Brevet FR2466610A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne des machines rotati- ves et plus spécifiquement des plaques latérales d'assem- blagesde rotor à aubes ou palettes Les principes ont été développés dans le domaine des moteursà turbine à gaz en vue d'une utilisation dans les parties turbine de ces moteurs, mais ont une applicabilité plus large à d'autres types de machines rotatives. Des moteurs à turbine représentatifs utilisant des plaques latérales du type général décrites,ici sont illustrés dans les brevets US numéro 3 096 074 et 4 019 833. Dans de telles structures une pluralité d'aubes de rotor s'étendent vers l'extérieur depuis un disque de support au travers du parcours des gaz de travail. Chaque aube a une partie racine s'engageant dans le disque de support dans une fente essentiellement axiale de géométrie complexe. Un petit espace à l'interface entre la partie racine de l'aube et le disque est prévu pour permettre l'assemblage de l'aube dans la fente du disque. Sous l'efredes forces centrifuges d'un moteuren fonctionnement, l'aube est pressée vers l'extérieur dansla fente jusqu'à un point de serrage. Indésirablement, l'espace à l'interface devient suffisamment grand pour iffluire la fuite de gaz au travers de celui-ci avec une diminution résultante des performances du moteur. Des plaques latérales en forme de disque sont habituellement prévues pour recouvrir les interfaces entre les aubes et les disques pour empêcher de telles fuites. Les plaques latérales réalisent la fonction supplémentaire de maintenir axialement les parties racines des aubes dans les fentes correspondantes. Dans les structures des deux brevets US mentionnés ci-dessus, des plaques latérales en une pièce sont utili- sées. Divers moyens d'attaches maintiennent les plaques latérales contre le disque du rotor.Malgré l'existence des structures de ce type ci-dessus, des perfectionnements aux plaques latérales et aux structures d'attache corres- pondantes sont continuellement recherchés. Selon la présente invention, une plaque latérale en une pièce d'un assemblage de rotor comprend un certain nombre d'arrêtoirs disposés pour venir axialement en par superposition - 2 - engagement/avec une pluralité d'arrêtoirs de disques corres- pondan% pour maintenir la plaque latérale terminale contre le disque sans utiliser les moyens habituels tels que des écrous ou des rivets. Une première caractéristique de l'invention est la partie recouvrant la racine de la plaque latérale qui est élastiquement déformable contre le disque du rotor pour permettre une rotation relative dela plaque latérale par rapport auxarrêtoirs du disque à l'assemblage. Chacun des arrêtoirs du disque a une surface qui fait axialement face au plan médian du disque. Chacun des arrêtoirs de la plaque latérale comprend une surface faisant face vers l'extérieur qui peut être alignée par rotation avec la surface de l'arrêtoir correspondant du disque. Dans la structure assemblée les surfaces opposées des arrêtoirs de l'aube et du disque sont en engagement par superposition. Dans au moins un mode de réalisation une ou plusieurs chevilles pénètrent dans les arrêtoirs du disque et de l'aube pour empêcher la rotation relative du disque et de la plaque latérale dans l'état entièrement assemblé. Dans d'autres modes de réalisation de l'inven- tion unanneau de serrage engage les arrêtoiiz du disque pour empêcher la rotation relative du disque et de la plaque latérale. La région externe de la partie de recou- vrement de la plaque latérale dans l'assemblage vient en contact avec h paroi latérale correspondante du disque. La région interne de la partie de recouvrement de la plaque latérale de l'assemblage,est écartée de la paroi latérale du disque. Dans au moins un mode de réalisation la paroi latérale correspondante du disque est effilée vers l'intérieur pourjP ecartement requis entre le disque et la région interne de la partie de recouvrement de-la plaque latérale. Un avantage principal des assemblages de rotors réalisésselon la présente invention réside en ce qu'on évite l'utilisation d'écrous oude]riets fixant les plaques latérales aux disques. La plaque latérale est maintenue fermement contre la paroi latérale du disque par engagement par superposition des arrêtoirs du disque -3 - et de la plaque latérale. L'écartement de la région interne de la partie de recouvrement de la plaque latérale de la paroi latérale du disque du rotor permet la déformation de la plaque latérale et la rotation reMive de celle-ci par rapport aux arrêtoirs du disque à l'assemblage. La déformation de la partie de recouvrement de la plaque latérale à l'assemblage est dans les limites élastiques de la matière de la plaque latérale, de sorte que les surfaces axiales de l'arrêtoir du disque et de l'arrêtoir correspondant de laplaque latérale sont disposées en apres libération engagement par superposition/de la pression installée sur la plaque latérale. Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une vue frontale simplifiée d'une partie d'un assemblage de rotor, des parties localisées d'une plaque latérale de recouvrement de l'aube êtant éclatées pour révéler la fixation des aubes de rotor au disque du rotor; la figure 2 est une vue en coupe prise au travers de l'assemblage de rotor montrant une plaque latérale installée en position contre le disque du rotor. les figures 3A, 3B et 3C monrent sous forme schématisée simplifiée les étapes d'assemblage de la plaque latérale sur le disque du rotor, et la figure 4 est une vue simplifiée en perspective d'une partie d'assemblage de rotor montrant une autre structure de verrouillage pour empêcher la rotation relative de la plaque latéraleYdu disque. L'appareil réalisé selon les principes de la présente invention est reconnu comme ayant une utilité dans la partie turbine d'un moteur à turbine à gaz. Les principes sont décrits en rapport avec un mode de réalisation de turbine bien que cesprincipesaentune applicabilité plus large à d'autres machines rotatives en général. L'assemblage 10 de rotor de la figure 1 est constitué par un disque de rotor 12 comprenant une pluralité de fente 14 de fixation des aubes, écartées circonférentiellement autour de sa périphérie 16. Une pluralité d'aubes de rotor -4- 18 de même nombre que le nombre des fentes de fixa- tions'étendent vers l'extérieur depuis le disque. Chaque aube a une partie racine 20 qui s'engage dans une fente 14 correspondante et une partie plate-forme 22. Comme on peut le voir, les plate -formes 22 sont écartées vers l'extérieur depuis la périphérie du disque par les parties rétrécies allongées 24 des aubes. Dans une partie turbine, les aubes du rotor peuvent typiquement être refroidies et comportent des cavités creuses 26. De l'air de refroidi- sement est amené dans les cavités par les conduits 28 par la racine et les parties rétrécies des aubes. Une chambre d'amenée d'air de refroidissement 30 est formée à la base de chaque fente de fixation entre la partie racine de l'aube et le disque. Une plaque latérale 32 en une pièce recouvre les interfaces 34 entre les racines des aubes et le disque et recouvre les espaces 36 entre des aubes adjacentes en-dessous des plate-formes des aubes. La plaque latérale est pressée par ressort contre le disque en un joint du type bayonette. Chaque plaque latérale comprend une pluralité d'arrêtoirs 38 s'étendant vers l'intérieur. Chaque arrêtoir comprend une surface 40 regardantaxiale- ment. Le disque comprend un bras 41 cylindrique s'étendant latéralement et une pluralité d'arrêtoirs 42 dont le nomb- re est égal à celui des arrêtoirs -de la plaque latérale s'étendant vers l'extérieur depuis le bras. Chaque arrêtoir de disque comprend une surface 44 regardant axialement qui s'oppose à la surface 40 de l'arrêtoir correspondant de la plaque latérale. Dans le mode de réalisation repré- senté, le dispositif de verrouillage tel qu'une chevil- le ou un rivet 46 pénètre les arrêtoirs du disque et de la plaque latérale pour empêcher une rotation relative entr'eux. Quatre de ces chevilles sont reconnues comme étant adéquates pour la plupart des modes de réalisation, -bien queicomme il sera expliqué ultérieurement, certains modes de réalisation peuvent ne pas nécessiter de telles chevilles antL-, otation. Des anneauKd'étanchéité 48 et sont disposés latéralement par rapport à la plaque latérale pour réaliser une étanchéité avec les éléments -5adjacents du moteur. La plaque latérale,en outre,comprend des orifices 52 pour l'amenée de l'air de refroidissement dans chacune des chambres 30. Une partie de l'assemblage de rotor est montrée en section dans la figure 2. Le disque 12, la plaque laté- rale 32 et une des aubes 18 sont montrés. Un élément annulaire 54 de l'assemblage de stator du moteur s'étend entre les anneaux d'étanchéité 48 et 50 de l'assemblage de rotor. Une plaque latérale 32A de structure similaire est représentée sur le côté opposé du disque. Le disque du rotor comprend un plan médian axial A. Les surfaces 44 disposées axialement des arrêtoirs 42 font face vers ce plan médian. Le disque en outre a une surface cylindrique 56 faisant face radialement vers l'intérieur à un endroit à l'intérieur de la fente de fixation 14. Une surface latérale 58 est effilée en section en s'écar- tant du plan médian du disque à la périphérie. Par conséquent, la partie stator recouvrant la racine de la plaque latérale est écartée du disque à la partie 62 radialement à l'intérieur de celui-ci. La partie 64 radia- lement à l'extérieur bute contre la surface latérale effilée du disque et des racines de l'aube du rotor. Selon une autre possibilité, le disque 12 peut comprendre une rainure disposée circonférentiellement sur la surface latérale à la périphérie pour écarter la partie interne 62 de la plaque latérale de la surface latérale du disque, ou la plaque latérale elle-même peut être entourée pour avoir une géométrie correspondante. La plaque latérale 32 en outre comprend une partie annulaire 66 comportant une surface cylindrique 68 faisant face radialement vers l'extérieur. Lors de l'in- stallation, la surface 68 faisant face vers l'extérieur de la plaque latérale et la surface 56 faisant face vers l'intérieur du disque sont en engagement par superposi- tion. Des forces de fixament radiales peuvent être exercéespar le disque sur la plaque latérale à la surface 56. Similairement, lors de l'installation de ces surfaces opposées du disque 44 et les arrêtoirs 42 sont en enga- gement par superposition, maintenant donc la plaque laté- -6- rale axialement contre le disque sans utilisation d'écrous ou des rivets à travers du disque. Une technique pour installer la plaque latérale 32 est permise par la structure décrite et est représentée dans les figures schématiques 3A, 3B et 3C. La plaque latéra- le 32 est refroidie radialement pour réduire le diamètre deJa surface circonférentielle 68 pour atteindre un diamè- treinférieur au diamètre de la surface 56. La plaque latérale est disposée contre le disque comme il est montré dans la figure 3A. Une force latérale F est appliquée contre la plaque latérale provoquant la déformation élastique de la plaque latérale contre le disque comme il est montré dans la figure 3B. Dans cette position, les arrêtoirs du disque et les arrêtoirs de la plaque latérale ne sont pas en engagement et on peut tourner la plaque latérale pour amener les surfaces 44 du disque et les surfaces 40 de la plaque latérale en alignement circonfé- rentiel. La force S est libérée et on permet à la plaque latérale de retourner à sa température en équilibre avec celle du disque du rotor. A I'équilibre, les surfaces circonférentielles 56 et 68 sont en engagement par super- position et les surfaces axiales 40 et 44 sont en engage- ment par superposition. Dans certains modes de réalisation on peut souhai- ter ajouter des chevilles anti-rotation aux arrêtoirs du disque. Dans d'autres modes de réalisation le frottement de l'engagement par superposition entre la plaque latérale et le disque peut être suffisant pour empêcher la rotation pendant le fonctionnement d'un moteur o l'assemblage de rotor est installé. Une autre technique capable d'empêcher la rotation relative est représentée dans la figure 4 montrant en perspective des parties du disque 12 du rotor et de la plaque latérale 32. Dans ce mode de réalisation lé bras 41 comprend un rebord 70 s'étendant vers l'intérieur. Un anneau de verrouillage 72 comprenant une pluralité d'arrêtoirs 74 dont le nombre est égal au nombre d'arrêtoirs 42 du disque estfixé au rebord 70 par un moyen de fixation tel que des É,ets76. Les arrêtoirs 74- de l'anneau de verrouil- lage forme un verrou avec les arrêtoirs 42 du disque et les -7- arrêtoirs 38 de la plaque latérale pour empêcher une rotation relative des éléments. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art à l'assemblage de rotor qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. "original" 2466610 -8- REVENDICATIONS 1. Assemblage de rotor d'un type comprenant un disque de rotor (12) et une pluralité d'aubes (18) de rotor s'étendant vers l'extérieur depuis celui-ci, chacune de ces aubes ayant une partie racine (20) s'engageant dans une fente (14) cor- respondante à la périphérie du disque, caractérisé par une plaque latérale (32) en une pièce recouvrant les fentes et les parties racines engagées dans ces fentes, cette plaque latérale comportant une pluralité d'arrêtoirs (38) s'étendant vers l'intérieur chacun ayant une surface regardant vers l'extérieur (40) et, une pluralité d'arrêtoirs (42) de nombre identique au nombre d'arrêtoirs de la plaque latérale, cha- que arrêtoir ayant une surface (44) faisant face vers l'in- térieur en engagement par superposition avec l'une des sur- faces d'arrêtoirs de la plaque latérale (32)regardant vers l'extérieur, maintenant la plaque latérale fermement contre le disque (12), cette plaque latérale étant élastiquement déformable contre le disque pour permettre aux arrêtoirs du disque et de la plaque latérale d'être amenés dans cet enga- gement par superposition. 2. Assemblage de rotor comprenant un disque de rotor (12) formé autour d'un plan médian axial (A) et comprenant une pluralité de fentes de fixation (14) écartées circonféren- tiellement autour de la périphérie du disque de rotor, une pluralité d'aubes (18) de rotor de nombre égal à celui des fentes de fixation (14), chaque aube (18) s'étendant vers l'extérieur depuis chaque fente de fixation (14) et compre- nant une racine (20) verrouillée dans cette fente (14); et une plaque latérale (32) en une pièce recouvrant les fentes (14) de fixation et les racines (20) de l'aube (18) en enga- gement d'un côté du disque, caractérisé par une paroi laté- rale (58) dans la zone des fentes de fixation qui est effi- lée en s'écartant du plan médian à la périphérie du disque, une surface cylindrique (56) faisant faèradialement vers l'intérieur à un endroit radialement à l'intérieur de la surface latérale (58) et des fentes de fixation (14), un bras cylindrique (41) s'étendant latéralement par rapport au dis- que (12) à un endroit à l'intérieur de cette surface cylin- drique (56) faisant face vers l'intérieur et comprenant une -9- pluralité d'arrêtoirs (42) s'étendant radialement vers l'extérieur, chaque arrêtoir (42) comprenant une surface axiale (44) faisant face au plan médian (A); ladite plaque latérale (32) comprenant une partie annulaire comprenant une surface cylindrique (68) faisant face radialement vers l'extérieur en engagement par superposition avec la surface cylindrique (56) faisant face vers l'intérieur du disque (12), une pluralité d'arrêtoirs (38) écartés circonféren- tiellement de nombre égal à celui des arrêtoirs (42) du dis- que (12) et s'étendant radialement vers l'intérieur de la partie annulaire, chaque arrêtoir (38) ayant une surface (40) regardant axialement en engagement par superposition avec la surface (44) regardant axialement de l'arrêtoir (42) correspondant du disque (12), et une partie de recouvrement (60) comprenant une surface opposée au disque (12) qui est écartée à sa partie radialement interne de la surface (58) correspondante effilée du disque pour permettre la déforma- tion de la partie de recouvrement (60) contre cette surface correspondante lors de l'engagement des arrêtoirs (38) de la plaque de recouvrement avec les arrêtoirs (42) du disque (12). 3. Assemblage de rotor selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de verrouillage positif pour empêcher la rotation relative entre la plaque latérale (32) et le disque (12). 4. Assemblage de rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un anneau de verrouillage (72) fixé au bras cylindrique (41), cet anneau ayant une pluralité d'arrêtoirs (74) s'étendant vers l'extérieur adap- tés pour s'étendre entre les arrêtoirs (38) adjacents de la plaque latérale (32) pour empêcher une rotation relative entre la plaque latérale (32) et le disque (12). 5. Assemblage de rotor selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage pour empêcher la rotation relative comprend au moins une cheville (46) qui pénètre l'un des arrêtoirs (42) du disque (12) et l'arrêtoir la (38) correspondant de/plaque latérale (32).