Brevet FR2929661A1 — publié le 20091009

B09-1019FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Retenue axiale d'aubes de compresseur Invention de : TIPTON Thomas R. NEWTON Mark Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 4 avril 2008 sous le n° 12/078.758 Retenue axiale d'aubes de compresseur La présente invention est relative de façon générale aux turbomachines et, plus particulièrement, à la retenue d'aubes ou d'ailettes dans des rainures formées dans une roue à aubes d'un rotor de compresseur. Dans un compresseur faisant partie d'une turbine selon la technique antérieure, les aubes du rotor sont retenues dans une roue à aubes de rotor à l'aide d'un montage à queue d'aronde, c'est-à-dire qu'une queue d'aronde présente sur l'aube est logée dans une rainure complémentaire présente dans la roue. L'ajustement entre l'aube et la rainure à queue d'aronde dans la roue du rotor est lâche pour permettre l'assemblage et des tolérances. Par conséquent, si les aubes ne sont pas correctement retenues, l'ajustement lâche risque de permettre à la pièce de bouger dans la rainure, ce qui conduit à une usure excessive. L'usure excessive risque de provoquer finalement une rupture de la pièce nécessitant un arrêt de l'équipement jusqu'à ce qu'il soit possible de procéder à la réparation. Ordinairement, chaque aube de rotor est retenue dans la roue à aubes par un ou plusieurs coups de pointeau pour limiter le mouvement le long de la rainure en queue d'aronde de la roue. Selon ce procédé, la matière sur le bord de la rainure de la roue subit une déformation plastique et vient se loger dans un vide créé par un chanfrein local de la queue d'aronde de l'aube. Il s'agit d'une opération manuelle et très variable qui, dans certains cas, aboutit à une retenue défectueuse de l'aube de rotor dans la rainure de la roue de rotor. Les vibrations agissant sur le rotor risquent de produire sur le frein créé par un coup de pointeau une usure aboutissant finalement à une défaillance du système de retenue. Une fois que le frein est usé, l'aube peut coulisser librement dans la rainure de la roue. A de très fortes amplitudes, ce mouvement risque de conduire à une usure de la queue d'aronde de l'aube et, finalement, à une rupture. A son tour, cela risque de provoquer une libération de l'aube, puis un endommagement consécutif de la turbine à gaz. I1 a aussi été rapporté de nombreux cas d'installation défectueuse d'aubes de rotors effectuée par exemple, en insérant l'aube vers l'arrière dans la rainure de la roue. Certaines de ces erreurs de montage ont été reconnues comme étant la cause de la défaillance ultérieure d'un équipement de la machine. On a encore besoin d'un mécanisme de retenue d'aube transformable sur site, qui permette l'installation, la dépose et la réinstallation de l'aube sans endommagement des aubes ni de la roue. Dans un exemple nullement limitatif de forme de réalisation, l'invention est relative à un système de retenue axiale pour empêcher le mouvement axial d'un organe de machine ayant une queue d'aronde dans une rainure en queue d'aronde d'une forme complémentaire, comprenant : une première gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la rainure en queue d'aronde ; une seconde gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la queue d'aronde, les première et seconde gorges étant alignées lorsque la queue d'aronde est située dans la rainure en queue d'aronde pour ainsi former une rainure sensiblement en T à pourtour fermé ayant une partie formant tige et une partie latérale transversale à une première extrémité de la partie formant tige, l'autre extrémité de la tige étant ouverte ; et une agrafe de verrouillage compressible conçue pour s'insérer dans la rainure sensiblement en T, l'agrafe de verrouillage ayant une paire de branches s'étendant dans des directions opposées, pouvant être reçues dans des extrémités opposées de la partie latérale transversale. Selon un autre aspect, l'invention est relative à un système de retenue axiale pour limiter le mouvement axial d'une aube de turbine ayant une queue d'aronde dans une rainure en queue d'aronde de forme complémentaire dans une roue de rotor de turbine, comprenant : une première gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la rainure en queue d'aronde ; une seconde gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la queue d'aronde, les première et seconde gorges étant alignées pour ainsi former une rainure sensiblement en T à pourtour fermé ayant une partie formant tige et une partie latérale transversale à une première extrémité de la partie formant tige, l'autre extrémité de la tige étant ouverte ; et une agrafe de verrouillage compressible introduite dans la rainure sensiblement en T, l'agrafe de verrouillage ayant une paire de branches, s'étendant dans des directions opposées, reçues dans des extrémités opposées de la partie latérale transversale. Selon encore un autre aspect, l'invention est relative à un système de retenue axiale pour limiter le mouvement axial d'une aube de turbine ayant une queue d'aronde à l'intérieur d'une rainure en queue d'aronde de forme complémentaire présente dans une roue de rotor de turbine, comprenant : une première gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la rainure en queue d'aronde ; une seconde gorge sensiblement en T formée dans une surface inférieure de la queue d'aronde, les première et seconde gorges étant alignées pour ainsi former une rainure sensiblement en T à pourtour fermé ayant une partie formant tige et une partie latérale transversale à une première extrémité de la partie formant tige, l'autre extrémité de la tige étant ouverte ; une agrafe de verrouillage compressible insérée dans la rainure sensiblement en T, l'agrafe de verrouillage ayant une paire de branches s'étendant dans des directions opposées, reliées par une partie formant boucle sensiblement en C et reçues dans des extrémités opposées de la partie latérale transversale, et l'agrafe de verrouillage compressible ayant des dimensions destinées à permettre la compression de la partie formant boucle afin que les branches s'étendant de manière opposée puissent passer à travers la partie formant tige et se déployer dans les extrémités opposées de la partie latérale transversale. 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 partielle en perspective d'une gorge en T de retenue d'agrafe dans une rainure en queue d'aronde de roue de rotor selon un exemple nullement limitatif de la forme de réalisation ; - la figure 2 est une vue partielle en perspective d'une rainure complémentaire en T dans une queue d'aronde d'aube de rotor ; - la figure 3 est une vue en perspective d'une agrafe de retenue à insérer dans des gorges en T alignées représentées sur les figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue partielle en perspective, également partiellement en transparence, représentant l'agrafe de retenue insérée dans les gorges en T alignées de la queue d'aronde de l'aube de rotor et de la rainure à queue d'aronde de la roue de rotor ; et - la figure 5 est une vue en bout des organes représentés sur la figure 4. La figure 1 représente une roue 10 de rotor de compresseur pourvue d'une pluralité (une seule étant représentée) de rainures 12 en queue d'aronde espacées dans la direction circonférentielle sur le pourtour de la roue. Chaque rainure 12 est conçue pour recevoir une queue d'aronde complémentaire 14 (figure 2) du pied d'une aube ou d'une ailette 16. La rainure en queue d'aronde 12 de la roue 10 est représentée sur la figure 1 sans l'aube 16, ce qui permet de voir une première gorge en T 18 usinée dans la base de la rainure en queue d'aronde, une partie formant tige 20 de la gorge débouchant sur le bord de la rainure et une partie latérale transversale 22 de la gorge située à distance du bord de la rainure. Dans la forme de réalisation illustrée, la gorge 18 a des bords rayonnés et une profondeur qui permet de loger à peu près une moitié du pourtour d'une agrafe élastique de retenue décrite plus en détail ci-après. La figure 2 représente une seconde gorge en T 24 usinée sur la surface inférieure 26 de la queue d'aronde 14 d'aube, située de manière à être précisément alignée avec la première gorge en T 18 de la rainure en queue d'aronde 12 lorsque l'aube 16 est convenablement installée dans la rainure 12. La seconde gorge en T 24 a une partie formant tige 28 et une partie latérale transversale 30, avec des bords rayonnés de façon similaire et une profondeur recevant la moitié de l'agrafe élastique, de telle sorte que lorsque les gorges 18, 24 sont alignées, elles forment une rainure en T 28 à pourtour fermé (figures 4 et 5), les extrémités libres des parties formant tiges 20, 28 débouchant sur le bord de la gorge 12 en queue d'aronde de la roue de rotor. Les parties latérales transversales 22, 30 prennent une section transversale sensiblement cylindrique au niveau de leurs extrémités opposées respectives pour recevoir des saillies de forme correspondante sur l'agrafe de retenue, comme décrit plus en détail ci-après. Les profondeurs relatives des première et seconde gorges en T ne sont pas forcément égales et peuvent varier dans des limites admissibles compte tenu de leur fonction. La figure 3 représente l'agrafe élastique sensiblement en C 32, faite d'un acier massif à grande résistance mécanique (ou d'un autre alliage adéquat comme, par exemple, l'Inconel (marque déposée)) à section transversale sensiblement circulaire (ou à autre section appropriée). L'agrafe 32 comporte une partie relativement large en boucle 34 et une partie étroite resserrée 36, des extrémités distantes à alignement axial 38, 40 supportant respectivement des branches 42, 44 s'étendant dans des directions opposées, d'un plus grand diamètre. La partie en boucle 40 s'étend suivant un arc composé depuis la partie étroite resserrée 36 et donne à l'agrafe une grande flexibilité ou compressibilité. L'agrafe est conçue pour être insérée dans la rainure en T 28, les branches 42, 44 étant logées dans des extrémités opposées correspondantes des parties latérales transversales 22, 30 de la rainure en T, et la partie en boucle 34 étant reçue dans les parties formant tiges 20, 28 des gorges alignées, comme représenté sur la figure 4. On notera que des intervalles suffisants 46, 48 sont ménagés entre les parois des ouvertures 28, la partie formant tige et l'agrafe pour permettre une insertion d'une pince ou d'un outil similaire. Plus particulièrement, l'agrafe élastique 32 est compressible latéralement de façon que l'outil puisse servir à comprimer l'agrafe dans une mesure telle que les branches 42, 44 se rapprochent l'une de l'autre en permettant l'insertion de l'agrafe dans la fente et le retrait de l'agrafe de la fente. Lorsque les branches 42, 44 sont relâchées après insertion, elles sont poussées de manière élastique par un ressort au contact des extrémités opposées de la partie latérale transversale. Cette procédure peut être réalisée sans endommager la roue de rotor ni l'aube de rotor. Les gorges en T respectives 18, 24 pour agrafe dans la rainure en queue d'aronde et la queue d'aronde peuvent être centrées ou décalées par rapport à un axe central au fond de la gorge en queue d'aronde. De plus, les gorges en T 18, 24 pour agrafe peuvent être coaxiales à l'axe central ou obliques par rapport à celui-ci. Des agencements à décalage ou obliquité peuvent servir de dispositif de "détrompage" pour assurer un bon assemblage. On notera que l'agrafe 32 peut avoir une section transversale d'une autre forme appropriée permettant une compression de l'agrafe pour l'insertion et/ou le retrait de celle-ci. De même, la forme des branches 42, 44 et la configuration de la partie circulaire 24 peuvent également varier à volonté, sous réserve des exigences de fonctionnement de l'agrafe. Les branches 40, 44 peuvent être emmanchées à force, soudées, brasées ou fixées d'une autre manière appropriée à l'agrafe 32 ou, selon l'autre possibilité, faire corps avec l'agrafe et, par usinage, être dotées de dimensions et d'une forme appropriées. REVENDICATIONS1. Système de retenue axiale pour limiter le mouvement axial d'une pièce de machine ayant une queue d'aronde (14) dans une rainure en queue d'aronde (12) d'une forme complémentaire, comprenant : une première gorge sensiblement en T (18) formée dans une surface inférieure de ladite rainure en queue d'aronde ; une seconde gorge sensiblement en T (24) formée dans une surface inférieure de ladite queue d'aronde, lesdites première et seconde gorges étant alignées lorsque ladite queue d'aronde est logée dans ladite rainure en queue d'aronde pour former de la sorte une rainure sensiblement en T (29) à pourtour fermé, ayant une partie formant tige (20), (28) et une partie latérale transversale (22), (30) à une première extrémité de la pièce formant tige, l'autre extrémité de la tige étant ouverte ; et une agrafe de verrouillage compressible (32) conçue pour être insérée dans ladite rainure sensiblement en T, ladite agrafe de verrouillage ayant une paire de branches (42), (44) s'étendant dans des directions opposées, pouvant être reçues dans des extrémités opposées de ladite partie latérale transversale (22), (30). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel au moins lesdites extrémités opposées de ladite partie latérale transversale (22), (30) ont une section transversale sensiblement circulaire. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel ladite partie formant tige (20), (28) a une section transversale sensiblement rectangulaire. 4. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdites branches (40), (42) s'étendant dans des directions opposées sont reliées par une partie formant boucle flexible sensiblement en C (34). 5. Système selon la revendication 4, dans lequel ladite agrafe (32) est suffisamment flexible et a des dimensions suffisantes pour permettre la compression de ladite partie formant boucle (34) de façon que lesdites branches s'étendant dans des directions opposées puissent passer à travers ladite partie formant tige (20), (28) et se déployer danslesdites extrémités opposées de ladite partie latérale transversale (22), (30) de ladite rainure. 6. Système selon la revendication 4, dans lequel ladite partie formant boucle (34) comporte une partie étroite resserrée (36), des extrémités distantes (38), (40) s'étendant depuis ladite partie étroite resserrée et étant reliées auxdites branches (40), (42) s'étendant dans des directions opposées. 7. Système selon la revendication 6, dans lequel ladite partie formant tige (20), (28) a une plus grande largeur que ladite partie formant boucle (34), ce qui laisse un intervalle (46), (48) suffisant pour recevoir les extrémités d'un outil de compression servant à insérer ladite agrafe dans ladite gorge. 8. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdites première et seconde gorges en T (18), (24) sont alignées sur un axe central le long de ladite rainure en queue d'aronde (12). 9. Système de retenue axiale pour limiter le mouvement axial d'une aube (16) de turbine ayant une queue d'aronde (14) dans une rainure en queue d'aronde de forme complémentaire (12) d'une roue de rotor de turbine, comprenant : une première gorge sensiblement en T (18) formée dans une surface inférieure de ladite rainure en queue d'aronde ; une seconde gorge en T (24) formée dans une surface inférieure de ladite queue d'aronde, lesdites première et seconde gorges étant alignées pour ainsi former une rainure sensiblement en T (29) à pourtour fermé ayant une partie formant tige (20), (28) et une partie latérale transversale (22), (30) à une première extrémité de la partie formant tige, l'autre extrémité de la tige étant ouverte ; une agrafe de verrouillage compressible (32) insérée dans ladite rainure sensiblement en T, ladite agrafe de verrouillage ayant une paire de branches (40), (42) s'étendant dans des directions opposées, reliées à une partie formant boucle sensiblement en C (34) et reçues dans des extrémités opposées de ladite partie latérale transversale (22), (30) ; et ladite agrafe de verrouillage compressible (32) ayant des dimensions permettant une compression de ladite partie formant boucle(34) de telle sorte que lesdites branches (40), (42) s'étendant dans des directions opposées puissent traverser ladite partie formant tige (20), (28) et se déployer dans lesdites extrémités opposées de ladite partie latérale transversale (22), (30). 10. Système selon la revendication 9, dans lequel lesdites branches s'étendant dans des directions opposées sont reliées par une partie en boucle flexible sensiblement en C.