Brevet FR2700807A1 — publié le 19940729

SYSTEME DE RETENTION ET D'ETANCHEITE D'AUBES ENGAGEES DANS DES BROCHAGES AXIAUX D'UN DISQUE DE ROTOR DESCRIPTION L'invention se rapporte à un système de rétention et d'étanchéité d'aubes engagées dans des brochages axiaux d'un disque de rotor. Certaines turbomachines ont un rotor constitué d'un disque et d'aubes munies de pieds qui sont destinés à être engagés dans des brochages axiaux ou légèrement obliques établis à la périphérie du disque Il est alors indispensable de prévoir des moyens pour arrêter le coulissement des pieds à La position souhaitée et pour obstruer Les jeux qui subsistent entre les pieds et les surfaces des brochages et qui pourraient constituer des passages de dérivations pour les gaz qui circulent dans la turbomachine, avec des conséquences néfastes pour le rendement de cette dernière On a donc prévu des ensembles de joints ou de flasques de conceptions variées dont un exemple est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique numéroté 4 846 628 Les joints et Les flasques sont retenus contre tout déplacement axial par des rainures ou des béquets situés sur Les aubes et sur le disque Ils doivent aussi être retenus contre le mouvement d'extension radiale que Les forces centrifuges tendent à produire Il résu lte de ces contraintes des joints et des flasques de forme assez compliquée et qu'il est souvent délicat de placer, surtout s'ils doivent être déformés pour cela. L'objet fondamental de l'invention est d'assurer la rétention des aubes de manière particulièrement simple tout en assurant une bonne étanchéité. utilisé comprend un flasque Le système Le système utilisé comprend un flasque circulaire d'étanchéité pour des aubes ayant des pieds engagés de façon coulissante dans des brochages axiaux d'un disque de rotor; le flasque est circulaire et monté sur le disque et devant une face d'extrémité des brochages pour couvrir les pieds d'aubes; il comprend une Lèvre intérieure d'étanchéité logée dans un évidement circulaire du disque et une lèvre extérieure d'étanchéité appliquée sur une portée des pieds d'aubes; le système est caractérisé en ce que Le flasque et Les pieds d'aubes possèdent des pattes mutuellement imbriquées et pourvues d'une première gorge ouverte radialement vers l'intérieur; le disque possède une seconde gorge ouverte radia Lement vers l'extérieur et située devant la première gorge; un joint élastique occupe au moins la première gorge tout en pouvant être refou Lé entièrement dans la seconde gorge; de plus, le flasque est divisé en secteurs de cercle dont chacun est pourvu d'une saillie touchant une saillie de disque par sa face radialement extérieure, et un des secteurs est de largeur réduite et susceptible d'être installé par un mouvement radial et longitudinal entre les autres secteurs; enfin chaque secteur porte une des pattes et les pattes des secteurs ont une extension angulaire moindre que des espacements entre les saillies du disque. Dans une réalisation préférée, qui permet d'alterner l'assemblage des aubes et des secteurs du flasque, les secteurs sont au même nombre que les aubes; les pattes des secteurs alternent alors avec celles des pieds d'aubes. Les saillies des secteurs sont avantageusement confondues avec les pattes des secteurs. Il résulte de tout cela que les secteurs, hormis celui de largeur réduite qui fait l'objet d'un traitement particulier, sont mis à leur place d'abord pa un mouvement radial qui introduit leur Lèvre intérieure dans l'évidement circulaire, en faisant passer les saillies et les pattes des secteurs entre les saillies du disque, puis par un mouvement tangentiel au disque qui fait passer les saillies des secteurs sous Les saillies du disque, les lèvres extérieures sur les portées des pieds d'aubes et met les pattes des secteurs à côté des pattes des pieds d'aubes. Le flasque peut comprendre en outre un joint d'étanchéité sur la lèvre extérieure et qui touche la portée. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif: la figure 1 représente généralement le système en coupe longitudinale; la figure 2 représente le système plus en détail, avec les aubes extraites; la figure 3 représente en détail le système à l'état assemblé; la figure 4 représente le système suivant une vue en direction axiale, pendant l'assemblage; et les figures 5 et 6 illustrent en coupe longitudinale et en perspective une étape particulière de l'assemblage. Le flasque 1 (figures 1 à 3) est un anneau divisé en secteurs 2 (figure 4) dont l'extension angulaire est uniforme et correspond à un pas d'implantation d'aubes, à l'exception d'un secteur 3 court, dont les flancs 4 sont parallèles et qui est corrélativement encadré par deux secteurs allongés 5 (figure 6) dont L'extension angulaire est un peu plus grande que Les secteurs 2 ordinaires Les secteurs 2, 3 et 5 ont tous la même section prise dans un p Lan Longitudinal, formée (figure 2) d'une Lèvre intérieure 6 s'étendant obliquement en direction radiale et longitudina Le, d'une lèvre extérieure 7 d'extension sensiblement plane et radiale et d'une patte 8, qui s'étend en direction longitudinale vers les aubes, à l'opposé de la lèvre intérieure 6, mais alors que les lèvres 6 et 7 ont une extension angulaire totale qui 19 embrasse toute la circonférence du flasque 1, les pattes 8 des différents secteurs 2, 3 et 5 forment un réseau discontinu et sont séparées les unes des autres. Le disque de rotor est désigné par la référence 9 Il comprend un évidement circulaire 10 en forme de rainure ou de gorge et qui comporte en particulier une portée circulaire de fond 11 et une portée de butée 12 éloignée des aubes Des surfaces de forme identique de la lèvre intérieure 6 viennent buter contre ces portées et assurent une partie de La fonction d'étanchéité Le disque 9 comprend encore (figure 4) des brochages axiaux 13 entre lesquels s'étendent des bossages 14 sur chacun desquels est établie une saillie de crabot 15, ainsi qu'une gorge de disque 23 (figure 2) adjacente à l'évidement circulaire 10, parallèle à lui et située entre lui et les bossages 14 La gorge de disque 23 s'ouvre vers l'extérieur. Les aubes sont désignées par la référence 16 et composées d'une pale 17 qui constitue la partie utile de l'aube 16 et d'un pied 18 engagé dans un brochage 13 correspondant Les pieds 18 comportent un redan 19 en arc de cercle et formant une paire de portées à angle droit destinée à compléter la fonction d'étanchéité en subissant la pression de surfaces de même disposition de la lèvre extérieure 7 Les redans 19 sont en fait situés sur des portions externes, adjacentes aux pales 17, des pieds 18; ces portions ne sont pas engagées dans les brochages 13 et entourent les bossages 14; elles sont jointives et s'étendent au total sur une circonférence complète, ou peu s'en faut (figure 4). Les aubes 16 comprennent encore des pattes 20 qui s'étendent sur des portions d'arc des pieds 18, en saillie du fond des brochages 13 vers les secteurs 2, 3 et 5 Et quand les éléments du système sont montés, les pattes 8 et 20 s'imbriquent les unes entre les autres; des portions de gorge, respectivement 21 et 22, qu'elles portent viennent en prolongement pour former une gorge unique (qui peut d'ailleurs être discontinue selon l'extension angulaire réelle des pattes 8 et 20) et qui de plus s'ouvre vers l'intérieur et sur la gorge de disque 23 Un joint 24 élastique et circulaire est logé dans les gorges 21 et 22, et de préférence aussi dans une partie de la gorge de disque 23. La surface extérieure 25 des pattes 8 du flasque 1 touche la surface intérieure 26 des saillies de crabot 15 et empêche tout mouvement radial des secteurs 2, 3 et 5, et les forces centrifuges créées par la rotation du disque 9 en service provoquent alors un mouvement de rotation autour des saillies de crabot 15 des secteurs 2, 3 et 5, dont les lèvres 6 et 7 viennent toucher les portées d'étanchéité de l'évidement circulaire 10 et des redans 19 Un joint d'étanchéité à lèvre 27 (figure 3) peut être placé sur la lèvre extérieure 7 pour compléter l'étanchéité en s'appuyant sur la portée orientée vers l'intérieur de redans 19 Le joint 24 bloque à la fois les aubes 16 et les secteurs du flasque 1 en direction axiale. Le montage du système consiste tout d'abord à placer les secteurs 2 et 5 du flasque 1, sauf le secteur court 3, ainsi que les aubes 16, et plus précisément, dans cette réalisation o il y a autant d'aubes 16 que de secteur 2, 3 et 5, à alterner une insertion d'aube 16 dans son brochage 13 et une introduction d'un secteur 2 ou 5, réalisée par un mouvement radial pour le poser sur le disque 9 et placer l'extrémité de sa lèvre intérieure 6 dans l'évidement circulaire 10, mais à côté de sa position définitive, pour que sa patte 8 passe devant un brochage 13 encore vide, entre des saillies de crabot 15 consécutives; puis par un mouvement angulaire pour glisser la patte 20 sous la saillie de crabot 15 qui la retiendra et jusqu'à ce que la patte 20 arrive contre la patte 8 de l'aube 16 qui vient d'être placée ou seulement près d'elle Le mouvement est continué jusqu'à ce que le secteur 2 ou 5 qui le subit touche le secteur voisin déjà installé. Ce mouvement complexe est illustré sur la figure 4 et effectué suivant les flèches Aucune déformation des secteurs 2 et 5 n'est requise Le joint 24 est refoulé partiellement dans la gorge de disque 23 quand la patte 20 arrive à sa position finale, se redresse ensuite par son élasticité et rentre dans la gorge 22. Quand la dernière aube 16 est mise, il reste à insérer le secteur court 3 Le procédé est particulier et implique des mouvements effectués avec soin dans des pièces ajustées avec précision, qui sont illustrés aux figures 5 et 6 Le secteur court 3 est introduit entre les secteurs allongés 5 par un mouvement oblique qui le fait parvenir à la position de la figure 6 et représentée en traits mixtes sur la figure 5, pour laquelle la lèvre intérieure 6 est engagée profondément dans l'évidement circulaire 10 (qui est sensiblement plus profond à cet endroit) et la patte 8 ' (plus fine que les autres pattes 8 à cause d'un usinage de sa surface intérieure qui fait partie L Lement disparaître la gorge 21) commence à frayer une ouverture entre la saillie de crabot 15 associée et Le joint 24 Un basculement de redressement est ensuite imposé au secteur court 3 pour que sa Lèvre intérieure 6 soit soulevée du fond de l'évidement circulaire 10 et bute contre la portée 12, sa Lèvre extérieure 7 entre dans le redan 19 associée et sa patte 8 ' se glisse entre la saillie de crabot 15 et le joint 24 Dans sa position définitive, le secteur court 3 est dans le prolongement des autres Il ferme la circonférence du flasque 1 et évoque en cela et par sa forme particulière une clef de voûte Il est moins bien assujetti à l'assemblage que les autres secteurs 2 et 5 à cause de la finesse de la patte 8 ', qui reste espacée de la surface sur laquelle la gorge de disque 23 est creusée, et du manque de contact de la lèvre intérieure 6 sur la portée 11, mais il est suffisamment bien soutenu pour rester en place et ne pas compromettre l'étanchéité. Le joint 24 est un moyen particulièrement simple et efficace des éléments mobiles du système en direction axiale et l'assemblage du flasque 1 est facile et relativement bref. REVENDICATIONS 1 Système de rétention et d'étanchéité d'aubes ( 16) ayant des pieds ( 18) engagés de façon coulissante dans des brochages ( 13) axiaux d'un disque ( 9) de rotor, comprenant un flasque ( 1) circulaire d'étanchéité monté sur le disque et devant une face d'extrémité des brochages pour couvrir les pieds d'aubes, le flasque comprenant une lèvre intérieure ( 6) d'étanchéité logée dans un évidement circulaire ( 10) du disque et une Lèvre extérieure ( 7) d'étanchéité appliquée sur une portée ( 19) des pieds d'aubes, caractérisé en ce que le flasque et les pieds d'aubes possèdent des pattes ( 8, 8 ', 20) imbriquées et pourvues d'une première gorge ( 21, 22) ouverte radialement vers l'intérieur, le disque possède une seconde gorge ( 23) ouverte radialement vers l'extérieur et située devant la première gorge, un joint élastique ( 24) occupe au moins la première gorge tout en pouvant être refoulé entièrement dans la seconde gorge, le flasque est divisé en secteurs ( 2, 3, 5) de cercle pourvus chacun d'une saillie ( 8, 8 ') touchant une saillie ( 15) du disque par sa face ( 25) radialement extérieure, un des secteurs ( 3) étant de largeur réduite et susceptible d'être installé par un mouvement radial et longitudinal entre les autres secteurs ( 2, 5), chaque secteur portant une des pattes ( 8, 8 ') et les pattes des secteurs ayant une extension angulaire moindre que des espacements entre les saillies du disque. 2 Système de rétention et d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les secteurs sont en nombre égal au nombre des aubes, les pattes ( 8, 8 ') des secteurs alternant avec les pattes ( 20) des pieds d'aubes. 3 Système de rétention et d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Le flasque comprend un joint d'étanchéité ( 27) sur La Lèvre extérieure et touchant la portée. 4 Système de rétention et d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Le secteur de Largeur réduite ( 3) a des f Lancs ( 4) de jonction aux secteurs voisins ( 5) parallèLes. 5 Système de rétention et d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les saillies des secteurs coïncident avec les pattes des secteurs. 6 Système de rétention et d'étanchéité suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le secteur de Largeur réduite ( 3) possède une patte ( 8 ') amincie de façon à laisser subsister un espacement avec une surface du disque sur lequel la seconde gorge est établie, et l'évidement circulaire ( 10) possède une plus grande profondeur devant le secteur de largeur réduite.