Brevet FR2524932A1 — publié le 19831014

Dispositif de retenue axiale de pieds d'aube dans un disque de rotor de turbomachine L'invention concerne un dispositif de retenue axiale de pieds d'aube dans un disque de rotor de turbomachine, par exemple un disque de compresseur sur lequel est suscep- tible d'être fixé un capot avant, les pieds d'aube étant retenus radialement dans des rainures axiales prévues dans la jante du disque, les pieds portant une partie saillante par rapport à la face amont du disque dirigée radialement vers le centre du disque, le disque présentant sur sa face amont un rebord portant une gorge circonférentielle ouverte radialement vers l'extérieur recevant au moins une partie des moyens de verrouillage axial des pieds d'aube. De nombreuses solutions ont été proposées pour retenir axialement les aubes sur les rotors et pour permettre le démontage et le remontage unitaire d'aubes endommagées sans nécessiter une intervention complexe et longue sur l'ensemble du rotor. C'est ainsi que le brevet français 2 028 539 décrit un système de blocage d'aubes et d'étanchéité permettant le refroidissement des pieds d'aube Le disque de rotor porte à sa périphérie des rainures axiales dans lesquelles sont retenus les pieds d'aube. Un rebord de diamètre inférieur à celui déterminé par les fonds des rainures est prévu sur la face amont du disque et comporte une gorge circonférentielle dirigée radialement vers l'extérieur Les pieds d'aube sont munis à leur partie supérieure d'un becquet dans lequel est prévue une rainure transversale dont l'ouverture est dirigée vers le centre du disque Des plaques sont engagées radialement dans la gorge circonférentielle du 2 2524932 disque et dans la rainure des pieds d'aube et sont main- tenues provisoirement par des pinces Lorsque toutes les plaques sont placées, on les positionne par déplacement circonférentiel devant des orifices taraudés, prévus dans le rebord de la gorge, qui reçoivent des boulons destinés à immobiliser les plaques Chaque plaque maintient plusieurs pieds d'aube et forme avec eux un canal annu- laire dans lequel circule le fluide de refroidissement. Pour démonter une aube, on retire le boulon de fixation de la plaque correspondante et on bascule celle-ci vers l'avant pour l'extraire de la gorge, le pied d'aube peut alors glisser axialement vers l'amont dans sa rainure pour se dégager et permettre l'extraction de l'aube. Le brevet français 2 090 105 présente un système ayant des fonctions semblables au précédent Le disque de rotor porte sur sa face aval un rebord dont la gorge circon- férentielle s'ouvre radialement vers l'extérieur Les pieds d'aube portent à leur partie inférieure un épaulement qui appuie contre les branches de segments d'étanchéité en L logées dans la gorge Des segments ae blocage sont placés à l'intérieur des segments en L Une vis de blocage est fixée dans le rebord de la gorge et maintient en position les segments en L et les segments de blocage Des vis de serrage, coopérant avec des filetages prévus dans les segments de blocage, permettent d'agir sur les segments d'étanchéité Le bord de la gorge est crénelé pour permettre l'accès aux vis de serrage Le démontage d'une aube déterminée n'est possible qu'après extraction du segment de blocage et d'étanchéité correspondant Le but principal de ce dispositif n'est pas de simplifier les opérations de changement d'aubes, mais bien plutôt d'assurer l'étanchéité du circuit de refroidissement. Le dispositif, selon l'invention, vise à fournir un 3 2524932 dispositif de retenue axiale des pieds d'aube comportant un nombre restreint d'éléments maintenus par les moyens portés au moins en partie par le capot avant. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemples permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une partie de rotor comportant une première forme de réalisation du dispositif de retenue selon l'invention. La figure 2 est une vue selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue selon III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 d'une autre forme de réalisation des demi-anneaux. La figure 5 est une vue en coupe axiale d'une partie de rotor comportant une deuxième forme de réalisation du dispostif de retenue. La figure 6 est une vue selon VI-VI de la figure 5. La figure 7 est une vue en coupe axiale d'une partie de rotor comprenant une troisième forme de réalisation du dispositif de retenue. La figure 8 est une vue selon VIII-VIII de la figure 7. La figure 9 est une vue selon IX-IX de la figure 7. La figure 1 représente une coupe axiale d'une partie d'un rotor. 4 2524932 La jante du disque de rotor 1 porte des rainures axiales dans lesquelles sont retenues radialement les pieds 2 des aubes 3. Un capot avant 4 est fixé sur la face amont du disque dans le prolongement des plateformes 5 d'aube. Les pieds d'aube portent sur leur extrémité amont, une partie 6 ou becquet, saillante par rapport à la face du disque et dirigée radialement vers son centre Ce becquet a pour but d'empêcher directement ou indirectement le mouvement axial de l'aube. Selon l'exemple représenté figures 1 et 5, le becquet 6 s'étend sur la hauteur du pied et son extrémité inférieure est au même rayon que la partie inférieure du pied d'aube ou a un rayon légèrement plus grand Ce becquet présente dans un plan radial une rainure transversale 7 dont le bord aval est dans le plan de la face 8 du disque lorsque l'aube est en place Cette forme de becquet permet la mise en place de l'aube par la face aval ou amont du disque. Dans l'exemple représenté figure 7, le becquet 9 se prolonge au-dessous du plan de la partie inférieure du pied et vient s'engager contre la face amont 8 du disque en empêchant le déplacement axial de l'aube de l'amont vers l'aval. La face amont 8 du disque (Fig 1) présente un rebord 10 dans lequel est prévue une gorge circonférentielle 11 ouverte radialement vers l'extérieur recevant au moins une partie des moyens de verrouillage axial des pieds d'aube. Le capot avant 4 porte un élément fixé intérieurement se présentant sous forme d'une virole cylindrique 12 à 2524932 l'extrémité libre de laquelle est prévue au moins une autre partie des moyens de verrouillage coopérant directement ou indirectement avec les becquets 6 des pieds d'aube. La partie des moyens de verrouillage coopérant avec la gorge 11 est constituée d'au moins deux portions d'anneau 13, 14 La longueur du segment annulaire formé par les portions d'anneau mis bout à bout est inférieure d'au moins une largeur de rainure axiale par rapport à la longueur de circonférence d'un anneau complet. L'ouverture ainsi obtenue, entre les extrémités des por- tions ou segments d'anneau 13, 14 lorsque les autres extrémités ou les extrémités des segments intermédiaires sont en contact, peut, par coulissement circonférentiel de l'ensemble, être amenée devant n'importe quelle rainure axiale dont l'aube est à changer. Les figures 1 à 3 montrent une réalisation particulière des segments d'anneau 13 et 14 se présentant sous la forme de portions de bague cylindrique limitée par deux colle- rettes radiales La section affecte l'aspect d'un U à branches inégales dont la largeur correspond à celle de la gorge circonférentielle 11 Afin de faciliter le coulisse- ment, le fond de la gorge comporte une portée 16, circu- laire sur laquelle repose la paroi intérieure cylindrique 17 des portions de bague La branche la plus longue de la section en U correspond à la collerette la plus large 18. Ses dimensions sont approximativement égales à la profon- deur et à la largeur de la rainure 7 formée dans le becquet 6, de manière à pouvoir se placer entre la face amont 8 du disque et dans la rainure 7 du becquet La branche la plus courte correspond à la collerette la moins large 19 et sa hauteur est au plus égale à la profondeur 6 2524932 de la gorge circonférentielle 11 limitée à la surface de la portée 16. Les moyens de verrouillage portés par le capot 4 sont formés par une virole cylindrique 12, coaxiale au disque de rotor, dont le bord libre 20 porte deux doigts 21 disposés diamétralement De préférence, ces doigts ont une même largeur, approximativement égale à une demi-largeur de rainure axiale Lorsque le voile radial 22 de fixation du capot est fixé sur le disque de rotor, la hauteur des doigts 21 est telle que chacun vient se placer entre les bords des segments 13, 14, et plus précisémement entre les bords des collerettes 18 de deux segments voisins Dans cette position les segments 13 et 14 laissent à chaque extrémité un jeu 15 (voir fig 3) égal (ou légèrement supérieur) à la moitié de la longueur périphérique du pied d'aube La figure 3 montre en coupe selon III-III de la figure 1 un doigt 21 en place entre les segments 13, 14 verrouillant circonférentiellement ceux-ci. La virole coaxiale peut être remplacée par une bride radiale intérieure comme repéré, par exemple, en 27 et 34 des figures 5 et 7. La figure 4 montre une autre forme de réalisation des extrémités des segments 13, 14, présentant dans leur bord supérieur une entaille rectangulaire 23 Les dimensions de cette entaille sont telles que, lorsque les deux segments 13, 14 sont amenés bout a bout dans la gorge circonféren- tielle 11, les entailles des deux extrémités non adjacen- tes dégagent totalement la partie inférieure de la rainure axiale de retenue radiale d'une aube, ou permettent au moins le passage du becquet 6 Cette forme de réalisation autorise, entre les extrémités du bord inférieur des segments 13, 14, une ouverture 15 de largeur moitié par 7 2524932 rapport à des bords droits avec pour conséquence une meilleure tenue des segments dans la gorge. Une autre forme de réalisation des segments 13, 14 est représentée figures 5 et 6 Les segments forment un anneau a peu près fermé La collerette la plus large 18 est découpée de manière à présenter des dents 24 sur son bord extérieur La distance entre deux dents voisines corres- pond a la distance entre deux rainures axiales Par cou- lissement des segments dans la gorge circonférentielle 11, on amène les dents 24 soit dans la rainure 7 des becquets 6, soit devant les dents 25 de la jante du rotor Ces positions permettent respectivement de verrouiller ou de déverrouiller toutes les aubes Afin de maintenir les segments dans la position de verrouillage des aubes, ils sont munis de moyens de positionnement formés par des bossages ou des pions 26 qui coopèrent avec une partie des moyens de verrouillage portés par le capot 4 et, plus particulièrement, par une virole coaxiale ou une bride radiale 27 prévue dans le capot, et dont le bord libre présente des logements ou des encoches 28 dans lesquels les bossages ou les pions se placent La fixation du capot sur le disque de rotor verrouille les segments dans le sens circonférentiel. Le verrouillage des segments peut également être obtenu comme dans l'exemple de la figure 1 par des doigts, portés par le capot, venant se placer entre deux ou plusieurs dents des segments ou dans des logements prévus dans la collerette la moins large 19. Une troisième forme de réalisation, montrée figures 7 à 9, est plus particulièrement adaptée à des aubes dont la partie saillante du pied ou becquet 29 se prolonge radialement vers le centre au-dessous du plan de la partie 8 2524932 inférieure du pied d'aube. Cette disposition permet d'empêcher le déplacement axial de l'aube, d'amont vers l'aval dans la rainure par appui de la face aval du becquet contre la face amont 8 du disque de rotor et n'autorise le démontage de l'aube que vers l'amont. Pour permettre le démontage de l'aube, on prévoit dans le bord amont 30 de la gorge circonférentielle 11 et en face des rainures axiales, des indentations 31 formant entre elles des dents 32 constituant une partie des moyens de verrouillage L'autre partie des moyens de verrouillage portée par le capot est également constituée de dents 33 de dimensions et de forme telles qu'elles puissent passer dans les indentations 31 du bord de la gorge 11 et se placer entre les dents 32 dudit bord et la face amont des becquets d'aube 29 Les dents 33 sont formées dans le bord libre d'une virole cylindrique ou d'une bride radiale 34 prévue dans le capot Le verrouillage ou le déverrouillage des aubes s'obtient lors de la mise en place du capot par rotation de celui-ci d'un demi-pas correspondant à la distance entre une rainure axiale et la dent adjacente du disque du rotor On notera que les dents 32 forment des éléments de bride intermédiaire, qui reprennent les efforts sans présenter des épaisseurs trop pénalisantes pour la masse. Les différents modes de réalisation décrits peuvent être appliqués à des aubes dont les pieds sont maintenus dans des rainures axiales inclinées d'amont en aval sur l'axe, comme représenté figure 7 Ce brochage incliné permet un allégement des efforts vers l'amont et autorise une struc- ture plus légère du capot. REVENDICATIONS 1 Dispositif de retenue axiale de pieds d'aube dans un disque de rotor de turbomachine, disque sur lequel est susceptible d'être fixé un capot avant, les pieds d'aube étant retenus radialement dans des rainures axiales prévues dans la jante du disque, les pieds portant une partie saillante par rapport à la face amont du disque, dirigée radialement vers le centre du disque, le disque présentant sur sa face amont un rebord portant une gorge circonférentielle ouverte radialement vers l'extérieur recevant au moins une partie des moyens de verrouillage axial des pieds d'aube, caractérisé en ce que le capot avant ( 4) comporte un élément ( 12, 27, 34) fixé intérieurement, portant a son extrémité libre au moins l'autre partie des moyens de verrouillage coopérant directement ou indirectement avec les parties saillantes ( 6, 29) des pieds d'aube. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage portés par la gorge circonférentielle ( 11) comprennent au moins deux portions d'anneau ( 13, 14) susceptible de se loger dans ladite gorge et entre la partie saillante ( 6) du pied d'aube et la face aval du disque ( 8), de largeur supérieure à la distance séparant le fond de la gorge circonférentielle du fond des rainures axiales, la longueur du segment annulaire formé par les portions d'anneau mises bout à bout étant inférieure d'au moins une largeur de rainure axiale par rapport à la longueur de circonférence d'un anneau complet, les portions d'anneau étant susceptibles de coopérer avec la partie des moyens de verrouillage prévue sur le capot. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce 2524932 que la partie des moyens de verrouillage prévue sur le capot ( 4) est constituée de doigts ( 21) susceptibles de se placer entre les extrémités des portions d'anneau ( 13, 14). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les portions d'anneau ont une section en forme de U à branches inégales, la branche transversale correspondant à un segment cylindrique sus- ceptible de coopérer avec le fond de la gorge circonféren- tielle ( 11), les branches latérales correspondant à des collerettes radiales ( 18, 19), la collerette ( 18) suscep- tible de coopérer avec la rainure transversale ( 7) formée dans la partie saillante ( 6) du pied d'aube étant la plus large et la collerette ( 19) susceptible de coopérer avec le bord aval de la gorge circonférentielle ( 11) étant la moins large. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la collerette la plus large ( 18) des portions d'anneau présente sur son bord extérieur, des dents ( 24), la distance entre deux dents voisines étant égale & la distance entre deux rainures axiales voisines. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la collerette la moins large ( 19) des portions d'anneau porte radialement des moyens de positionnement ( 26) susceptibles de coopérer avec la partie des moyens de verrouillage portée par le capot ( 4). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de positionnement sont constitués par des bossages ( 26) et les moyens de verrouillage portés par le capot ( 4) sont constitués d'encoches ( 28). 8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge circonférentielle ( 11) porte en face des rainures axiales des indentations permettant le passage d'au moins la partie saillante ( 29) des pieds d'aube et en ce que la partie des moyens de verrouillage portée par le capot ( 4) est constituée de dents de forme et de dimensions correspondant approximativement à celles des indentations, susceptibles de s'engager entre les dents ( 32) formées entre les indentations et la face amont des parties saillantes ( 29) des pieds d'aube par rotation d'un demi-pas du capot ( 4). 9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rainures axiales de retenue des aubes sont inclinées sur l'axe d'amont en aval.