Brevet FR2524933A1 — publié le 19831014

DISPOSITIF DE VERROUILLAGE AXIAL D'AUBES DE ROTOR DE TURBINE OU DE COMPRESSEUR L'invention concerne un dispositif de verrouillage axial d'aubes de rotor de turbine ou de compresseur, les pieds d'aubes étant retenus radialement dans des rainures sensiblement axiales prévues à la périphérie du disque, les pieds portant un becquet présentant une rainure transversale ouverte radialement vers le centre du disque, et le disque portant sur sa face amont une gorge circonférentielle ouverte radialement vers la périphérie, les rainures transversales des becquets et de la gorge circonférentielle étant dans un même plan parallèle à la face amont du disque lorsque les aubes sont en place dans les rainures axiales, le bord de la gorge ayant un rayon inférieur à celui défini par les fonds des rainures axiales. On connaît de nombreux dispositifs de verrouillage axial d'aubes qui présentent tous des avantages spécifiques. Géneralement, on recherche la facilité de montage et de démontage et la simplicité de construction. Ainsi, les aubes sont bloquées individuellement par un élément mécanique qui se présente, soit sous la forme d'une pièce dont l'usinage est relativement compliqué et qui est réutilisable, soit sous la forme d'une pièce de forme rudimentaire, déformable et non réutilisable. Le brevet français 2.028.539 décrit un dispositif d'étanchéité, faisant également office de moyens de blocage axial d'aubes, constitué d'éléments mécaniques relativement simples, rigides et réutilisables. Le disque de rotor porte dans la jante des évidements axiaux dans lesquels sont logés les pieds d'aubes, et présente, audessous des évidements, une gorge circonférentielle dont l'ouverture est dirigée radialement vers l'extérieur. Les pieds des aubes présentent à leur partie supérieure un becquet dans lequel est prévue une rainure dont ltouver- ture est dirigée radialement vers le centre du disque. Des plaques latérales sont engagées radialement dans la gorge circonférentielle du disque et dans la rainure des becquets d'aubes et y sont maintenues provisoirement par des pinces.La profondeur de la gorge circonférentielle et la hauteur des plaques sont prévues de manière que celles-ci puissent passer sous le becquet des pieds d'aubes en place dans leurs éléments. Les plaques présentent un pied dans lequel est usinée une ouverture recevant l'extrémité d'un boulon de fixation qui est vissé dans des orifices taraudés prévus dans le rebord de la gorge. Le positionnement des ouvertures en face des orifices taraudés se fait, lorsque toutes les plaques sont installées, par déplacement circonférentiel dans les rainure et la gorge. Les plaques maintiennent les pieds d'aubes et forment avec elles un canal annulaire dans lequel circule le fluide de refroidissement. Les plaques peuvent être extraites de la gorge par retrait du boulon de fixation, deplacement radial et basculement en avant de la face du disque.Un certain nombre de pieds d'aubes sont alors totalement libérés et les aubes correspondantes peuvent être retirées vers l'avant. Ce dispositif a permis une diminution du nombre d'éléments de blocage et une simplification relative de leur usinage, mais nécessite cependant pour leur montage l'utilisation de moyens de maintien provisoire. L'invention a pour objet un dispositif de verrouillage utilisant des plaques latérales présentant une grande simplicité de réalisation, un faible poids et un coat réduit. Il permet, en outre, une protection thermique des pieds d'aubes et assure une bonne étanchéité axiale des rainures. Le dispositif de verrouillage selon l'invention est en effet remarquable en ce qulil est constitué de plaques annulaires, de largeur approximativement égale à la distance séparant le fond de la rainure du becquet d'aube de la gorge circonférentielle, et présentant, sur le bord extérieur, des créneaux dont la profondeur permet le passage des becquets, la distance séparant deux créneaux voisins étant égale à la distance séparant deux rainures axiales voisines, et de moyens de blocage circonférentiel d'au moins une plaque annulaire. Les explications et figures données ci-apres à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente, vue de face, une portion d'un rotor équipé d'un dispositif de verrouillage conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'une portion de rotor, le dispositif de verrouillage étant posi tonné pour le montage des aubes. La figure 3 est une vue correspondant à la figure précédente, le dispositif de verrouillage étant en position de blocage des aubes. La figure 4 représente vue de face une portion de rotor équipée d'un dispositif de verrouillage conforme à l'invention, selon un second mode de réalisation. La figure 5 est une vue selon la coupe V-V de la figure 4. La figure 6 est une vue selon la coupe VI-VI de la figure 5. La figure 7 représente vue en coupe un dispositif de verrouillage selon un troisième mode de réalisation. La figure 8 est une vue partielle en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7. La figure 9 montre vue de face une portion du rotor équipée d'un dispositif de verrouillage selpn un quatrième mode de réalisation. La figure 10 est une vue selon la coupe X-X de la figure 9. Le disque 1 de rotor d'une turbine ou a d'un compresseur (Fig. 1 > présente dans sa jante des rainures 2 axiales susceptibles de recevoir les pieds 3 d'aubes 4 qui y sont retenus radialement. Les aubes comportent un becquet 5, disposé à la partie supérieure amont du pied, dans lequel est prévue une rainure 6 (Fig. 2) transversale ouverte radialement vers le centre du disque. La face amont du disque porte une gorge circonférentielle 7 ouverte radialement vers la périphérie du disque. Les rainures 6 des becquets et la gorge circonférentielle 7 sont prévues de manière qu'elles soient dans un même plan parallèle à la face du disque, lorsque les aubes sont en place dans les rainures axiales. Selon la forme de réalisation représentée, le rayon déterminant le bord annulaire 8 de la gorge 7 est inférieur au rayon 2' déterminé par le fond des rainures 2 axiales. Le dispositif de verrouillage, selon l'invention, est constitué de plaques 9 annulaires de largeur approximativement égale à la distance radiale séparant le fond 10 de la rainure 6 du becquet d'aube du fond 11 de la gorge circonférentielle 7. Ces plaques présentent sur leur bord extérieur des créneaux 12 permettant le passage des becquets et dont la profondeur est au moins égale à la profondeur de la rainure dans le becquet du pied d'aube. La distance,séparant deux créneaux voisins est égale à la distance séparant deux rainures axiales voisines et sera appelée par la suite pas . Le dispositif comporte, en outre, des plaquettes 13, de forme et de dimensions correspondant à celles des créneaux 12 des plaques 9, percées d'un orifice 14 susceptible de recevoir un organe de fixation 15. Selon une forme de réalisation, l'organe de fixation est un rivet coopérant avec un perçage 16. Les perçages 16 traversent de part en part un certain nombre de dents 17 définies entre deux rainures axiales voisines. Les plaques peuvent être bloquées par une ou plusieurs plaquettes fixées dans un créneau médian ou dans des créneaux symétriques par rapport au milieu de la plaque. La longueur de chaque plaque correspond approximativement à un certain nombre de pas (au moins deux), les extrémités des plaques correspondant au fond des créneaux. Le nombre de plaques disposées dans la gorge, extrémités contre extrémités, est prévu pour former une couronne continue. Dans l'exemple représenté sur les figures, les créneaux forment des indentations demi-circulaires. Selon une forme préférée de l'invention, la longueur de chaque plaque est inférieure au plus à un sixième de pas par rapport à la longueur des plaques formant, extrémités contre extrémités, une couronne continue, cette réduction étant également répartie aux deux extrémités. Cette disposition permet par rapprochement de deux plaques contre une troisième d'obtenir un espace d'un demi-pas permettant le déplacement circonférentiel des plaques pour le verrouillage ou le déverrouillage d'une aube ou d'un groupe d'aubes. Une réduction de longueur des plaques moindre d'un sixième de pas, peut être retenue, mais il sera nécessaire pour avoir un demi-pas de débattement de déplacer plus de deux plaques. Lorsque de telles plaques sont fixées sur le disque, elles laissent entre elles des espaces correspondant à la réduction de longueur (par exemple un sixième de pas.) formant une couronne discontinue. Le montage et l'utilisation du dispositif de verrouillage sont les suivants - Les plaques 9 sont mises en position sur le disque (Fig. 2). Leur bord inférieur est inséré dans la gorge circon férentielle 7 du disque. Les créneaux 12 sont disposés en face des rainures axiales 2. - On glisse les pieds 3 des aubes dans les rainures 2 par la face aval du disque. Les becquets 5 des aubes passent dans les ouvertures 12 des créneaux. - On fait glisser circonférentiellement les plaques 9 d'un demi-pas, de façon que les parties pleines viennent se positionner dans la rainure des becquets et sur la face amont du disque en verrouillant axialement l'aube dans sa rainure. - On dispose dans l'ouverture centrale de chaque plaque et face au perçage 16 ménagé dans les dents du disque, une plaquette 13. - On introduit les rivets dans les plaquettes et les perçages correspondants et l'on forme la tête pour assurer la fixation. Selon une seconde forme de réalisation illustrée aux figures 4, 5 et 6, le verrouillage d'au moins une plaque peut s'effectuer au moyen d'une vis à téton 19 introduite dans un perçage fileté 20 ménagé dans le becquet 5. Dans la plaque annulaire 9 on prévoit une encoche 21 pour l'engagement du téton de la vis, qui verrouille ainsi circonférentiellement la plaque 9 dans sa rainure circonférentielle. Pour le blocage de la vis en position de verrouillage, on prévoit une languette frein 22 que l'on recourbe après montage le long du bord 23 du becquet 5. Dans une variante illustrée aux figures 7 et 8, on utilise également une vis à téton 24 pour verrouiller la plaque annulaire 9. Un trou fileté 25 est ici prévu dans le bord annulaire 8 de la gorge 7 ménagée dans la jante du disque. D'une manière analogue au mode de réalisation illustré aux figures 4, 5 et 6, une encoche 26 prévue dans la plaque 9 permet le verrouillage circonférentiel de la plaque annulaire. Un frein 27 recourbé le long du bord annulaire 8 de la gorge 7 assure le blocage de la vis en position de verrouillage de la plaquette. Enfin, sur les figures 9 et 10, on a illustré une autre variante du verrouillage des plaques annulaires 9, dans laquelle au moins une plaque 9 comporte deux perçages 29 à proximité du bord circonférentiel interne de la plaque annulaire. Une plaquette élastique 30 est fixée par des rivets 31 sur la plaque annulaire 9 au moyen des trous 29. Une entretoise 32 intercalée entre la plaquette élastique 30 et la plaque 9 assure, comme illustré sur la vue en coupe de la figure 10, le positionnement axial correct de la plaquette élastique 30. Cette plaquette élastique 30, en forme sensiblement de U, présente deux branches verticales 33 dont l'écartement circonférentiel est tel qu'il permet à un becquet 5 du pied d'aube d'être encadré entre deux branches 33 avec un léger jeu. Pour le montage, lorsque l'on glisse la dernière plaque 9 dans sa gorge circonférentielle 7, on recourbe vers l'amont, comme indiqué en pointillés sur la figure 10 en 33', les deux branches 33 de la plaquette élastique 30 de manière à permettre son coulissement le long de la face frontale des becquets 5. Lorsque la plaque annulaire 9 se trouve en position, il suffit de relâcher les branches 33, qui viennent encadrer les bords latéraux de la dent 5 et bloquer circonférentiellement la plaque annulaire 9. Ce procédé de montage s'applique dans le cas général où l'aube comporte un appendice amont prolongeant la plateforme 18. Dans le cas ou il n'y a pas d'appendice, on peut mettre les plaques en place après le montage des aubes dans leurs rainures en les présentant de manière que les ouvertures des créneaux soient en face des becquets. Les plaques sont introduites obliquement dans la gorge circonférentielle, puis basculées en position radiale. Les aubes sont alors vérrouillées comme dans la méthode générale par glissement circonférentiel des plaques d'un demipas, puis par fixation de la plaquette. Pour des plaques de longueur égale à un nombre entier de pas, le démontage du dispositif de verrouillage pour l'extraction d'une aube nécessite la dépose de tous les rivets. Pour des plaques de longueur inférieure à un nombre entier de pas, par exemple d'un sixième de pas, et qui sont uniformément écartées dans la gorge circonférentielle, il suffit de déposer les rivets d'un nombre de plaques suffisant (2 dans l'exemple) pour que les plaques ainsi libérées, poussées au contact les unes des autres et contre une des plaques encore fixées, laissent entre l'extrémité libre de la plaque libre et celle d'une plaque fixée, un espace correspondant à un demi-pas. Ceci permet le déverrouillage des aubes coopérant avec la première ou la deuxième plaque libre selon qu'elles sont appuyées d'un côté ou de l'autre. Bien entendu, ce procédé de montage, décrit à propos du dispositif illustré aux figures 1 à 3, s'applique également aux variantes affectant les moyens de blocage circonférentiel de la plaque annulaire 9 et qui sont illustrées aux figures 4 à 10. Comme dans le premier mode de réali sation, le verrouillage des aubes peut être assuré en bloquant circonférentiellement seulement la dernière plaque annulaire introduite dans la gorge circonférentielle du disque (on équipera de préférence, pour des raisons d'équilibrage, au moins deux plaques annulaires, des moyens de blocage circonférentiel). De même, on pourra utiliser des plaques de longueur inférieure à un nombre entier de pas. Les plaques et plaquettes constituant le dispositif de verrouillage sont obtenues par un usinage très simple d'une bande de métal, d'où une importante économie de matière et de temps d'usinage, ainsi qu'un gain important de poids par rapport aux dispositifs connus. REVENDICATIONS 1. Dispositif de verrouillage axial d'aubes de rotor de turbine ou de compresseur, les pieds d'aubes étant retenus radialement dans des rainures axiales prévues à la péri phérie du disque de rotor, les pieds portant un becquet présentant une rainure transversale ouverte radialement vers le centre du disque et le disque portant sur sa face amont une gorge circonférentielle ouverte radialement vers la périphérie, les rainures transversales des becquets et la gorge circonférentielle étant dans un même plan parallèle à la face amont du disque lorsque les aubes sont en place dans leurs rainures axiales, le bord de la gorge ayant un rayon inférieur à celui défini par les fonds des rainures axiales, caractérisé en ce qu'il est constitué de plaques annulaires (9) de largeur approximativement égale à la distance séparant le fond (10) de la rainure (6) du becquet (5) d'aube du fond (11) de la gorge circonférentielle (7) et présentant sur le bord extérieur des créneaux (12) dont la profondeur permet le passage des becquets, la distance séparant deux créneaux voisins étant égale à la distance séparant deux rainures axiales voisines, et de moyens de blocage circonférentiel d'au moins une plaque annulaire (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, la distance séparant deux rainures axiales voisines ou deux créneaux voisins correspondant à un pas, caractérisé en ce que la longueur de chacune des plaques est au moins égale à deux pas, les extrémités des plaques correspondant approximativement au fond des créneaux, le nombre de plaques étant prévu de manière qu'elles forment une couronne continue.3. Dispositif selon la revendication 1, la distance séparant deux rainures axiales voisines ou deux créneaux voisins correspondant à un pas, caractérisé en ce que chacune des plaques a une longueur inférieure d'au plus un sixième de pas par rapport à la longueur de plaques formant, extrémités contre extrémités, une couronne continue, cette différence de longueur étant également répartie aux deux extrémités. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les créneaux sont en forme d'indentations demi-circulaires. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de blocage circonférentiel de la plaque annulaire (9) sont constitués par une plaquette (13) de forme et de dimensions correspondant aux créneaux, ladite plaquette portant au moins un orifice (14) dans lequel pénètre un organe de fixation (15) coopérant avec un perçage (16) prévu dans une dent (17) du disque. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de blocage circonférentiel de la plaque annulaire (9) sont constitués par une vis (19) introduite dans un perçage (20) ménagé dans un becquet (5) et engagée dans une encoche (21) présentée par le bord externe de la plaque annulaire (9). 7. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de blocage circonférentiel de la plaque annulaire (9) sont constitués par une vis (24) introduite dans un perçage (25) ménagé dans le bord annulaire (8) de la gorge (7) et engagée dans une encoche (26) présentée par le bord interne de la plaque annulaire (9). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de blocage circonférentiel de la plaque annulaire (9) sont constitués par une plaquette (30) en forme de U fixée par sa base sur la plaque annulaire (9) et présentant deux branches radiales élastiques (33) susceptibles d'encadrer les bords latéraux du becquet (5).