Brevet FR2641031A1 — publié le 19900629

La présente invention concerne un rotor d'une turbomachine comportant une plaque latérale fixée par un dispositif d'assemblage à baïonnette. Des rotors à ailettes de turbomachines dans lesquels une plaque annulaire est fixée axialement en butée contre la périphérie d'un disque, au voisinage de la fixation des pieds des ailettes, sont bien connus dans la technique. Habituellement de telles plaques latérales sont fixées au moyen de doigts et de pattes coopérant entre eux, lesquels s'étendent respectivement à partir de la plaque latérale et du disque. Pendant l'assemblage le disque et la plaque latérale sont orientés de manière à permettre aux pattes et doigts de passer axialement les uns entre les autres, à travers les intervalles intermédiaires dans le sens circonférentiel, après quoi on les fait tourner l'un par rapport à l'autre de manière à juxtaposer les doigts et les pattes dans une position d'enclenchement dans laquelle ils interfèrent axialement. Le disque et la plaque latérale ainsi enclenchés sont bloqués à l'encontre de toute rotation relative par l'intermédiaire d'au moins un élément de verrouillage comprenant, suivant la technique antérieure, une clavette qui est introduite dans l'un des divers intervalles formés entre les pattes et les doigts enclenchés les uns dans les autres. La clavette est elle-même maintenue en position au moyen d'un organe de retenue en tôle pris en sandwich entre la plaque latérale et le disque enclenchés et présentant une languette s'étendant axialement laquelle est cambrée autour de la clavette de manière à immobiliser la clavette axialement dans l'intervalle formé. Le brevet US N 4 669 959 décrit un exemple d'une telle technique connue antérieurement. clavettes et qu'il est désirable de réduire au minimum le poids à la périphérie du disque, les moteurs conventionnels utilisent généralement au plus deux telles clavettes pour fixer d'une manière sûre la plaque latérale et le disque à l'encontre de toute rotation relative. Les autres intervalles qui ne sont pas comblés, réagissent sur l'air de refroidissement s'écoulant radialement, à partir de l'axe du rotor, et s'écoulant vers l'extérieur le long du joint d'étanchéité dans le courant du fluide de travail annulaire environnant. Suivant la technique antérieure les intervalles dans le rotor et la plaque latérale assemblés débouchent radialement et axialement et l'interaction aérodynamique entre les intervalles non comblés et le courant d'air de refroidissement se traduit par un faible mais toutefois notable échauffement aérodynamique et une perte du rendement global pour le rotor et par conséquent pour la totalité du turbomoteur. Les clavettes antirotation connues suivant la technique antérieure exigent également une attention particulière pendant leur fabrication afin de leur assurer un emboîtement étroit dans l'intervalle formé. Comme cet intervalle débouche à la fois radialement et axialement, la clavette doit s'adapter étroitement à la structure restante du disque et de la plaque latérale de manière à éviter d'être délogée pendant le fonctionnement du moteur. Il est donc nécessaire d'avoir un ensemble comprenant la plaque latérale, le disque et la clavette qui réduit les pertes aérodynamiques engendrées par les intervalles non comblés de la technique antérieure. La présente invention a pour objet un rotor à disque et plaque latérale ayant une perte aérodynamique par tourbillonnement réduite et par conséquent une température des gaz réduite à la périphérie du disque. Suivant l'invention une plaque latérale annulaire est fixée de manière amovible à un disque rotatif au moyen d'un dispositif de verrouillage annulaire du type à baïonnette. Le dispositif d'assemblage à baïonnette comporte une pluralité de doigts s'étendant radialement vers l'intérieur et de pattes s'étendant radialement vers l'extérieur qui sont amenés à être enclenchés et en contact axialement par une rotation relative de la plaque latérale par rapport au disque, jusqu'à ce qu'une position enclenchée soit atteinte. A la différence des dispositifs d'assemblage à baïonnette de la plaque latérale et du disque connus antérieurement, la présente invention prévoit une collerette annulaire ininterrompue pour supporter les pattes du disque s'étendant radialement vers l'extérieur. La surface de la collerette ininterrompue se présente en tant que surface annulaire continue vis-à-vis de l'air de refroidissement s'écoulant radialement le long de la face du disque, cette surface déviant l'air axialement le long du dispositif d'assemblage à baïonnette et de la plaque latérale, en évitant ainsi les pertes aérodynamiques par tourbillonnement élevées provoquées par la technique antérieure. Le rotor suivant l'invention prévoit également un dispositif de verrouillage pour empêcher une rotation relative de la plaque latérale et du disque enclenchés. Ce dispositif de verrouillage est particulièrement adapté au type de dispositif d'assemblage à baïonnette à faible tourbillonnement, et il comporte un organe de retenue en tôle présentant une languette qui est logée dans une fente correspondante prévue dans une clavette conformée de manière à pouvoir s'engager dans un intervalle, s'étendant axialement, qui est formé entre des pattes et doigts enclenchés adjacents. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en perspective et en coupe de la périphérie d'un disque assemblé avec une plaque latérale maintenue par une clavette suivant la technique antérieure. La figure 2 est une vue en perspective et en coupe d'un disque et d'une plaque latérale enclenchée et maintenue au moyen d'une clavette antirotation suivant l'invention. La figure 1 représente une partie de la périphérie d'un disque 10 comportant une plaque latérale 12 en butée contre la périphérie du disque. Cette plaque latérale 12 comporte une pluralité de doigts 14 s'étendant radialement vers l'intérieur, lesquels, comme il a été décrit précédemment, sont en contact avec une pluralité de pattes correspondantes 16 s'étendant radialement vers l'extérieur comme il est représenté sur la figure 1. La plaque latérale 12 est ainsi maintenue en butée contre la périphérie du disque 10 et elle forme une pluralité d'intervalles 18 entre les pattes 16 et les doigts 14 en contact les uns avec les autres. Comme il a été indiqué précédemment, de l'air de refroidissement 20 s'écoule radialement vers l'extérieur sur le disque 10 et il sort finalement à l'endroit de la portion externe, dans le sens radial, de la plaque latérale 12, à l'endroit du joint d'étanchéité rotatif formé par le bord effilé rotatif 21 et la structure en nid d'ateilles non rotative 22. Comme il a été précisé précédemment, les pertes aérodynamiques qui sont dues au passage de l'air de refroidissement 20 à travers le rayon des intervalles rotatifs 18, non seulement provoquent un échauffement de l'air de refroidissement 20 mais encore donnent une traînée visqueuse à l'ensemble rotatif. La figure 1 montre également les organes de verrouillage antirotation 24, 26 qui comprennent une clavette 26 adaptée de manière à pouvoir venir se loger dans l'un au moins des intervalles 18, et un organe de retenue en t8le 24 comportant des bras 28 s'étendant circonférentiellement et qui s'engagent dans des gorges 25 de la clavette 26 et s'étendent en travers de l'intervalle 18, entre les doigts 14 de la plaque latérale 12. Une languette 32, s'étendant axialement, de l'organe de retenue 24 est ensuite cambrée par-dessus la clavette 26 comme il est bien décrit dans le brevet US-4 669 959 dont il a été question précédemment. L'organe de retenue 24 suivant la technique antérieure assure la retenue à la fois radiale et axiale de la clavette 26. La figure 2 représente le rotor 34 suivant l'invention lequel comporte la plaque latérale 12, les éléments 21,22 constituant le joint d'étanchéité à l'égard de l'air et le disque 36. Le disque 36 suivant la présente invention comporte une collerette annulaire 38, s'étendant axialement, laquelle constitue une surface ininterrompue 40 tournée radialement vers l'intérieur, afin de dévier l'air de refroidissement 20 dans le sens axial tandis que cet air 20 s'écoule d'une manière générale dans le sens radial vers l'extérieur, le long des doigts 14 et pattes 42 accolés. A la différence de la technique antérieure suivant laquelle une pluralité d'intervalles 18 s'ouvrant radialement vers l'intérieur sont formés, le rotor 34 suivant l'invention comprend une surface ininterrompue 40 tournée radialement vers l'intérieur, les ouvertures 44 formées entre les pattes 42 et les doigts 44 en contact les uns avec les autres débouchant essentiellement uniquement dans la direction axiale. Les organes de verrouillage antirotation suivant la présente invention comprennent un organe de retenue 46 en tôle comportant des bras 48 logés dans le volume annulaire 30 et s'étendant en travers de l'ouverture 44, entre les doigts voisins 14 de la plaque latérale, comme dans le cas de la technique antérieure, et une languette 50 qui s'engage dans une fente 52 ménagée dans une clavette 54. Les éléments de verrouillage 46,54 interviennent pour empêcher toute rotation de la plaque latérale 12 par rapport au disque 36 par suite de l'interposition de la clavette 54, dans le sens circonférentiel, entre des pattes 42 et des doigts 14 en contact voisins. La languette 50 de l'organe de retenue 46 en tôle est logée dans la fente 52 et elle fait saillie axialement à partir de celle-ci, après la mise en position de la clavette 54 dans l'ouverture 44. La languette en tôle 50 est ensuite cambrée radialement afin de fixer la clavette 54. L'homme de l'art comprendra aisément que la surface 40 de la collerette ininterrompue qui est tournée radialement vers l'intérieur, provoque la déviation du flux d'air de refroidissement radial 20 autour des organes en contact 14,42 de la plaque latérale et du disque, en évitant ainsi l'interaction dynamique provoquée par l'intervalle 18 débouchant radialement vers l'intérieur suivant la technique antérieure. En outre la clavette 54 qui empêche toute rotation entre la plaque latérale 12 et le disque 36, est maintenue radialement et circonférentiellement par le disque 36 et la plaque latérale 12 enclenchés, ce qui exige par conséquent uniquement une retenue axiale au moyen de l'organe de retenue 46 en tôle. Le dispositif suivant la présente invention réduit 46 en tôle. Le dispositif suivant la présente invention réduit en outre la nécessité de former avec soin la clavette 54 de manière qu'elle s'emboîte étroitement dans la structure environnante du disque et de la plaque latérale, ce qui entraîne par conséquent une réduction du coût de fabrication global. Un dernier avantage du rotor 34 suivant l'invention est l'épaisseur et par conséquent le poids réduits de la portion du disque de la structure 38,42 maintenant la plaque latérale. La collerette ininterrompue 38 s'étendant axialement constitue une structure rigide pour supporter les pattes 42 s'étendant radialement vers l'extérieur, ce qui réduit par conséquent l'épaisseur et le poids de l'ensemble des composants du disque. L'homme du métier comprendra aisément que le rotor suivant l'invention peut être réalisé d'une manière équivalente sous la forme d'une grande variété de configurations différentes, la forme précédemment décrite n'en étant qu'un exemple. 8 2 6 42641031 REVENDICATIONS 1.- Rotor pour une turbomachine comprenant un disque (36) à la périphérie duquel sont fixées une pluralité d'ailettes, une plaque latérale annulaire (12) coïncidant radialement avec la périphérie du disque (36), des moyens pour fixer d'une manière amovible la plaque latérale (12) et le disque (36) de manière à les maintenir en butée l'un contre l'autre, caractérisé en ce que ces moyens de fixation comprennent une collerette annulaire (38) s'étendant axialement, faisant partie intégrante du disque (36), cette collerette (38) présentant une surface cylindrique ininterrompue (40), tournée radialement vers l'intérieur, et une pluralité de pattes (42) s'étendant radialement vers l'extérieur, une pluralité de doigts (14) s'étendant radialement vers l'intérieur, faisant partie intégrante de la plaque latérale (12), ces doigts (14) étant dimensionnés de manière à pouvoir passer axialement entre les pattes (42) pendant l'assemblage du disque (36) et de la plaque latérale (12) et à buter axialement contre les pattes (42) du disque (36) lorsque la plaque latérale (12) et le disque (36) ont été tournés l'un par rapport à l'autre de manière à juxtaposer les doigts (14) et les pattes (42), et des moyens (46,54) pour verrouiller la plaque latérale (12) et le disque (36) à l'encontre de tout mouvement de rotation relatif, ces moyens étant fixés dans le sens circonférentiel entre les pattes (42) et des doigts (14) juxtaposés voisins. 2.- Rotor suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent un organe de. retenue (46) en tôle comportant deux bras (48) s'étendant circonférentiellement et une languette (46) s'étendant 9 2641031 axialement, les bras (48) chevauchant, dans le sens circonférentiel, les pattes (42) et les doigts (14) juxtaposés voisins, et une clavette (54) dimensionnée de manière à s'emboîter dans un intervalle (44), s'étendant axialement, formé entre les pattes (42) et les doigts (14) juxtaposés voisins, cette clavette (54) présentant en outre une fente (52) formée à travers elle afin de recevoir la languette (46) en t8ôle s'étendant axialement.