Brevet FR2587060A1 — publié le 19870313

DISPOSITIF DE FIXATION DE FLASQUES SUR UNE ROUE DE TURBINE L'invention concerne un dispositif de fixation de flasque sur une roue de turbine, le flasque étant fixé sur au moins une face du disque de turbine et disposé au moins partiellement devant les ouvertures axiales des logements des pieds d'aube prévus dans la jante du disque de turbine. Le maintien radial des aubes d'une roue de turbine est obtenu par coopération des pieds d'aube avec des logements axiaux prévus dans la jante du disque de rotor. Le maintien axial des aubes est obtenu soit par un talon, prévu à une extrémité du pied, coopérant avec une face de la jante, et à l'autre extrémité, un flasque fixé sur la face du disque et coopérant avec au moins une partie du pied; soit par deux flasques,- fixés sur chacune des faces du disque, coopérant avec les extrémités du pied d'aube. Le premier mode de maintien peut être illustré par exemple par le brevet français No. 2 419 389 dans lequel le flasque présente en coupe une forme en J, la courbe du J coopérant avec une rainure radiale prévue dans la jante du disque et le jambage venant appuyer contre la face du disque et l'extrémité des pieds d'aube. L'extrémité du jambage porte, vers l'intérieur, un ergot qui coopère avec des logements prévus dans l'interface entre une dent du disque et un pied d'aube. Le flasque présente à mi-hauteur du jambage une zone annulaire en saillie qui recouvre les ouvertures des logements des pieds d'aube. En fonctionnement, les efforts centrifuges qui prennent naissance dans le flasque, entratnés en rotation par le disque, tendent à le faire basculer de manière à plaquer la zone annulaire contre les dents formes entre les logements des pieds d'aube. Cette zone forme butée pour les pieds d'aube et assure l'étanchéité des logements. A chaque démarrage de la turbine, le flasque subit un basculement qui entratne nécessairement une usure des surfaces coopérantes. Le deuxième mode de maintien est représenté par exemple par le brevet belge No. 772-279 dans lequel le flasque annulaire plan est directement fixé contre la face du disque par des boulons et assure à la fois le maintien axial des pieds d'aube et l'étanchéité des logements avec l'extérieur. Les efforts centrifuges qui s'exercent sur le flasque, lors des changements de régime, produisent des déformations radiales élastiques répétées qui peuvent provoquer un desserrage des boulons, d'où il s'en suit un agrandissement des trous de fixation du flasque. Le centrage du flasque devenant incertain, il y a un risque de balourds incontrôlables générateurs de vibrations. L'invention a pour objet un dispositif de fixation de flasques, simple, évitant tout mouvement radial relatif entre le flasque et la face du disque sur laquelle il est fixé et permettant d'assurer néanmoins les fonctions classiques à savoir : canalisation de l'air de refroidissement des aubes et du disque, étanchéité des circuits de refroidissement et retenue axiale des aubes. Le dispositif selon l'invention, est remarquable en ce qu'il est constitué de rainures formant au moins des segments circulaires disposés selon deux cercles concentriques voisins sur une face d'au moins une jante du disque et de dents circulaires concentriques prévues sur une face du flasque associé et correspondant aux dites rainures, les rainures et les dents étant maintenues en coopération par les boulons. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple, permttront de comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure 1 est une vue partielle en perspective d'un dispositif de fixation d'un flasque selon un exemple de réalisation de lBiavention La figure 2 est une vue en coupe selon II II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe selon un deuxième exemple de réalisation du dispositif. La figure 1 représente une portion de disque de roue de turbine. Le disque 1 présente à sa périphérie une jante 2 d"épaisseur supérieure à celle du disque. La jante porte de manière connue des brochages 3,par exemple en sapin,formant des logements dans lesquels viennent se loger les pieds d'aube 4 de section correspondante. les pieds d'aube comportent des conduits (non représentés) permettant la circulation d'air de refroidissement. Les brochages en sapin 3 empechent le déplacement radial des aubes 5, tandis que les déplacements axiaux dans les directions amont et aval sont empochés par les flasques amont 6 et aval 7.Des bossages 8 sont prévus sur la face aval du disque de turbine,sur le bord intérieur de la jante (le bord le plus proche du centre de la roue) et portent des perçages 9 destinés à recevoir des boulons (non représentés) pour la fixation du flasque amont 6. Le flasque amont 6 est formé d'une partie-annulaire 10, approximativement parallèle à la face du disque, portant sur son bord extérieur (le plus proche de la périphérie de la roue) une collerette 11 qui vient porter sur la fane de la jante et sur les extrémités des pieds d'aube 3, et près de son bord intérieur une nervure 12 coopérant asec des portées 13 prévues sur le bord intérieur des bossages 8 et assurant le centrage du flasque.La chambre 14, formée entre le flasque et la jante du disque, sert à la distribution de l'air de refroidissement dans les pieds et éventuellement les Pales des aubes. le flasque aval 7 est fixé sur la face aval du disque de turbine t et plus particulièrement sur la jante 2 par un dispositif qui comporte, conformément à I1 invention, des rainures prévues sur la face aval de la jante 2 et des dents prévues sur la face amont coopérante du flasque'7, Selon l'exemple de réalisation montré figures 1 et 2, les rainures sont formées au moins en partie de segments circulaires 15, 16 disposés selon deux cercles voisins 17, 18, représentés en traits mixtes,concentriques à l'axe du disque. Les segments circulaires 15, 16 sont prévus dans les secteurs annulaires 19 de la jante 2 du disque formant au moins partiellement les dents 20, comprises entre deux logements voisins 3 des pieds d'aube et sur le bord inférieur de la jante. Des perçages axiaux 21 sont prévus entre les deux rainures 15, 16 et au milieu des secteurs 19. Ces perçages 21 sont coaxiaux aux perçages 9 formés dans les bossages 8 de la face amont du disque et de préférence débouchent dans ceux-ci pour former des passages, traversant l'épaisseur du disque, destinés à recevoir les boulons de fixation qui serviront à la fixation des flasques amont 6 et aval 7. Le flasque aval 7, tel que représenté, est constitué d'une surface annulaire 22 raccordée par son bord extérieur à une surface conique 23 dont le bord extérieur porte une collerette cylindrique coaxiale 24. La collerette 24 s'appuie contre les dents 20 de la jante et contre les extrémités des pieds d'aube. La surface annulaire 22 porte sur la face en regard de la jante et prés de son bord intérieur des dents circulaires concentriques 25, 26 de rayons et de profil identiques aux rainures 15, 16 prévues dans la jante. La segmentation des rainures 15, 16 est formée par usinage de créneaux 27 dans le bord intérieur de la jante et poursuit un double but : obtenir un allègement de la jante du disque et améliorer le centrage des dents du flasque, en fonction des tolérances d'usinage. Selon une variante de réalisation non représentée, les rainures prévues dans la face de la jante sont continues et le flasque est sectorisé. Selon le deuxième exemple de réalisation représenté en coupe figure 3, les éléments identiques à ceux de la réalisation précédente portant les mêmes références, les rainures 28 et 29 sont continues et prévues dans la face amont de la jante dans la surface annulaire comprise entre le fond des logements des pieds d'aube et les crénaux 27. Les dents circulaires correspondantes du flasque aval 30 sont prévues dans la surface annulaire 31 voisine du raccordement avec la surface conique 32. Selon une réalisation particulière , les rayons des cercles 17, 18 qui déterminent la position radiale des rainures sur la jante et ceux qui déterminent la position des dents sur le flasque présentent une faible différence afin que selon le sens relatif de cette différence, on obtienne lors du serrage du flasque sur la jante une précontrainte radiale dirigée vers la périphérie ou vers le centre de la roue d'aubes. Les dispositifs de fixation décrits ci-dessus pour le flasque aval peuvent hêtre utilisés pour le maintien du flasque amont sans modifications importantes. L'accouplement du disque et du flasque par le dispositif à dents circulaires conforme à l'invention reprend en totalité les efforts centrifuges et thermiques. il permet en outre d'éliminer les déplacements radiaux relatifs flasque-disque, d'améliorer la tenue du flasque aussi bien en régime moteur stabilisé qu'en accélération ou décélération. Ils sont en outre moins encombrant que les dispositifs à double centrage classique tel que décrit dans l'art antérieur et permettent un montage. du flasque en précontrainte dans un sens préférentiel. REVENDICA?IONS 1. Dispositif de fixation de flasque sur une roue de turbine, le flasque étant fixé sur au moins une face du disque de turbine par des boulons passant dans des trous de fixation du flasque et disposé au moins partiellement devant les ouvertures axiales des logements des pieds d1ube prévus dans la jante du disque de turbine, caractérisé en ce qu'il est constitué de rainures (ils, 16; 28, 29) formant au moins des segments circulaires disposés selon deux cercles concentriques voisins (17, 18) sur une face d'au moins une jante (2) du disque et de dents circulaires concentriques (25, 26) prévues sur une face du flasque associé et correspondant aux dites rainures, les rainures et les dents étant maintenues en coopération par les boulons. 2. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les rainures (15, 16) sont disposées approximativement dans des secteurs annulaires (19) formant au moins partiellement les dents (20) de la jante du disque compris entre deux logements (3) des pieds d'aube. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des trous de fixation (21) du flasque sont prévus entre deux dents concentriques (15, 16) et au milieu des secteurs annulaires (19) de la jante (2) portant les rainures. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures (17, 18) sont continues et disposées entre le fond des logements (3) des pieds d'aube sur une partie annulaire de la face de la jante. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments circulaires de rainure sont séparés par des créneaux (27) usinés dans le bord intérieur de la jante. 6. Dispositif selon l'une des revendieations précédentes, caractérisé en ce que les rayons des cercle (17 18) selon lesquels sont disposés les rainures sont légèrement différents de ceux selon lesquels sont disposés les dents, de manière à produire, lors du serrage du flasque sur la jante une précontrainte radiale du flasque, dirigée vers la périphérie ou le centre de la roue selon le sens de la différence.