Brevet FR2358545A1 — publié le 19780210

L'invention est relative aux dispositifs d'équilibrag & des rotors de machines tournantes axiales et notamment des disques à aubages equipant les compresseurs axiaux de turbo-reacteurs. Ces disques sont en général équilibrés au moyen de masselottes fixées par des organes tels que des rivets ou des boulons dans des zones déterminées voisines du pourtour. Ce mode de fixation rend souvent malaisées les opérations de mise en place ou de changement des masselottes. Mais surtout la rupture en service d'un organe de fixation, suivie de ltéjection dans la veine de la masselotte correspondantes à des conséquences toujours graves et parfois catastrophiques. L'objet de l'invention est un disque de rotor de compresseur à aubes et masselottes d'équilibrage amovibles conçu de telle sorte que les opérations de montage et de retouche des masselottes sont rapides et faciles et que lesdites masselottes sont fixées au disque d'une façon aussi sûre que le sont les aubes. Le rotor de l'invention, du genre dont les aubes ont des pieds prismatiques présentant des faces latérales en contr-dé- pouille relativement au sens de la force centrifuge et sont fixées au disque par insertion de leurs pieds dans des rainures prismatiques de section courante complémentaire à génératrices orientées transversalement ou obliquement au plan du disque, par exemple pa rallèlement à son axe, est caractérisé en ce que, la longueur des rainures étant sensiblement plus grande que celle assignée aux pieds d'aubes, les masselottes d'équilibrage ont elles-mêmes des pieds prismatiques de section courante identique à celle des pieds d'aubes, de telle sorte que chaque masselotte peut être fixée au disque par insertion de son pied dans un espace de rainure non occupé par un pied d'aube. On remarquera que d'une façon générale le mode de fixation de masselottes adopté dans l'invention n'exige aucune augmentation de la masse du disque car, pour satisfaire aux conditions de résistance à l'éclatement, la largeur de la jante dans laquelle sont ménagées les rainures et par conséquent la longueur de celles-ci excède sensiblement la longueur des pieds prismatiques des aubes. En sus des avantages déjà évoqués, ledit mode de fixation facilite grandement le dégrossissage de l'équilibrage statique du fait que les masselottes sont disposées dans les mêmes sections axiales que les aubes. La connaissance des masses desdites aubes permet en effet de déterminer rapidement et sans calculs de correction les masses approchées des masselottes ; la retouche de cellesci su cours des essais d'équilibrage est réduite au minimum. D'autres'dispositions de linvention, relatives en par- ticulier au mode d'arret des masselottes pour empêcher leur glissement dans les rainures, sont évoquées dans la description d'exemples de réalisation qui suit et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une aube, d'un segment de disque, d'une masselotte et d'un organe d'arret selon une première forme de réalisation, les différents organes ou partie d'organes précités étant représentés en position relative préalable à l'assemblage, - la figure 2 est une setion axiale de lwassemblage réalisé, - la figure 3 est une vue de droite dudit assemblage à la même échelle, - la figure 4 est une vue en perspective d'une variante de réalisation de la masselotte des figures 1, 2 et 3, - la figure 5 est une section axiale d'un assemblage conforme à une deuxième forme de réalisation de l'invention, à meme échelle que la figure 2, - la figure 6 est une vue de droite de l'assemblage de la figure 5, - la figure 7 est une vue de dessus de l'assemblage de la figureS, le pied d'aube entant coupé, - la figure 8 est une vue en perspective, à échelle plus grande, de la masselotte représentée dans les figures 5, 6 et 7, - la figure 9 est une section axiale d'un assemblage conforme à'une troisième forme de réalisation de l'invention, à même échelle que les figures 2 et 5, - la figure 10 est une vue de droite de l'assemblage de la figure 9, - la figure 11 est une vue de dessus de l'assemblage de la figure 9, le pied d'aube étant coupé, - la figure 12 est une vue en perspective, à échelle plus grande, de la masselotte représentée dans les figures 9, 10 et 11. Dans ces différentes figures, les organes ou parties d'organes ayant les mêmes fonctions et des formes identiques sont désignés par les mêmes repères numériques affectés le cas échéant des mêmes indices littéraux. Des indices littéraux différents permettent de distinguer les uns des autres les organes ou parties d'organes ayant les mêmes fonctions mais des formes différentes. On considère d'abord les figures 1, 2 et 3 qui montrant une aube 10, un segment de disque de rotor 20 devant porter l'aube, une masselotte d'équilibrage 30 et un jonc 40 d'arrêt de masselotte. La jonction de liailette 11, de l'aube 10 et de son pied 12 est assurée par'une plateforme 13. Après montage de toutes les aubes sur le disque 20, la succession des plateformes 13 constitue la paroi interne de la veine de llétage-considéré. Chaque pied 12 a une forme prismatique et sa surface latérale forme une queue d'aronde aux flancs inclinés 14 ; ceux-ci sont en contre-dépouille relative ment au sens de la force centrifuge. Les faces de jonction des flancs 14 à la plateforme 13 sont des flancs parallèles 15.Autrement dit, la section du pied d'aube peut être considérée, si l'on néglige les arrondis et rainures destinés à faciliter llusinage et le montage, comme constituée par un trapèze aux cotés 14 joint par sa petite base à la section rectangulaire de la plateforme 13 par l'intermédiaire d'un rectangle aux côtés 15. Dans le pourtour 21 du disque 20 sont ménagées des rainures de logement 22 dont la section courante est égale, aux jeux de montage près, à la section courante des pieds 12, de sorte que chaque pied d'aube peut être inséré par glissement (d'amont en aval dans la forme de réalisation représentée) dans la rainure correspondante. Le pourtour 21 est délimité en aval par une couronne externe 23 qui le déborde à la fois vers l'extérieur et vers l'aval. Les rainures 22 sont ménagées dans toute la largeur du pourtour 21 et traversent par conséquent la couronne 23 dans laquelle elles se prolongent vers l'extérieur par des échancrures 24 de même largeur que les sections rectangulaires des pieds 12. On voit plus précisément dans la figure 2 que, une fois montées, les ailettes 10 butent par l'extrêmité aval de leurs plateformes 13 sur une face de la couronne 23. L'arrêt vers l'amont des pieds 12 est assurée par un dispositif du genre connu, par exemple un-anneau de butée, que l'on n'a pas représenté puisque sa description est inutile pour la compréhension de l'invention. L'extrémité aval de chaque pied 12 étant en retrait vers l'amont,par rapport à la plateforme 13 de l'aube, ménage dans la partie aval de la rainure 22 correspondante un espace libre 25. Chaque masselotte 30 est constituée d'un dé paralléXipi- pédique 31 de largeur égale à la partie de section courante rectangulaire du pied 12 correspondant et surmontant un prisme 32 de section courante identique à la section trapézoïdale dudit pied. L'ailette 10 étant en place, la masselotte 30 peut être insérée par glissement d'aval en amont par l'ouverture constituée par le débouché de l'espace 25 et par lléchancrure 24. La masselotte 30 est dimensionnée de telle façon que, lorsqu'elle vient buter, aux jeux de montage près, sur la face aval du pied 12, la face aval 33 du dé 31, en retrait vers l'amont par rapport à la face aval du prisme 32, vient à fleur-du flanc aval périphérique 26 du disque 20. Dans le rebord interne 27 de la couronne 23 est ménagée une gorge 28 de section semi-circulaire et tangente au flanc 26. Dans la face débordante externe du prisme 32 de la masselotte 30 est ménagée une gorge 34 semi-circulaire de diamètre égale à celui de la gorge 28 et tangente à la face 33. Après montage de la masselotte 30, les gorges 28 et 34 forment un orifice circulaire dans lequel on engage un jonc 40 dont une extrémité 41 est déjà cambrée. L'autre extrémité est cambrée après introduction du jonc qui réalise donc un arrêt positif de glissement aval pour la masselotte 30. La figure 4 montre une variante de réalisation 30a de la masselotte, d'un usinage plus simple que celui de la masselotte 30, l'usinage des organes 10, 20 et 40 demeurant inchangé. La face aval 33a du dé 31a vient à fleur de la face aval du prisme 32a et déborde donc du flanc 26 après montage. La gorge 27 est remplacée par un trou 27e permettant l'insertion du jonc 40. On considère maintenant les figures 5, 6, 7 et 8 repré sentant une forme de réalisation 30b de masselotte différente de celle de la masselotte 30 déjà considérée. La forme de l'ailette 10 et du disque 20 est inchangée. Le jonc 40, n'ayant plus de raison d'être, est supprimé. Le dé 31 de la figure 1 fait place à deux ailes 34. Après mise en place de la masselotte 30b, les deux ailes 34 sont écartées à l'aide d'un poinçon de forme pénétrant au travers de l'échancrure 24. Ainsi que le montre en particulier la figure 7, les extrémités écartées assurent la butée de la masselotte 30b contre la couronne 23 de part et d'autre de l'échancrure. On considère enfin les figures 9, 10, 11 et 12 relatives à une troisième forme de réalisation 30c de la masselotte. Le dé 31 est ici remplacé par une barre transversale 35 dont les ailes viennent buter sur la couronne 23 de part et d'autre de l'échadcrure 24. Celle-ci n'est d'ailleurs conservée que pour faciliter le fraisage de la rainure 22. La masselotte 30c ne peut par conséquent être introduite dans la rainure 22 que par le côté du disque 20 opposé à la couronne 23. Toute opération d'extraction ou d'insertion de masselotte exige donc l'extraction de l'ailette correspondante. REVENDICATIONS 1. Rotor de machine tournante axiale à disque porteur, à aubes démontables et masselottes d'équilibrages, du genre dont les aubes ont des pieds prismatiques avec des faces en contre-dépouille relativement au sens de la force centrifuge et sont fixées par insertion des pieds dans des rainures de section prismatique de forme complémentaire ménagées dans le pourtour du disque et à génératrices orientées transversalement ou obliquement au plan moyen du disque, caractérisé en ce que, la longueur des rainures étant sensiblement plus grande que celle assignée aux pieds d'aubes, les masselottes d'équilibrage ont au moins une partie en forme de prisme de section courante identique à celle des pieds et sont fixées chacune par insertion de ladite partie dans un espace de rainure non occupé par un pied d'aube. 2. Rotor selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le pourtour du disque étant délimité d'un côté par une couronne débordant ledit pourtour vers l'extérieur, chaque masselotte est logée antre ladite couronne et le pied d'aube correspondant. 3. Rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures débouchent au travers de la couronne et se prolongent vers l'extérieur par des échancrures découpant ladite couronne et en ce que les masselottes sont conformées pour être introduites par les ouvertures constituées par les orifices de rainures et par les échancrures. 4 Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que, la couronne débordant le flanc de disque -dont elle est solidaire et une gorge étant ménagée dans le bord interne de ladite couronne adjacent audit flanc, un passage transversal est ménagé dans chaque masselotte et disposé de telle sorte que, lorsqu'une masselotte est en place dans la rainure correspondante, ladite gorge et ledit passage coïncident et permettent l'insertion d'un jonc d'arrêt. S. Rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque masselotte comporte une portion déformable venant buter sur la couronne après mise en place de la masselotte et déformation de ladite portion.