Brevet FR2519692A1 — publié le 19830718

Dispositif de verrouillage axial d'aubes de turbines et de compresseurs. L'invention concerne un dispositif de verrouillage axial d'aubes de turbines et de compresseurs, les aubes étant verrouillées radialement par leur pied dans des rainures axiales prévues dans la jante du disque de rotor, et axia- lement par des moyens de verrouillage coopérant avec les pieds d'aubes et le disque de rotor. De nombreux dispositifs de verrouillage axial d'aube né- cessitent un usinage assez complexe soit de la jante, soit. du pied d'aube et quelquefois des deux Généralement, on prévoit sur la face amont du disque et perpendiculairement à celle-ci des dents munies de gorges Des pièces de ver- rouillage sont disposées dans les gorges contre le pied d'aube pour empêcher les mouvements axiaux. Le brevet français 1 037 572 décrit un dispositif relati- vement simple, dans lequel le pied d'aube est prolongé en amont par un talon dans la semelle duquel est usinée, pa- rallèlement à la face du disque, une gorge triangulaire dissymétrique Le disque de rotor porte sur sa face amont une bride axiale La surface latérale supérieure de la bride est munie d'une gorge triangulaire dissymétrique, inverse de celle prévue dans le talon Lorsque l'aube est en place dans sa rainure, on introduit dans l'espace com- pris entre les deux gorges une pièce de verrouillage ap- proximativement parallélépipédique prolongée à ses extré- mités longitudinales par une partie de faible épaisseur formant des languettes que l'on recourbe contre les faces du talon d'aube Les déplacements axiaux, tant vers l'aval que vers l'amont, sont empêchés par la coopération des faces correspondantes des gorges avec la pièce de ver- rouillage. Ce dispositif fait appel à des aubes à talon et à un disque de rotor à bride, éléments coûteux tant du point de vue de l'usinage que du poids De plus, l'élément de verrouillage, lui-même coûteux, doit être considéré comme une pièce consommable, du fait que, pour retirer une aube, on doit obligatoirement déplier au moins une des parties rabattues du montage Les allongements en dehors du domaine élastique dûs au rabattement et dé- pliage successifs d'au moins une partie rendent dange- reux pour un nouvel usinage l'emploi des pièces de ver- rouillage décrites dans le brevet 1 037 572. L'invention se propose de réaliser à partir d'aubes sans talon et d'un disque de rotor classique, c'est-à-dire ne comportant pas d'appendice compliqué autre que celui né- cessaire au maintien axial des aubes, un dispositif de verrouillage utilisant des surfaces d'usinage simple, et moins coûteux en pièces de rechange pour la maintenance. Selon l'invention en effet le dispositif comporte au moins une portée conique prévue sur le bord de la jante du disque de rotor, le plus grand rayon de la portée étant au moins égal au rayon de la circonférence passant par le fond des rainures axiales de maintien des aubes, 'une entaille prévue dans la partie inférieure et à une extrémité du pied d'aube située du côté de la portée conique, l'axe de l'entaille étant parallèle au plan du disque; et des moyens de verrouillage comprenant une pièce de verrouillage conformée de manière a coopérer, d'une part, avec l'entaille du pied d'aube et, d'autre part, avec la portée conique. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure l représente en perspective une partie d'un disque de rotor comportant un dispositif de verrouil- lage d'aube selon l'invention. La figure 2 montre en perspective un pied d'aube et une pièce de verrouillage. La figure 3 est une vue en coupe radiale par III-III de la figure 1. Un disque 1 de rotor de turbine ou de compresseur com- porte (figure 1), de manière connue, dans sa jante 2, des rainures axiales de maintien 3, en queue d'aronde L'aube 4 présente un pied 5 de forme sensiblement complémentaire de celle de la rainure 3 Selon la forme de réalisation du dispositif de verrouillage représenté, on usine sur les bords de la jante 2 une portée 6 conique faisant, par exemple, par rapport au plan du disque de rotor un angle de l'ordre de 40 à 45 e Le plus grand rayon 61 de la portée est au moins égal au rayon 62 de la circonférence passant par les fonds des rainures axiales de maintien des aubes Les extrémités amont et aval des pieds d'aube, sont dégagées de la rainure 3 et surplombent au moins en partie la portée conique. La partie inférieure du pied d'aube 5 (figure 2) porte, à au moins une de ses extrémités, une entaille 7, 8 d'axe parallèle au plan du disque du rotor à la périphérie du- quel elle est fixée Cette entaille a une section droite en forme de triangle rectangle isocèle dont un des côtés de l'angle droit est parallèle à une génératrice de la portée conique 6. Une pièce de verrouillage 9, parallélépipédique rec- t Angle, vient s'insérer entre la portée 6 et l'entaille correspondante 7, 8 et est maintenue longitudinalement par des languettes 10, 11 qui sont rabattues contre le pied d'aube. Selon la réalisation particulière représentée, des lan- guettes sont formées par les extrémités d'une lame 12 de longueur supérieure à celle de la pièce de verrouillage, maintenue dans une fente longitudinale de la pièce de verrouillage 9 La lame a une largeur supérieure à la profondeur de la fente, et, de ce fait, la partie de lame saillant longitudinalement, vient se loger dans une fente 13 correspondante prévue dans le côté de l'entaille pa- rallèle à la portée 6. Selon une autre forme de réalisation, les fentes dans la pièce de verrouillage et dans l'entaille sont remplacées par des gorges demicirculaires qui définissent un canal cylindrique dans lequel on introduit un jonc dont on rabat les extrémit&s contre le pied d'aube et la pièce de verrouillage. Ces lame ou jonc ont une double fonction: empêcher les déplacements longitudinaux de la pièce de verrouillage et maintenir cette pièce en place contre la portée et le pied d'aube lorsqu'elle n'est plus soumise à la force centrifuge. Selon l'exemple de réalisation représentée, on a prévu un décrochement 14 entre le bord de la portée conique 6 et les faces radiales 15 et 16 de la jante, afin d'éviter que la corrosion de contact ne fasse une empreinte sur la jante du disque. Le souci d'éviter la corrosion de contact serait compa- tible avec une variante o la' portée conique 6 serait raccordée aux faces radiales 15 et 16 de la jante par un congé, ce qui présenterait en outre l'avantage d'éviter les concentrations de contraintes. L'usinage-de portées coniques sur les bords de la jante a pour conséquence la création d'un coefficient de forme très favorable du comportement du disque en fatigue d'o il résulte une réduction des risques de criques de fa- tigue en bordure de la jante. La mise en place de l'aube et de son verrouillage s'opère comme décrit ci-après. On glisse axialement le pied d'aube 5 dans la rainure 3 en laissant dépasser largement d'une des faces du disque et de la portée la partie de pied portant l'entaille 7 ou 8 On introduit la pièce de verrouillage 9 dans l'en- taille de manière que la lame 12 pénètre dans la fente 13 On pousse alors le pied d'aube dans la rainure jus- qu'à ce que la pièce de verrouillage s'applique contre la portée 6 On rabat les extrémités 10 et 11 de la lame contre le pied d'aube en direction du disque On intro- duit dans l'autre entaille une deuxième pièce de ver- rouillage munie de sa lame 12 et on fait glisser l'en- semble contre la portée On immobilise enfin l'ensemble en place dans l'entaille, par rabattement des extrémités contre le pied d'aube. Le dispositif prévu avec deux pièces de verrouillage amo- vibles permet la mise en place ou le démontage de l'aube à partir d'une face ou de l'autre du disque. Il faut noter qu'en cas de démontage, la pièce de ver- rouillage 9 est réutilisable a plusieurs reprises. Seule la lame 12 doit être changée pour un nouveau montage La seule pièce qui doit être rebutée est une pièce de faible valeur, puisqu'il s'agit d'un morceau de tôle rectangulaire plan. Selon une autre méthode de montage, une des pièces de verrouillage est placée dans l'entaille du pied d'aube o elle est maintenue par la lame 12 Le pied d'aube est ensuite poussé dans la rainure 3 L'aube doit alors être obligatoirement introduite à partir d'une face définie du disque du rotor. Lorsqu'une telle méthode de montage ou de démontage est acceptable, la pièce de verrouillage peut être fixée à demeure et d'origine dans l'entaille ou peut être cons- tituée par une partie saillante prévue lors de l'usinage du pied d'aube Le dispositif ne comporte plus alors qu'une seule pièce de verrouillage amovible REVENDICATIONS 1 Dispositif de verrouillage axial d'aubes de turbines et de compresseurs, les aubes étant verrouillées radia- lement par leur pied dans des rainures axiales de main- tien, prévues dans la jante du disque de rotor et axia- lement par des moyens de verrouillage coopérant avec les pieds d'aube et le disque de rotor, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins une portée conique ( 6) prévue sur le bord de la jante du disque de rotor, le plus grand rayon ( 61) de la portée étant au moins égal au rayon ( 62) de la circonférence passant par les fonds des rai- nures axiales de maintien-des aubes; une entaille ( 7, 8) prévue dans la partie inférieure et à une extrémité du pied d'aube située du côté de ladite portée conique, l'axe de l'entaille étant pa- rallèle au plan du disque; des moyens de verrouillage comprenant une pièce de verrouillage ( 9) conformée de manière à coopérer, d'une part, avec l'entaille du pied d'aube et, d'au- tre part, avec la portée conique ( 6). 2 Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entaille ( 7, 8) présente une sec- tion droite en forme de triangle rectangle isocèle, l'un des côtés de l'angle droit étant parallèle à une généra- trice de la portée conique ( 6). 3 Dispositif de verrouillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la portée conique ( 6) fait un angle compris entre 40 et 45 par rapport au plan du disque de rotor. 4 Dispositif de verrouillage selon l'une des revendica- tions 1 à 3, dans lequel les moyens de verrouillagesont constitués d'au moins une pièce parallélépipédique rec- tangle, caractérisé en ce que la pièce de verrouillage ( 9) comporte dans une de ses faces, une fente longitudi- nale recevant une lame ( 12) de largeur supérieure à la profondeur de la fente, la partie de lame saillant de la surface de la pièce de verrouillage coopérant avec une fente longitudinale prévue dans le côté de l'entaille du pied d'aube parallèle à une génératrice de la portée conique. Dispositif de verrouillage selon l'une des revendica- tions 1 & 3, caractérisé en ce que la pièce de verrouil- lage ( 9) comporte dans une de ses faces une gorge demi- circulaire, correspondant à une gorge demi-circulaire prévue dans le côté de l'entaille du pied d'aube paral- lèle à une génératrice de la portée conique, ces deux gorges définissant un canal cylindrique dans lequel est enfilé un jonc dont les extrémités sont rabattues sur le pied d'aube et la pièce de verrouillage. 6 Dispositif de verrouillage selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la portée co- nique ( 6) est séparée de la face radiale ( 15, 16) de la jante par un décrochement ( 14). 7 Dispositif de verrouillage selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'une pièce de ver- rouillage ( 9) est solidaire du pied d'aube.