Brevet FR2929662A1 — publié le 20091009

B09-0847FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Système et procédé de retenue d'aube de turbine Invention de : WASSINGER Stephen P. MARTIN Nick TOMBERG Steven E. Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 4 avril 2008 sous le n° 12/078.757 1 Système et procédé de retenue d'aube de turbine La présente invention est relative à un système de retenue servant à empêcher un mouvement axial et/ou radial d'un objet profilé dans une rainure d'une forme correspondante et, plus particulièrement, à un système et un procédé pour retenir une queue d'aronde d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde d'une bague de retenue. Dans un compresseur faisant partie d'une turbine selon la technique antérieure, les aubes du stator sont retenues dans une bague de retenue 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 bague de retenue), et la bague de retenue est elle-même fixée dans une rainure périphérique du carter du compresseur. L'ajustement entre l'aube et la queue d'aronde de la bague 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 tend finalement à provoquer une rupture de la pièce, ce qui nécessite un arrêt de l'équipement jusqu'à ce qu'il soit possible de procéder à la réparation. De plus, le mouvement radial de l'aube dans la rainure en queue d'aronde permet une variation du rayon de bout d'aube pendant le travail d'usinage. Une variation réduite du jeu radial pourrait éventuellement accroître les performances et éviter des frottements excessifs en bout d'aube. Ordinairement, chaque aube de stator est retenue dans la bague par un ou plusieurs freins créés par des coups de pointeau pour limiter le mouvement le long de la rainure en queue d'aronde de la bague. Avec ce procédé, la matière sur le bord de la rainure de la bague subit une déformation plastique et vient se loger dans un vide créé par un chanfrein local de la queue d'aronde du stator. I1 s'agit d'une opération manuelle et très variable qui, dans certains cas, risque d'aboutir à une retenue défectueuse de l'aube de stator dans la rainure de la bague. Les vibrations agissant sur le stator risquent de produire sur le frein 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 bague. A de très fortes amplitudes, ce mouvement risque de conduire à une usure de la queue d'aronde de la bague et, finalement, à une rupture de la bague. A son tour, cela risque de provoquer une libération de l'aube, puis un endommagement consécutif de la turbine à gaz. Ce problème a été résolu, dans de récentes conceptions proposées par le titulaire, grâce à une solution employant une vis d'arrêt, décrite dans la demande en attente, cédée en commun, n° 11/282 603, déposée le 21 novembre 2005. I1 a aussi été rapporté de nombreux cas d'installation défectueuse de stators effectuée soit en insérant l'aube profilé vers l'arrière dans la bague, soit en insérant le stator ou la bague dans la mauvaise position (étage) axiale. Certaines de ces erreurs de montage ont été reconnues comme étant la cause de la défaillance ultérieure d'un équipement de la machine. Cependant, on a encore besoin d'une technique de retenue fiable, prévenant des erreurs, pour fixer des aubages profilés de stator dans une turbomachine. Dans un exemple de forme de réalisation, l'invention est relative à un système de retenue destiné à servir à installer une queue d'aronde d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde correspondante présente dans une bague de retenue, le système de retenue comprenant : une première rainure de retenue formée dans la queue d'aronde de l'aube ; une seconde rainure de retenue formée dans une bague de retenue, la seconde rainure communiquant librement avec la première rainure de retenue, la première rainure de retenue étant placée de manière à être alignée avec la seconde rainure de retenue quand la queue d'aronde est montée dans la rainure en queue d'aronde ; et un élément de verrouillage disposé dans les première et seconde rainures de retenue. Selon un autre aspect, l'invention est relative à un procédé de retenue d'une queue d'aronde d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde de bague de retenue, comprenant : la formation d'une rainure de retenue dans la queue d'aronde de l'aube ; la formation d'une rainure de verrouillage dans la bague de retenue de façon que la rainure de verrouillage débouche dans la rainure de retenue ; et l'insertion d'un élément de verrouillage dans la rainure de retenue et la rainure de verrouillage. 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, simplifiée, en coupe d'un système de compresseur selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une vue de face, orientée vers l'arrière, d'un système de bague de stator selon la technique antérieure ; - la figure 3 est une vue éclatée représentant un système de retenue d'aube selon un exemple nullement limitatif de forme de réalisation selon la présente invention ; - la figure 4 représente une vue après assemblage du système de retenue représenté sur la figure 3 ; - la figure 5A représente une vue schématique en coupe du système représenté sur la figure 4 ; et - la figure 5B est une vue similaire à la figure 5A, mais représentant un dispositif sans système de retenue radiale. La description détaillée ci-après d'un exemple nullement limitatif de forme de réalisation de la présente invention est appliquée à des aubes de stator de compresseur de turbine à gaz qui sont retenues dans le carter du compresseur par l'intermédiaire d'une bague de retenue (normalement composée de plusieurs segments arqués). Cependant, cette forme de réalisation ne constitue qu'un exemple et l'invention est destinée à couvrir toute autre application où on souhaite retenir une pièce dans une rainure. La figure 1 est une vue simplifiée en coupe représentant des aubes 10 de stator de turbine dans un compresseur classique, représenté par un carter statique 12. Les aubes sont ordinairement fixées à l'aide d'une partie en queue d'aronde (non représentée) s'engageant dans une rainure en queue d'aronde d'une forme correspondante (non représentée) présente dans une bague de retenue 14 du stator. Les bagues de retenue sont elles-mêmes reçues par coulissement et fixées dans des rainures périphériques 16 du carter 12. Les aubes 10 de stator alternent, dans une direction axiale, avec des aubes 18 s'étendant radialement vers l'extérieur du rotor 20. Des extrémités radialement internes des aubes de stator peuvent être renforcées ou non par un talon, mais cet aspect n'a aucune importance dans le cadre de la présente invention. On notera que la bague peut être composée de deux de plus de deux segments arqués. La figure 2 représente un ensemble de bague 22 de stator dans lequel une pluralité d'aubes 10 de stator (de turbine à gaz) sont fixées 15 dans la bague de retenue 14 du stator. La figure 3 est une vue éclatée en perspective d'un système de retenue d'aube servant à fixer une aube 24 de stator de compresseur de turbine à gaz dans une bague de retenue 26 selon un exemple nullement limitatif de forme de réalisation de l'invention. Chaque aube 20 24 de turbine comprend un aubage profilé 28 et une queue d'aronde 30 d'aube à une extrémité de celle-ci qui est montée dans une rainure en queue d'aronde d'une forme correspondante 32 présente dans une bague de retenue 26 qui, sauf indication contraire ci-après, est semblable à la bague 14 (figures 1, 2). 25 Dans l'exemple de forme de réalisation, une rainure de retenue 34 est formée dans la queue d'aronde 30 de l'aube, la rainure étant orientée sensiblement perpendiculairement à la direction d'insertion A de la queue d'aronde 30 dans la rainure en queue d'aronde 32. Autrement dit, la rainure de retenue 34 s'étend sensiblement dans la 30 même direction circonférentielle que la bague de retenue 26, c'est-à-dire sensiblement perpendiculairement à la dimension de longueur de la queue d'aronde 30 de l'aube. Une rainure 36 pour fil à freiner est formée dans la bague de retenue 26, elle aussi dans la direction circonférentielle, et communique librement avec la rainure en queue d'aronde 32 qui reçoit la queue d'aronde 30 d'aube de stator, et donc aussi sensiblement perpendiculairement à la queue d'aronde 30 de l'aube. Ainsi, lors de l'assemblage, la rainure de retenue 34 et la rainure 36 pour fil à freiner sont alignées dans une direction radiale de façon qu'un fil à freiner 38 puisse être inséré dans les deux rainures 36 et 34 pour retenir de ce fait la queue d'aronde 30 d'aube de stator dans la bague 26 (cf. figure 4). On notera que le fil à freiner 38 assure une mise en place et une retenue dans les deux directions radiale et axiale. A cet égard, le fil 38 poussé dans la rainure 36 absorbe tout jeu radial entre la queue d'aronde 30 et la rainure 32 tout en empêchant tout mouvement de la queue d'aronde 30 axialement le long de la rainure 32. De plus, en plaçant la rainure 34 de manière asymétrique le long de la queue d'aronde 30, on assure un montage sans risque d'erreur lors de l'insertion de l'aube de stator dans la rainure 32 de la bague. Considérant maintenant les figures 5A et B, le fil à freiner 38, lorsqu'il est complètement inséré dans la rainure 36 pour fil à freiner, peut être arrêté par des pointes sur ses côtés opposés 40, 42 afin de retenir en place le fil à freiner. Les pointes, faisant saillie depuis la rainure du carter 12 pour la bague de retenue 26, sont conçues pour être reçue par la rainure 36 du fil à freiner. Lorsqu'il est complètement inséré, le fil à freiner peut laisser un intervalle ou un creux 44 au-dessus du fil et à l'intérieur de la bague 26. Cet agencement laisse à un détrompeur 46 placé dans le carter (cf. 12 sur la figure 1) la possibilité d'assurer un assemblage sans erreur de la bague et du stator dans le carter. De la sorte, il est possible de monter le stator d'une seule façon dans la bague et de monter d'une seule façon le système de bague de stator dans le carter. On notera que sur la figure 5A la retenue est obtenue dans les deux directions axiale et radiale alors que sur la figure 5B, en l'absence de coups de pointeau en 40 et 42, seule une retenue axiale est réalisée. Cependant, dans le cas de la figure 5B, une vis d'arrêt ou autre à orientation radiale, insérée à travers la bague 26 de l'aube (au voisinage immédiat du fil à freiner), pourrait servir à assurer une retenue radiale. On notera que sur la figure 5B le fil à freiner n'est pas forcément complètement inséré comme représenté sur la figure 5A, et qu'il peut présenter un ajustement lâche ou serré dans la rainure 36 pour fil à freiner. REVENDICATIONS1. Système de retenue destiné à servir à installer une queue d'aronde (30) d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde correspondante (32) présente dans une bague de retenue (26), le 5 système de retenue comprenant : une première rainure de retenue (34) formée dans la queue d'aronde (30) de l'aube ; une seconde rainure de retenue (36) formée dans une bague de retenue (26), la seconde rainure (36) communiquant librement avec la 10 première rainure de retenue (34), la première rainure de retenue (34) étant placée de manière à être alignée avec la seconde rainure de retenue (36) quand la queue d'aronde (30) est montée dans la rainure en queue d'aronde (32) ; et un élément de verrouillage (38) disposé dans les première et 15 seconde rainures de retenue (34, 36). 2. Système de retenue selon la revendication 1, dans lequel lesdites première et seconde rainures de retenue (34, 36) sont orientées sensiblement perpendiculairement à une direction d'insertion de la queue d'aronde (30) d'aube de stator de retenue dans la rainure 20 (32) en queue d'aronde de la bague de retenue (26). 3. Système de retenue selon la revendication 2, dans lequel ladite seconde rainure de retenue (36) s'étend de manière annulaire autour de ladite bague de retenue. 4. Système de retenue selon la revendication 1, dans lequel 25 ledit élément de verrouillage (38) est constitué par un fil à freiner allongé flexible. 5. Système de retenue selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de verrouillage (38) est ajusté étroitement dans lesdites première et seconde rainures de retenue (34, 36), avec un jeu entre 30 ledit élément de verrouillage (38) et une surface extérieure de ladite bague de retenue (26). 6. Système de retenue selon la revendication 1, dans lequel ledit élément de verrouillage (38) est ajusté étroitement dans laditepremière rainure de retenue (34), mais est ajusté de manière lâche dans ladite seconde rainure de retenue (36). 7. Système de retenue selon la revendication 1 en combinaison avec un carter (12) de turbine ayant une rainure pour bague de retenue conçue pour recevoir ladite bague de retenue (26), et une ou plusieurs pointes faisant saillie depuis ladite rainure pour bague de retenue et conçues pour être reçues dans ladite seconde rainure de retenue (36). 8. Système de retenue destiné à servir à installer une queue d'aronde (30) d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde (32) de bague de retenue, le système de retenue comprenant : une première rainure de retenue (34) formée dans la queue d'aronde (30) de l'aube ; une seconde rainure de retenue (36) formée dans la bague de retenue (26), communiquant librement avec la première rainure de retenue (34), ladite première rainure de retenue (34) étant placée de manière à être alignée avec ladite seconde rainure de retenue (36) quand la queue d'aronde (30) est montée dans la rainure en queue d'aronde (32) ; et un élément de verrouillage (38) disposé dans les première et 20 seconde rainures de retenue (34, 36) ; dans lequel lesdites première et seconde rainures de retenue (34, 36) sont orientées sensiblement perpendiculairement à une direction d'insertion de la queue d'aronde (30) d'aube de stator de turbine dans la rainure en queue d'aronde (32) de la bague retenue 25 (26) ; et dans lequel ladite seconde rainure de retenue (36) s'étend de manière annulaire autour de ladite bague de retenue (26) ; et dans lequel ledit élément de verrouillage (38) est constitué par un fil à freiner allongé flexible. 30 9. Système de retenue selon la revendication 8, dans lequel ledit élément de verrouillage (38) est ajusté étroitement dans lesdites première et seconde rainures de retenue (34, 36), avec un jeu entre ledit élément de verrouillage (38) et une surface extérieure de ladite bague de retenue (26). 10. Système de retenue selon la revendication 8 en combinaison avec un carter (12) de turbine ayant une bague de retenue conçue pour recevoir ladite bague de retenue (26), et une ou plusieurs pointes faisant saillie depuis ladite rainure pour bague de retenue et conçue pour être reçue dans ladite seconde rainure de retenue (36). 11. Procédé de retenue d'une queue d'aronde (30) d'aube de turbine dans une rainure en queue d'aronde (32) pour bague de retenue, comprenant : la formation d'une rainure de retenue (34) dans la queue d'aronde (30) d'aube ; la formation d'une rainure de verrouillage (36) dans la bague de retenue (26) de façon que la rainure de verrouillage (36) débouche dans la rainure de retenue (32) ; et l'insertion d'un élément de verrouillage (38) dans ladite rainure de retenue (32) et ladite rainure de verrouillage (36).