 . Il importe de trouver une disposition des segments d'arrêt telle qu'un point de séparation 7 (figure 1) vienne se trouver au milieu de l'intervalle entre deux rainures exiales 5. On peut aussi utiliser des segments d'arrêt 19, 21 de longueur différente, auquel cas il faut prévoir pour la section de fermeture @ des segments de complément en conséquence. Ces segments d'arrêt peuvent être disposés dans la rainure 3 de telle sorte qu'à chaque fois les points de séparation entre deux segments 19 ne coïn@ident pas avec ceux de deux segments 21, ce qui peut, ea outre, accroître la stabilité du verrouillage. On peut cependant encore arriver à une telle disposition avec des éléments I9, 21 de même longueur, en décalant les segments I9 par rapport aug segments 21. I1 serait, en principe encore possible de prévoir, à la place de la rainure de verrouillage 3 à section en- T, une rainure 'à section en queue d'aronde ou ayant une autre section présentant des surfaces découpées à l'arrière, auquel cas l'encoche 17 du pied ailette I5 (figure 4} devrait avoir une forme adaptée en conséquence. I1 serait également possible de disposer la rainure de verrouillage 3 plus à l'extérieur dans le sens radial sur la face frontale de l'arbre 1 et, par exemple, d'arrêter le pied d'ailette à l'encontre d'un déplacement axial au milieu de sa hauteur. Toutefois, cela nécessiterait une rainure plus compliquée dans le pied d'ailette et, par suite, cela exigerait plus de travail. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif pour assurer la fixation des ailettes de turbo-machines, en particulier de turbines, disposées dans des rainures axiales d'un arbre, comportant des segments d'arrêt fixant les ailettes à l'encontre d'un déplacement axial, séparés suivant une surface cylindrique', logés dans une rainure de verrouillage ménagée dans une face frontale de l'arbre et comportant des découpes à l'arrière dont l'une penètre dans le pied de l'ailette, caractérisé en ce que les segments d'arrêt (I9,21) peuvent autre introduits individuellement par une ouverture longitudinale (4) dans la rainure de verrouillage (3) et, dans cette rainure de verrouillage (3), peuvent tre glissés dans le sens de la circonférence l'un sur l'autre, ou l'un contre l'autre, pour former dans la rainure (3) un ancrage réciproque en parfait emboStement. 2.- Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que les segments d'arrêt (I9,21) ont une longueur correspondant au moins à l'intervalle t entre deux rainures axiales (5), ou un multiple entier de celui-ci. 3.- Dispositif suivant revendication 1 caractérisé en ce que les segments d'arrêt (19,21) ont entre eux des longueurs différentes. 4.- Dispositif suivant revendication 1 caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de fermeture popr la fixation des segments d'arrêt (I9,21). 5.- Dispositif suivant revendication 4 caractérisé en ae que les moyens de fermeture comprennent deux pièces (23,25) que l'on peut glisser successivement l'une au-dessus de l'autre, ou l'une à coté de l'autre, par une ouverture longitudinale (4) dans la rainure de verrouillage (3), et une cale (27) qui peut gtre glissée entre celles-ci, laquelle prévoit un ancrage en parfait èmboitement des deux pièces (23,25) dans la rainure (3) 6.- Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la cale (27) est fixée dans sa position par les lèvres (24,26) recourbées des pièces (23,25) et/ou par soudage (29) 7.- Dispositif suivant revendication 5 caractérisé en ce que les segments d'arrêt (19,21) et les pièces (23,25) ont une section en L.