Brevet FR2927960A1 — publié le 20090828

B09-0577FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Rotor de turbomachine et procédé pour remplacer des aubes mobiles du rotor Invention de : MARTIN Nick HESS John Raymond Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 22 février 2008 sous le n° 12/035.922 Rotor de turbomachine et procédé pour remplacer des aubes mobiles du rotor Les turbines à gaz comprennent des rotors munis d'aubes mobiles susceptibles de se dégrader au fil du temps. En outre, réparer les aubes mobiles d'un rotor nécessite un démontage complet du rotor, ce qui peut prendre beaucoup de temps à mener à bien. Dans certains cas, la réparation des aubes mobiles de rotor peut représenter de quatre à six semaines de travail. Pour des turbines à gaz à usage régulier, un temps d'indisponibilité aussi long est particulièrement indésirable. Ainsi, les présents inventeurs ont pris conscience de la nécessité d'un rotor perfectionné et d'un procédé pour remplacer les aubes mobiles du rotor. I1 est proposé un rotor de turbomachine selon un exemple de forme de réalisation. Le rotor comprend au moins une première et une deuxième parties de rotor et au moins une première et une deuxième aubes mobiles. Les première et deuxième parties de rotor sont conçues pour tourner autour d'un axe. Les première et deuxième parties de rotor ont respectivement une première et une deuxième parties formant bords qui sont espacées d'une distance prédéterminée l'une de l'autre et ont entre elles une rainure périphérique. Les première et deuxième parties formant bords ont respectivement une première et une deuxième rainures en queue d'aronde traversant celles-ci et communiquant avec la rainure périphérique. Les première et deuxième aubes mobiles ont respectivement une première et une deuxième parties en queue d'aronde. La première partie en queue d'aronde est disposée dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde et la deuxième partie en queue d'aronde est disposée dans l'autre des première et deuxième rainures en queue d'aronde. La rainure périphérique a des dimensions suffisantes pour que les première et deuxième aubes mobiles passent dans celle-ci quand on retire du rotor les première et deuxième aubes mobiles. I1 est proposé un procédé pour remplacer une aube mobile d'un rotor selon un autre exemple de forme de réalisation. Le procédé comprend le retrait d'une première partie en queue d'aronde d'une première aube mobile depuis l'une d'une première rainure en queue d'aronde et d'une deuxième rainure en queue d'aronde respectivement d'une première et d'une deuxième parties formant bords, en la faisant passer dans une fente périphérique et en l'écartant du rotor de façon que la première aube mobile soit retirée du rotor. La rainure périphérique disposée entre les première et deuxième parties formant bords et communiquant avec les première et deuxième rainures en queue d'aronde. Le procédé comprend en outre le passage d'une première partie en queue d'aronde de rechange d'une première aube mobile de rechange dans la rainure périphérique vers l'une des première et deuxième parties formant bords de façon que la première partie en queue d'aronde de rechange soit reçue dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie de turbine à gaz ayant une partie formant compresseur avec un rotor, selon un exemple de forme de réalisation ; - la figure 2 est une vue schématique agrandie en coupe de la partie formant compresseur utilisée dans la turbine à gaz de la Fig. 1, prise à l'intérieur du cercle désigné par le repère 2 ; - la figure 3 est une vue schématique de deux parties adjacentes d'un rotor utilisé dans la turbine à gaz de la Fig. 1 ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une des parties du rotor utilisé dans la turbine à gaz de la Fig. 1 ; - la figure 5 est une vue schématique agrandie écorchée de la partie de rotor de la Fig. 4 ; - la figure 6 est une vue schématique agrandie en coupe d'une partie du rotor utilisé dans la turbine à gaz de la Fig. 1 ; et - la figure 7 est un organigramme d'un procédé pour remplacer une aube mobile de rotor de turbine à gaz, selon un autre exemple de forme de réalisation. La présente demande concerne un rotor de turbomachine et un procédé pour remplacer une aube mobile de rotor sur le rotor sans retirer le rotor tout entier de la turbomachine ni démonter tout le rotor. Dans ces formes de réalisation, le rotor est un organe d'un compresseur de turbine à gaz. Cependant, il est envisagé que le rotor puisse être d'autres organes appropriés de diverses turbomachines. De plus, il est également envisagé que les aubes mobiles puissent être remplacées sur le rotor après que le rotor a été retiré de la turbomachine et démonté. Considérant les figures 1 à 3, il y est présenté une turbomachine telle qu'une turbine à gaz 10 comprenant une partie formant compresseur 12 avec un rotor 20 selon un exemple de forme de réalisation. Le rotor 20 est conçu pour tourner dans un logement 22 de la turbine à gaz 10. Le rotor 20 a au moins une première et une deuxième parties 28, 30 de rotor et au moins une première et une deuxième aubes mobiles 32, 34. En particulier, les première et deuxième parties 28, 30 de rotor sont conçues pour tourner autour d'un axe 36 à l'intérieur du logement 22. Les première et deuxième parties 28, 30 de rotor ont respectivement une première et une deuxième parties formant bords 38, 40 qui sont espacées l'une de l'autre d'une distance prédéterminée et ont entre elles une rainure périphérique 42. Les première et deuxième parties formant bords 38, 40 ont respectivement une première et une deuxième fentes en queue d'aronde 44, 46, s'étendant à travers celles-ci et communiquant avec la rainure périphérique 42. La rainure périphérique 42 a des dimensions suffisantes pour faire passer les première et deuxième aubes mobiles 32, 34 dans celle-ci lorsqu'on retire les première et deuxième aubes mobiles 32, 34 des première et deuxième parties 28, 30 de rotor. En référence aux figures 3 à 5, la première partie 28 de rotor a un premier étage d'aubes mobiles 48 comportant la première aube mobile 32. De même, la deuxième partie 30 de rotor comporte un deuxième étage d'aubes mobiles 50 comportant la deuxième aube mobile 34. Chaque aube mobile du premier étage d'aubes mobiles 48 est sensiblement similaire à la deuxième aube mobile 34. C'est pourquoi, ci-après, on ne parlera en détail que des première et deuxième aubes mobiles 32, 34. Cependant, il est envisagé que les aubes mobiles de chaque étage puissent être différentes les unes des autres. Les première et deuxième aubes mobiles 32, 34 ont respectivement une première et une deuxième parties en queue d'aronde 52, 54. La première partie en queue d'aronde 52 est conçue pour être reçue dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde 44, 46. Par ailleurs, la deuxième partie en queue d'aronde 54 est conçue pour être reçue dans l'autre des première et deuxième rainures en queue d'aronde 44, 46. Dans la présente forme de réalisation nullement limitative, la première aube mobile 32 se monte sur la première partie 28 de rotor en faisant passer la première aube mobile 32 dans la rainure périphérique 42 vers la première partie formant bord 38 de façon que la première partie en queue d'aronde 42 soit disposée ou reçue dans la première rainure en queue d'aronde 44. La deuxième aube mobile 34 se monte sur la deuxième partie 30 de rotor en faisant passer la deuxième aube mobile 34 dans la rainure périphérique 42 vers la deuxième partie formant bord 40 de façon que la deuxième partie en queue d'aronde 54 soit disposée ou reçue dans la deuxième rainure en queue d'aronde 46. I1 est envisagé que la première aube mobile 32 puisse être montée sur la deuxième partie 30 de rotor plutôt que sur la première partie 28 de rotor et que la deuxième aube mobile 34 puisse être montée sur la première partie 28 de rotor plutôt que sur la deuxième partie 30 de rotor. Considérant la Fig. 3, le rotor 20 comprend en outre au moins une première et une deuxième fixations de retenue axiale 56, 58 conçues pour immobiliser les première et deuxième parties en queue d'aronde 52, 54 des première et deuxième aubes mobiles 32, 34 respectivement sur les première et deuxième parties formant bords 38, 40 des première et deuxième parties 28, 30 de rotor. Un exemple nullement limitatif des première et deuxième fixations de retenue axiale consiste en une déformation d'au moins une partie des première et deuxième parties formant bords 38, 40 afin de rabatte les première et deuxième parties formant bords 38, 40 sur les première et deuxième parties en queue d'aronde 52, 54 dans les première et deuxième rainures en queue d'aronde 44, 46. La première aube mobile 32 se démonte de la première partie 28 de rotor en détachant la première fixation de retenue axiale 56 de la première partie formant bord 38 et de la première partie en queue d'aronde 52 de la première aube mobile 32, puis en faisant passer la première aube mobile dans la rainure périphérique 42 depuis la première partie formant bord 38 et en l'écartant du rotor 20. De même, la deuxième aube mobile 34 se démonte de la deuxième partie formant bord 40 en détachant la deuxième fixation de retenue axiale 58 de la deuxième partie formant bord 40 et de la deuxième partie en queue d'aronde 54 de la deuxième aube mobile 34, puis en faisant passer la deuxième aube mobile 34 dans la rainure périphérique 42 depuis la deuxième partie formant bord 40 et en l'écartant du rotor 20. On peut faire passer les première et deuxième aubes mobiles de rechange dans la rainure périphérique 42 vers les première et deuxième parties formant bords 38, 40 de façon qu'une première partie en queue d'aronde de rechange soit reçue dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde 44, 46 et qu'une deuxième partie en queue d'aronde de rechange de la deuxième aube mobile de rechange soit reçue dans l'autre des première et deuxième rainures en queue d'aronde 44, 46. Les première et deuxième fixations de retenue axiale de rechange peuvent ensuite être attachées aux première et deuxième parties de rechange en queue d'aronde pour immobiliser les première et deuxième aubes mobiles de rechange sur le rotor. Ainsi, les première et deuxième aubes mobiles 32, 34 peuvent être remplacées sans retirer le rotor 20 de la turbine à gaz ni démonter le rotor 20. I1 est envisagé que l'on puisse faire avancer et reculer des aubes mobiles situées sur les parties avant et arrière du rotor les plus à l'extérieur, respectivement depuis les parties avant et arrière du rotor les plus à l'extérieur, de façon que les aubes mobiles soient retirées du rotor sans que les aubes mobiles ne passent dans les rainures périphériques du rotor. De même, on peut faire reculer et avancer des aubes mobiles de rechange vers les parties avant et arrière du rotor les plus à l'extérieur, 7 respectivement pour fixer les aubes mobiles de rechange aux parties avant et arrière du rotor les plus à l'extérieur sans que les aubes mobiles ne passent dans les rainures périphériques du rotor. En référence à la fig. 2, le rotor 20 comprend en outre un joint d'étanchéité annulaire 60 s'étendant entre les première et deuxième parties 28, 30 de rotor. Le joint d'étanchéité annulaire 60 est une boucle métallique assujettie aux première et deuxième parties 28, 30 de rotor par une paire de fixations 62, 64 reçues dans une paire de trous 66, 68 ménagés respectivement à travers les première et deuxième parties 28, 30 de rotor. Il est envisagé que le joint d'étanchéité annulaire 60 puisse être assujetti aux première et deuxième parties 28, 30 de rotor à l'aide d'un nombre de fixations 62, 64 supérieur ou inférieur à deux. Considérant la Fig. 6, il y est présenté un rotor 120 selon un autre exemple de forme de réalisation. Le rotor 120, comprenant un joint d'étanchéité annulaire 160 et des première et deuxième parties 128, 130 de rotor, est sensiblement similaire au rotor 20 de la Fig. 3 comprenant respectivement le joint d'étanchéité annulaire 60 et les première et deuxième parties 28, 30 de rotor. Cependant, les première et deuxième parties 128, 130 de rotor comportent des première et deuxième rainures annulaires 170, 172 conçues pour recevoir le joint d'étanchéité annulaire 160. De plus, la première partie 128 de rotor comporte une ouverture 174 conçue pour recevoir un élément formant cliquet anti-rotation 176 s'étendant depuis le joint annulaire 160, provoquant une rotation synchrone de la première partie 128 de rotor et du joint d'étanchéité annulaire 160. Il est envisagé que la deuxième partie 130 de rotor puis aussi comporter une ouverture destinée à recevoir un élément formant cliquet anti-rotation s'étendant depuis le joint d'étanchéité annulaire. En référence à la Fig. 7, on va maintenant expliquer un procédé pour remplacer une aube mobile du rotor 20 des figures 1 à 5. Le rotor 20 est conçu pour permettre le remplacement d'une ou de plusieurs aubes mobiles de rotor sans retirer le rotor tout entier de la turbine à gaz 10 ni démonter le rotor 20. Bien que l'explication ci-après considère la façon dont deux ou plus de deux aubes mobiles peuvent être remplacées les unes après les autres, il est envisagé que deux ou plus de deux aubes mobiles puissent, si cela est souhaitable, être remplacées simultanément. Lors d'une étape 300, un opérateur détache, de la première partie formant bord 38 de la première partie 28 de rotor, la première fixation de retenue axiale 56 et détache la première partie en queue d'aronde 52 de la première aube mobile 32. Ensuite, lors d'une étape 302, l'opérateur sort, de la première rainure en queue d'aronde 44 de la première partie formant bord 38, la première partie en queue d'aronde 52 de la première aube mobile 32, la fait passer dans la rainure périphérique 42 et l'écarte du rotor 20, si bien que la première aube mobile 32 est retirée du rotor 20. Ensuite, lors d'une étape 304, l'opérateur fait passer une première aube mobile de rechange dans la rainure périphérique 42 vers la première partie formant bord 38 de façon que la première partie en queue d'aronde de rechange de la première aube mobile de rechange soit reçue dans la première rainure en queue d'aronde 44. Ensuite, lors d'une étape 306, l'opérateur attache, à la première partie formant bord 38 de la première partie 28 de rotor, une première fixation de retenue axiale de rechange et attache la première partie en queue d'aronde de rechange de la première aube mobile de rechange. Ensuite, lors d'une étape 308, l'opérateur détache, de la deuxième partie formant bord 40 de la deuxième partie 30 de rotor, la deuxième fixation de retenue axiale 58 et détache la deuxième partie en queue d'aronde 54 de la deuxième aube mobile 34. Ensuite, lors d'une étape 310, l'opérateur sort, de la deuxième rainure en queue d'aronde 46 de la deuxième partie formant bord 40, la deuxième partie en queue d'aronde 54 de la deuxième aube mobile 34, la fait passer dans la rainure périphérique 42 et l'écarte du rotor 20, si bien que la deuxième aube mobile 34 est retirée du rotor 20. Ensuite, lors d'une étape 312, l'opérateur fait passer une deuxième aube mobile de rechange dans la rainure périphérique 42 vers la deuxième partie formant bord 40 de façon que la deuxième partie en queue d'aronde de rechange de la deuxième aube mobile de rechange soit reçue dans la deuxième rainure en queue d'aronde 46. Ensuite, lors d'une étape 314, l'opérateur attache, à la deuxième partie formant bord 40 de la deuxième partie 30 de rotor, une deuxième fixation de retenue axiale de rechange et attache la deuxième partie en queue d'aronde de rechange de la deuxième aube mobile de rechange. Le rotor et les procédés décrits ici offre un net avantage par rapport à d'autres dispositifs et procédés. En particulier, le rotor présente comme effet technique le remplacement d'aubes mobiles d'un rotor sans que le rotor ne soit retiré d'une turbine à gaz et sans démontage du rotor. Liste des repères 10 Turbine à gaz 12 Partie formant compresseur 20 Rotor 22 Logement 28 Première partie de rotor 30 Deuxième partie de rotor 32 Première aube mobile 34 Deuxième aube mobile 36 Axe 38 Première partie formant bord 40 Deuxième partie formant bord 42 Rainure périphérique 44 Première rainure en queue d'aronde 46 Deuxième rainure en queue d'aronde 48 Aubes mobiles 50 Aubes mobiles 52 Première partie en queue d'aronde 54 Deuxième partie en queue d'aronde 56 Première fixation de retenue axiale 58 Deuxième fixation de retenue axiale 60 Joint d'étanchéité annulaire 62 Fixation 64 Fixation 66 Trou 68 Trou 120 Rotor 128 Première partie de rotor 130 Deuxième partie de rotor 160 Joint d'étanchéité annulaire 170 Première rainure annulaire 172 Deuxième rainure annulaire REVENDICATIONS 1. Rotor (20) pour turbomachine, comprenant : au moins une première et une deuxième parties (28, 30) de rotor conçues pour tourner autour d'un axe (36), les première et deuxième parties (28, 30) de rotor ayant respectivement une première et une deuxième parties formant bords (38, 40) qui sont espacées d'une distance prédéterminée l'une de l'autre et ont entre elles une rainure périphérique (42), les première et deuxième parties formant bords (38, 40) ayant respectivement une première et une deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46) traversant celles-ci et communiquant avec la rainure périphérique (42) ; et au moins une première et une deuxième aubes mobiles (32, 34) ayant respectivement une première et une deuxième parties en queue d'aronde (52, 54), la première partie en queue d'aronde (52) étant disposée dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46), la deuxième partie en queue d'aronde (54) étant disposée dans l'autre des première et deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46), la rainure périphérique (42) ayant des dimensions suffisantes pour que les première et deuxième parties en queue d'aronde (52, 54) passent dans celle-ci quand on retire du rotor (20) les première et deuxième aubes mobiles (32, 34). 2. Rotor (20) selon la revendication 1, comprenant en outre au moins une première et une deuxième fixations de retenue axiale (56, 58), la première fixation de retenue axiale (56) étant conçue pour immobiliser l'une des première et deuxième parties en queue d'aronde (52, 54) respectivement des première et deuxième aubes mobiles (32, 34) respectivement à l'une des première et deuxième parties formant bords (38, 40) des première et deuxième parties (28, 30) de rotor, la deuxième fixation de retenue axiale (58) étant conçue pour immobiliser l'autres des première et deuxième parties en queue d'aronde (52, 54) sur l'autre des première et deuxième parties formant bords (38, 40). 3. Rotor (20) selon la revendication 1, comprenant en outre un joint d'étanchéité annulaire s'étendant entre la première partie de rotor et la deuxième partie de rotor. 4. Rotor (20) selon la revendication 3, dans lequel les première et deuxième parties (28, 30) de rotor comportent respectivement des première et deuxième rainures annulaires (170, 172) conçues pour recevoir le joint d'étanchéité annulaire (160). 5. Rotor selon la revendication 3, dans lequel le joint d'étanchéité annulaire (160) comporte un élément formant cliquet anti- rotation (176) s'étendant depuis celui-ci, la première partie (28) de rotor ayant une ouverture conçue pour recevoir l'élément formant cliquet antirotation (176) afin de synchroniser la rotation du joint d'étanchéité annulaire (160) et de la première partie (28) de rotor. 6. Procédé pour remplacer une aube mobile d'un rotor (20), comprenant : le retrait d'une première partie en queue d'aronde (52) d'une première aube mobile (32) depuis l'une d'une première rainure en queue d'aronde (44) et d'une deuxième rainure en queue d'aronde (46) respectivement d'une première et d'une deuxième parties formant bords (38, 40), en la faisant passer dans une fente périphérique (42) et en l'écartant du rotor (20) de façon que la première aube mobile (32) soit retirée du rotor (20), la rainure périphérique (42) étant disposée entre les première et deuxième parties formant bords (38, 40) et communiquant avec les première et deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46) ; et le passage d'une première partie en queue d'aronde de rechange d'une première aube mobile de rechange dans la rainure périphérique (42) vers l'une des première et deuxième parties formant bords (38, 40) de façon que la première partie en queue d'aronde de rechange soit reçue dans l'une des première et deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46). 7. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre le détachement, de la première partie en queue d'aronde (52) de la première aube mobile (32), d'au moins une première fixation de retenue axiale (56). 8. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre l'attache d'au moins une première fixation axiale de retenue de rechange à la première partie en queue d'aronde de rechange de la première aube mobile de rechange. 9. Procédé selon la revendication 6, comprenant en outre le passage une deuxième partie en queue d'aronde (54) d'une deuxième aube mobile (54) dans la rainure périphérique (42) depuis l'autre des première et deuxième rainures en queue d'aronde (44, 46) et son éloignement par rapport au rotor (20) de façon que la deuxième aube mobile (34) soit retirée du rotor (20), et le passage d'une deuxième partie en queue d'aronde de rechange d'une deuxième aube mobile de rechange dans la rainure périphérique (42) vers l'autre des première et deuxièmes parties formant bords (28, 30) de façon que la deuxième partie en queue d'aronde de rechange soit reçue dans l'autres première et deuxième rainures en queue d'aronde (49, 46). 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre le détachement, de la deuxième partie en queue d'aronde (54) de la deuxième aube mobile (34), d'au moins une deuxième fixation de retenue axiale (58).