Brevet FR2697285A1 — publié le 19940429

SYSTEME DE VERROUILLAGE D'EXTREMITES D'AUBES DESCRIPTION L'invention concerne un système de verrouillage d'extrémités d'aubes. Les turbomachines comprennent un certain nombre d'étages d'aubes dont chacune possède une extrémité radiale rigidement attachée au rotor ou au stator et une extrémité opposée portant une couronne dont La principale fonction est de délimiter La veine longitudinale d'écoulement des gaz IL convient donc de prévoir des moyens pour relier la couronne aux extrémités des aubes de manière sûre, commode et avec assez de précision pour Limiter les jeux et Les vibrations. Le brevet américain 2 812 159 décrit une solution technique o La couronne est pourvue de trous de passage des extrémités des aubes Du côté de La couronne opposé à la veine, des ressorts en forme de plaques repliées sont disposés autour des extrémités des aubes, et des goupilles traversent des perçages situés tout au bout des extrémités, afin que les ressorts soient comprimés entre La couronne et Les goupilles IL devient alors impossible d'extraire Les extrémités d'aubes de La couronne Comme Les aubes s'élargissent en gradin du côté de la veine d'écoulement, on ne peut pas non p Lus Les enfoncer à l'intérieur de La couronne Les ressorts ne peuvent pas glisser sur La couronne car ils entourent entièrement les extrémités des aubes, et enfin Les goupilles sont retenues dans des renfoncements des ressorts Tout mouvement accidentel susceptible de désolidariser Les éLéments du système est donc exclu On peut cependant craindre dans cette conception que des vibrations " 2 2697285 n'iapparaissent en service car Les assemblages obtenus ne sont pas très rigides Si on entreprend de Lutter contre cet inconvénient en utilisant un ressort plus rigide, le montage sera plus difficile car il faudra vaincre une force d'élasticité des ressorts plus importante pour pouvoir placer les goupilles, ce qui sera d'autant moins commode que les goupilles sont introduites tangentiellement aux ressorts, c'est- à-dire avec peu d'espace pour travailler. L'invention est conçue pour mieux satisfaire aux qualités requises pour le système et rappelées plus haut Elle est caractérisée en ce que les extrémités des aubes comprennent au moins un crochet chacune, la couronne comprend au moins un crochet près de chaque trou, les crochets de la couronne étant contigus aux crochets des extrémités et formant avec eux des groupes de crochets, chacun des groupes étant associé à une aube, et les moyens de verrouillage comprennent des plaquettes dont chacune est logée dans les crochets d'un des groupes, ainsi que des moyens d'arrêt qui maintiennent les plaquettes dans les crochets Des assemblages précis, robustes et peu sujets aux vibrations sont alors obtenus. Les moyens d'arrêt peuvent comprendre un enrobage d'élastomère coulé sur les plaquettes et les crochets et dont la fonction essentielle est de réduire les vibrations Ils peuvent comprendre également des pièces reliant les crochets aux plaquettes et qui sont mises en place par un déplacement radial, telles que des chevilles, des pinces ou des agrafes. Certaines dispositions des crochets sont bénéfiques pour la qualité et la cohérence de l'assemblage On préconise ainsi des crochets d'orientation longitudinale, chaque extrémité comprenant une paire de crochets en vis-à-vis et a s orientés l'un vers l'autre: les plaquettes logées dans les crochets de la paire peuvent alors être reliées par un pont rigide Cette disposition interdit le débattement longitudinal des plaquettes dans les crochets. Si alors un crochet de chaque groupe est relié à un crochet d'un autre groupe par un pont rigide de sorte que les ponts de crochets soient superposés aux ponts de plaquettes en direction radiale, les pièces reliant les crochets aux plaquettes peuvent prendre la forme d'agrafes élastiques enserrant les ponts de plaquettes et disposés autour des ponts de crochet Un simple mouvement radial des agrafes suffit à assurer le verrouillage, et très facilement puisque les ponts sont bien dégagés. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif: la figure 1 représente une turbomachine en vue générale, la figure 2 représente en perspective éclatée les éléments essentiels du système, la figure 3 représente les éléments assemblés du système en coupe longitudinale le système à l'assemblage, et la figure 4 représente Les éléments assemblés du système en coupe transversale. La machine de la figure 1 comprend classiquement un stator 1 qui entoure un rotor 2 en délimitant avec lui une veine 3 d'écoulement des gaz orientée longitudinalement, c'est-à-dire selon l'axe de la machine. La veine 3 est garnie d'un certain nombre d'étages d'aubes 4 qui appartiennent à des turbines ou a des compresseurs; les étages reliés au rotor 2 "' i: i - alternent avec les étages redresseurs reliés au stator 1, et l'invention va être décrite pour des aubes 4 de cette dernière catégorie d'étages, sans qu'on puisse écarter l'emploi du système de verrouillage pour des aubes 4 attachées au rotor 2. L'aube 4 représentée aux figures 2 à 4 est donc reliée par son extrémité externe au stator 1, et son extrémité interne 5 comprend une collerette 6 de forme oblongue et qui se prolonge vers l'intérieur, sur une partie de la largeur de L'aube 4, par un talon 7 traversé par un trou 8 de forme complexe: il est formé de deux encoches 9 reliées par une partie élargie, et on peut estimer que les parties du talon 7 situées autour des encoches 9 forment deux crochets 10 orientés longitudinalement et dans des directions opposées, et situés en vis-à-vis, et que les extrémités des crochets sont re Liées entre e L Les par un pont 11 rigide dont chacun des bords est entaillé d'une paire de redans 12. La collerette 6 est prévue pour s'imbriquer avec peu de jeu dans un des évidements 13 d'une couronne 14 délimitant la veine 3 Quand le montage est réalisé, le talon de l'aube 4 saille sur la face 15 opposée à la veine 3 de la couronne 14, et chacun des crochets 10 de l'extrémité d'aube est encadré par une paire de crochets 16 de couronne, situés des deux côtés de l'évidement 13: les crochets 10 et 16 associés à chaque aube 4 constituent deux groupes dont chacun est constitué d'un crochet 10 d'aube et d'une paire de crochets 16 de couronne Les crochets 10 et 16 d'un même groupe sont tous de même forme, de sorte que les encoches 17 des crochets 16 de couronne viennent en prolongement de l'encoche 9 du crochet 10 d'aube dans le sens tangentiel de la couronne 14. IL est donc possible de glisser un verrou 18 dans les encoches 10 et 17 pour verrouiller l'aube 4 I 2697285 sur La couronne 14 Le verrou 18 est constitué de deux plaquettes 19 qui occupent complètement les encoches 9 et 17 des deux groupes de crochets et qui sont reliées entre elles par un pont 20 rigide La rigidité du verrou 18 et l'absence presque totale de jeux éliminent presque complètement Les vibrations au service, et La désolidarisation des pièces ne peut être accomplie qu'après un mouvement contraire du verrou 18 en sens tangentiel C'est pour éviter cette éventualité que le système de verrouillage comprend encore une agrafe 21 élastique, composée de deux paires de branches 22 reliées par une traverse 23 et munies d'une extrémité libre arrondie 24 L'agrafe 21 est mise en place par un mouvement radial vers l'extérieur, les branches 22 glissant dans les redans 12 jusqu'à ce que la traverse 23 touche le pont 11 Il a alors été nécessaire de faire passer les extrémités arrondies 24 au-delà du pont 20, qui les a écartées, après quoi les branches 22 ont pu se rapprocher de nouveau Dans cette situation, le verrou 18 est bloqué et seule une action volontaire peut désormais extraire l'agrafe 21. On voit sur la figure 3 que la couronne 14 est pourvue de deux rebord circulaires 25 qui entourent le talon 7 et délimitent un espace circulaire creux qui peut être rempli d'un enrobage 26 d'élastomère dont la fonction essentielle est d'amortir encore les vibrations du système de verrouillage et dont une autre fonction est de rendre impossible la chute accidentelle des agrafes 21, car elles sont noyées dans l'élastomère Un collage des plaquettes 19 aux verrous et 16 est également obtenu grâce à l'élastomère. Enfin, l'enrobage 26 possède une surface interne libre orientée vers le rotor 2 et qui peut être garnie de couches 27 de matériau d'érosion facile, appelé "abradable" dans cette technique et qui sert à établir -Ce une étanchéité entre la couronne 14 et le rotor 2 en coopérant avec des lèvres 28 d'étanchéité circulaires érigées sur le rotor 2: les Lèvres 28 frottent sur les couches 27 et les détruisent aux endroits de contact, mais n'autorisent l'apparition que d'un très faible jeu. L'invention est concevable sous d'autres formes, avec des crochets 10 et 16 répartis autrement et des moyens d'arrêt différents: les agrafes t O pourraient éventuellement être remplacées par des pinces, des chevilles ou des pièces analogues en matière élastique et placées de façon que les déformations qu'elles subissent interdisent de les défaire de l'assemblage On pourrait concevoir par exemple d'utiliser des chevilles élastiques à section en tube fendu enfoncées dans des perçages des crochets et des plaquettes La solution décrite est avantageuse car elle n'implique qu'une seule pièce de verrouillage et une seule pièce d'arrêt pour beaucoup de crochets, c'est-à-dire qu'elle autorise à la fois des démontages très faciles et une très bonne tenue de l'assemblage. :::_,: -:'::-7' REVENDICATIONS 1 Système de verrouillage d'extrémités radiales ( 5) d'aubes ( 4) appartenant à'un étage disposé dans une veine ( 3) d'écoulement longitudinale, comprenant une couronne ( 14) qui délimite la veine ( 3) et est pourvue de trous ( 13) de passage des extrémités ( 5) et des moyens de verrouillage de la couronne ( 14) sur les extrémités, caractérisé en ce que les extrémités comprennent au moins un crochet chacune, la couronne ( 14) comprend au moins un crochet ( 16) près de chaque trou, Les crochets ( 16) de la couronne étant contigus aux crochets ( 10) des extrémités et formant avec eux des groupes de crochets, chacun des groupes étant associé à une aube, et en ce que les moyens de verrouillage comprennent des plaquettes ( 19) dont chacune est logée dans les crochets ( 10, 16) d'un des groupes, ainsi que des moyens d'arrêt ( 21, 26) qui maintiennent les plaquettes dans les crochets. 2 Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt comprennent un enrobage ( 26) coulé sur les plaquettes ( 19) et les crochets ( 10, 16). 3 Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enrobage ( 26) porte une couche ( 27) de matériau d'érosion facile sur une surface libre dirigée vers des lèvres ( 28) d'étanchéité. 4 Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d'arrêt comprennent des pièces ( 21) reliant les crochets aux plaquettes et mises en place par un déplacement radial. Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon la revendication 4, caractérisé en ce que Les pièces reliant les crochets aux plaquettes sont des chevilles, des pinces ou des agrafes élastiques. 6 Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les crochets ont une orientation Longitudinale. 7 Système de verrouillage d'extrémité d'aubes selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque groupe de crochets est composé d'un crochet d'extrémité et d'une paire de crochets de couronne situés de part et d'autre du crochet d'extrémité. 8 Système de verrouillage d'extrémités d'aubes selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque extrémité comprend une paire de crochets en vis-à-vis et orientés l'un vers L'autre, les plaquettes logées dans les crochets de la paire étant reliées par un pont rigide ( 20). 9 Système de verroui L Lage d'extrémité d'aubes suivant la revendication 8, caractérisé en ce 2.0 que, dans chaque groupe, un crochet est relié à un crochet d'un autre groupe par un pont rigide ( 11), les ponts de crochets étant superposés aux ponts de plaquettes en direction radiale. Système de verrouillage d'extrémité d'aubes selon les revendications 5 et 9, caractérisé-en ce que Les pièces reliant les crochets aux plaquettes sont des agrafes enserrant Les ponts de plaquettes et disposées autour des ponts de crochets.