Brevet FR2940354A1 — publié le 20100625

Le domaine de la présente invention est celui des turbomachines, et plus particulièrement celui des dispositifs de maintien des aubes de compresseur pour ces turbomachines. Les turbomachines comprennent généralement un ou plusieurs compresseurs destinés à comprimer l'air aspiré dans l'entrée d'air, avant son introduction dans la chambre de combustion où il servira à faire brûler le carburant injecté et à assurer la propulsion recherchée. Les aubes de compresseur sont essentiellement de deux types, en ce qui concerne leur mode d'attache sur le disque correspondant. Certaines possèdent une attache dite brochée, c'est à dire qu'elles sont maintenues sur le disque par une pièce qui vient s'insérer dans un logement prévu à cet effet ; d'autres ont une attache marteau, c'est-à-dire que la forme du pied d'aube est évasée, formant un bulbe qui est glissé dans une rainure périphérique circonférentielle creusée dans la face externe de la jante du disque. Pour ces dernières, cette jante se présente, en coupe transversale, comme un demi-cercle en creux, surmonté de deux épaulements, dont la face intérieure présente une surface d'appui, dénommée couramment portée, qui sert à maintenir l'aube en centrifuge. Les aubes sont insérées les uns après les autres par leurs pieds, dans cette rainure périphérique, ou attache, jusqu'à la remplir complètement. Pour engager les aubes dans la rainure périphérique une encoche d'introduction est pratiquée dans les épaulements latéraux, par laquelle peuvent passer les bulbes des pieds des aubes. Un dispositif de verrou est prévu pour maintenir la ou les dernières aubes introduites, qui sont situées en face de cette encoche, et les empêcher de ressortir. Ce dispositif a, en général, également pour fonction de retenir le jeu d'aubes en rotation circulaire et d'empêcher quelles ne soient entraînées par l'action des forces aérodynamiques qui s'exercent sur elles. A côté de ces encoches d'introduction des aubes on trouve généralement une ou deux encoches d'introduction des verrous, qui permettent d'insérer le ou les verrous dans la rainure périphérique pour bloquer circulairement les aubes. Ces verrous comportent généralement, comme décrit dans le brevet FR 2810366 de la demanderesse, une pièce qui prend appui sur le fond de la rainure périphérique et sur les plates-formes des dernières aubes introduites pour assurer leur blocage en translation circulaire, et un 2 moyen de serrage, telle qu'une vis, qui est accessible depuis l'extérieur de la rainure. Pour cela une découpe est généralement pratiquée dans la plateforme des dernières aubes introduites, de façon à procurer un accès à l'outil de serrage. Il s'ensuit que, au moins deux aubes du compresseur, et plus généralement quatre quand un verrou est disposé de chaque côté de l'encoche d'introduction des aubes, sont différentes des autres aubes de l'étage du compresseur. Les inconvénients associés à cette configuration sont tout d'abord une rupture d'interchangeabilité entre les aubes avec pour conséquence l'obligation de gérer deux références, et en second lieu la nécessité de pratiquer au moins deux encoches dans les épaulements de la rainure périphérique, une pour l'encoche d'introduction des aubes et une, sinon deux, pour la ou les encoches d'introduction des verrous. Les opérations de fraisage sont donc plus nombreuses, avec, associées à elles, des risques supplémentaires de rebut des pièces en cas d'une mauvaise réalisation des opérations de fraisage, qui sont particulièrement délicates à réaliser. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un système d'attache des aubes qui ne présente pas certains des inconvénients de l'art antérieur et, en particulier, qui permette le verrouillage des aubes à attache marteau d'un étage de compresseur sans provoquer de rupture d'interchangeabilité entre ces aubes. Elle permet également de n'effectuer qu'un seul fraisage sur les épaulements du disque de compresseur, pour l'introduction des aubes, et supprime ceux qui étaient nécessaires à l'introduction du ou des verrous associés. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de blocage circulaire d'un jeu d'aubes munies d'un pied de type marteau, sur la jante d'un disque de compresseur d'une turbomachine, ladite jante comportant une rainure périphérique sur sa face externe destinée à recevoir les pieds des aubes dudit jeu et deux épaulements encadrant ladite rainure dont les faces forment des portées de rétention desdites aubes, ladite jante comportant en outre une fenêtre d'introduction des pieds des aubes dans ladite rainure ménagée dans au moins un desdits épaulements, ledit dispositif comportant un moyen d'immobilisation en translation des aubes positionné dans ladite rainure entre deux aubes consécutives et 3 maintenu en position par un moyen de fixation, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation s'étend sensiblement dans l'axe de la turbomachine et traverse un desdits épaulements en passant par une découpe pratiquée dans ledit épaulement. Le fait que le moyen de fixation s'étende sensiblement dans l'axe de la turbomachine permet qu'il n'interfère pas avec les plates-formes des aubes, et que celles-ci soient toutes identiques. Le fait de ne pas interférer avec les plates-formes des aubes, permet de ne pas différencier les aubes. Préférentiellement ledit moyen de fixation n'interfère pas avec les aubes, de sorte que le jeu d'aubes peut être constitué d'aubes identiques. Dans un mode particulier de réalisation, ledit épaulement est un épaulement ouvert, la découpe débouchant sur la face externe de la jante et ayant la fonction de fenêtre d'introduction des aubes. On fait ainsi assurer à la découpe simultanément les fonctions de fenêtre d'introduction des aubes et de maintien du moyen d'immobilisation des aubes en rotation dans la rainure. Avantageusement ledit moyen de fixation traverse un support, 20 ledit support étant une pièce détachable dudit épaulement et s'insérant dans ladite découpe. De façon préférentielle le support s'insère dans la découpe selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la turbomachine. Dans un mode particulier de réalisation le support a, en plein, 25 la forme de la découpe pratiquée dans l'épaulement ouvert. On assure ainsi un bon équilibrage du disque de compresseur. De façon avantageuse, ledit moyen d'immobilisation en translation comporte un bloc supérieur apte à se positionner entre les pieds de deux aubes consécutives pour les retenir en translation dans la 30 rainure et une base apte à se positionner en fond de rainure sous les pieds des dites aubes. Il assure ainsi, par son bloc supérieur, la fonction d'immobilisation des aubes en translation circulaire, tout en étant lui-même retenu en centrifuge par les pieds des aubes qui immobilisent la base. 35 De façon préférentielle le bloc supérieur a sensiblement la forme d'un parallélépipède comportant deux parois orientées parallèlement à l'axe de la turbomachine et aptes à coopérer avec des faces correspondantes du pied des aubes à retenir. Dans un mode particulier de réalisation la base comporte au moins deux segments s'étendant tangentiellement à la rainure de part et 5 d'autre de la partie inférieure du bloc supérieur. Préférentiellement le bloc supérieur comporte un premier perçage et le support comporte un second perçage, les deux perçages étant alignés lorsque le dispositif de blocage est en position sur le disque. De façon préférentielle le moyen de fixation est un boulon 10 passant par les deux perçages et dans lequel le support présente une face d'appui perpendiculaire à l'axe dudit boulon. L'invention concerne également un compresseur d'une turbomachine comportant au moins un dispositif de blocage tel que décrit ci-dessus. Elle concerne enfin une turbomachine comportant un tel 15 compresseur. L' invention sera mieux comprise, et d' autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et 20 non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un compresseur de turbomachine, comportant des aubes avec attaches brochées et des aubes avec attaches marteau ; 25 - la figure 2 est une vue en perspective d'une découpe d'un épaulement muni d'un dispositif de blocage en translation circulaire des aubes selon un mode de réalisation de l'invention, le disque étant porteur d'une aube ; - la figure 3 est une vue de côté d'un disque de compresseur 30 adapté à recevoir un dispositif de blocage selon un mode de réalisation de l'invention, une aube étant en position dans la rainure périphérique du disque ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un verrou en translation pour des aubes montées dans la rainure périphérique, selon un 35 mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un support d'un moyen de fixation d'un verrou, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un verrou et du 5 support de son moyen de fixation selon un mode de réalisation de l'invention, dans leurs positions relatives respectives ; - la figure 7 est une vue en perspective d'un verrou selon un mode de réalisation de l'invention, en position sous une aube dans la rainure périphérique d'un disque de compresseur. En se référant à la figure 1, on voit en coupe un compresseur de turbomachine comprenant une succession d'étages constitués par une alternance d'aubes mobiles 1 et d'aubes fixes 2. Les aubes mobiles 1 sont portées par les jantes des disques de compresseur 3. Les aubes des deux premiers étages, situés à gauche sur la figure, sont fixées par brochage alors que les aubes des étages ultérieurs sont glissées, grâce à un système d'attache marteau, dans une rainure périphérique 4 creusée dans la face externe de la jante. (NOTA : Dans toute la description la référence externe s'entend comme la partie la plus éloignée radialement de l'axe de rotation de la turbomachine.) En se référant à la figure 2, on voit la face externe de la jante d'un disque de compresseur 3, creusée d'une rainure périphérique 4 dans laquelle est glissé le pied 5 d'une aube 1. La rainure périphérique 4 est, au niveau de l'aube, entièrement recouverte par la plate-forme 6 de celle-ci. La jante du disque 3 présente deux épaulements dont un, l'épaulement ouvert 7, présente une découpe 8 débouchant sur la face externe de la jante, par laquelle peut passer le pied 5 de l'aube. Cette découpe constitue la fenêtre d'introduction des aubes, par laquelle passent toutes les aubes 1 lors de leur installation dans la rainure 4. La découpe 8 est limitée, sur la circonférence du disque, par deux faces parallèles 9a et 9b s'étendant parallèlement à l'axe de rotation du disque 3 ; elle est limitée radialement par une forme en plan, également parallèle à cet axe de rotation mais perpendiculaire au plan des faces 9a et 9b, qui forme un plancher 9c pour la découpe. Dans le mode de réalisation représenté la découpe 8 débouche radialement de la jante de l'épaulement 7. En se référant à la figure 3 on voit une aube 1, avec son pied 5 en place dans la rainure périphérique 4 creusée dans la face externe du disque 3. La plate-forme 6 de l'aube est en appui sur les deux épaulements 7 et 7' de la face externe du disque, qu'elle recouvre entièrement. Sur la figure est également représenté le cheminement A suivi par le pied 5 de l'aube lors de son introduction dans la rainure périphérique 4. Le pied 5 de l'aube, en position dans la rainure 4, présente un jeu avec le fond de la rainure qui permet d'y insérer une partie du verrou des aubes, comme cela sera expliqué plus loin. Sur la figure 4 est représenté un verrou 10, formant moyen d'immobilisation en translation des aubes 1, qui a pour fonction de bloquer les aubes dans la rainure périphérique 4 lorsqu'elles y ont toutes été introduites. Ce verrou 10 présente un bloc supérieur 11 de forme sensiblement parallélépipédique, sans que cette forme soit impérative, avec deux parois latérales 1la et llb destinées à coopérer avec les faces latérales des pieds d'aubes pour leur servir d'appui. Il présente également une base 12, sur laquelle repose le bloc supérieur 11, dont la forme inférieure s'adapte à celle du fond de la rainure périphérique 4. Cette base est représentée, sans que celle-ci soit impérative, sous la forme d'un support du bloc supérieur qui se prolonge latéralement par quatre segments 12a à 12d, détachés les uns des autres et rattachés aux quatre coins inférieurs du bloc supérieur 11. Ces segments sont plats sur leur face supérieure et reproduisent sur leur face inférieure la forme de la rainure périphérique avec laquelle ils coopèrent lorsque le verrou est positionné en fond de rainure périphérique. L'épaisseur de ces segments est inférieure au jeu existant entre le pied 5 de l'aube 1 et la rainure 4 lorsque les aubes sont implantées dans la rainure comme décrit sur la figure 3, de sorte qu'ils peuvent reposer sur le fond de la rainure périphérique 4 et s'étendre sous les pieds 5 des aubes 1, dans le sens circonférentiel, sans interférer avec eux. Le bloc supérieur 11 est traversé de part en part, dans une direction perpendiculaire à la direction principale des segments 12a à 12d, par un premier perçage 13 situé au dessus du niveau de la base 12 et positionné de sorte qu'il se trouve en face de la découpe 8 lorsque le verrou 10 est en place dans la rainure périphérique 4. La figure 5 représente un support 20, formant support pour un moyen de fixation (non représenté) du verrou 10 et assurant le blocage 7 en translation de celui-ci lorsqu'il est en position dans la rainure périphérique 4. Tel que représenté il a, en plein, sans que cette forme soit impérative, la forme qu'a, en creux, la découpe 8 de l'épaulement ouvert 7 du disque 3. Outre sa fonction de blocage en translation du verrou, il est destiné à combler le vide laissé par cette découpe après l'introduction du jeu d'aubes 1 dans la rainure périphérique 4. Il présente deux faces planes 21a et 21b parallèles entre elles et qui, quand il est en place dans l'épaulement ouvert 7, sont parallèles aux faces 9a et 9b de la découpe 8. Il est également traversé par un second perçage 23 dont l'axe est, après mise en place du dispositif 20 dans la découpe 8 et du verrou 10 en face de cette découpe, confondu avec celui du premier perçage 13 pratiqué dans le verrou 10. Compte tenu de cette disposition relative, le moyen de fixation peut avantageusement être un boulon qui traverse le support 20 et le verrou 10. Le second perçage 23 débouche, sur la face extérieure du support 20, sur une face d'appui 22 qui ménage autour du second perçage 23 une surface plane sur laquelle prend appui le boulon considéré. La figure 6 montre la position relative du verrou 10 et du support 20 lorsqu'ils sont tous deux en position sur la jante du disque 3. Les deux perçages 13 et 23 ont, dans cette position, des axes colinéaires. Un moyen de fixation, tel qu'un boulon, non représenté, peut passer au travers des deux perçages pour assurer le blocage du verrou 10 par le support 20, les possibilités de déplacement circonférentiel du verrou étant dès lors interdites par la coopération des faces 21a et 21b du support 20 avec les faces 9a et 9b de la découpe 8. La figure 7 montre le verrou 10 en position dans le fond de la rainure périphérique 4, et une aube 1 positionnée dans ladite rainure périphérique. Cette figure montre la position dans laquelle se trouve le verrou lorsque toutes les aubes 1 sont insérées dans la rainure périphérique 4, l'aube symétrique de l'aube montrée n'étant toutefois pas représentée pour des questions de lisibilité de la figure. Le verrou 10 a été positionné en face de la découpe 8, par un glissement de l'ensemble constitué par les aubes et le verrou dans la rainure périphérique 4. Le pied 5 de l'aube 1 est positionné en appui contre une paroi latérale 1 lb du bloc supérieur 11 et recouvre les segments 12c et 12d de la base 12 du verrou 10. La plate-forme 6 de l'aube recouvre l'ensemble et repose en appui sur la face externe du disque 3. On va maintenant décrire le montage d'un jeu d'aubes sur un disque de compresseur comportant une découpe, à l'aide d'un dispositif de blocage en translation des aubes selon un mode de réalisation de l'invention. Chaque aube 1 est tout d'abord présentée de façon inclinée, en face de la découpe 8 pratiquée dans l'épaulement ouvert 7, avec l'extrémité de sa plate-forme 6 opposée à la découpe, positionnée en appui sur l'épaulement non ouvert 7'. En maintenant le contact de cette extrémité sur l'épaulement 7', l'aube 1 est basculée dans le sens indiqué par la flèche A de la figure 3, de façon à faire passer le pied 5 entre les deux faces 9a et 9b de la découpe 8, jusqu'à ce que l'autre extrémité de la plate-forme 6 vienne, elle aussi, en appui sur la face externe du disque 3, au niveau, cette fois, de l'épaulement ouvert 7. Une fois que le pied 5 de l'aube est introduit et que la plate- forme 6 repose sur les deux épaulements de la face externe du disque 3, l'aube 1 est libre de circuler dans la rainure périphérique 4 et peut être déplacée, vers la droite ou vers la gauche de la découpe, de façon à libérer cette dernière et la rendre disponible pour l'implantation d'une autre aube 1. Une fois que toutes les aubes 1 du jeu d'aubes de l'étage considéré, sauf deux, sont implantées, l'opérateur décale la dernière, par exemple vers la gauche, tout en empêchant que la première aube implantée, qui se trouve maintenant à droite de la découpe 8 ne vienne se placer devant la découpe 8. Il suffit pour cela qu'il tasse les aubes les unes contre les autres et que toutes les plates-formes 6 viennent en contact. L'espace ainsi laissé devant la découpe 8 permet de placer le verrou 10 dans la rainure périphérique 4 entre la première et la dernière aube implantées. Compte tenu du jeu circonférentiel existant classiquement entre les plates-formes des aubes et de la longueur hors-tout du verrou qui est inférieure à celle de deux plates-formes, la longueur disponible dans la rainure périphérique est suffisante pour que le verrou 10 puisse être mis en place sans difficulté. L'opérateur fait ensuite tourner l'ensemble constitué par les aubes 1 et le verrou 10, soit dans un sens soit dans l'autre, pour décaler le bloc supérieur 11 du verrou et faire en sorte qu'il ne soit pas positionné en face de la découpe 8. Il insère alors l'avant-dernière aube 1 du jeu dans la rainure périphérique 4 de la même façon que pour les aubes précédentes. Cette opération est rendue possible par le fait que le jeu radial entre le pied 5 de l'aube 1 et le fond de la rainure périphérique 4 est supérieur à l'épaisseur des segments 12a à 12d ; le pied de l'aube peut donc entrer dans la rainure périphérique 4 sans interférer avec ces segments. L'opérateur fait ensuite tourner à nouveau le jeu d'aubes et le verrou 10, cette fois dans le sens inverse au sens précédent, jusqu'à faire passer le bloc supérieur 11 devant la découpe 8 et dégager à nouveau la partie de la rainure périphérique 4 située en face de la découpe 8. Il insère alors la dernière aube 1 du jeu comme il l'a fait pour l'avant- dernière. Il reste à assurer le verrouillage du jeu contre les déplacements circulaires dans la rainure périphérique 4. Pour cela l'opérateur ramène le jeu en arrière jusqu'à positionner le bloc supérieur 11 du verrou 10 en face de la découpe 8. Il insère le support 20 entre les deux faces 9a et 9b de la découpe 8, dans la continuité circonférentielle de l'épaulement ouvert 7, puis fixe ledit support 20 sur le verrou 10 à l'aide d'un moyen de fixation, du type boulon, prévu à cet effet. L'ensemble est alors verrouillé en rotation dans la rainure périphérique par la coopération entre les faces 21a et 2lb du dispositif 20 avec les faces 9a et 9b de la découpe 8. En second lieu le verrou 10 et son support 20, qui sont solidarisés par le moyen de fixation du type boulon, sont maintenus, pour l'un dans la rainure périphérique 4 et pour l'autre dans la découpe 8, en réaction à la force centrifuge, par les pieds 5 des deux dernières aubes 1 insérées : les segments 12a à 12d du verrou viennent, sous l'action de cette force, en appui contre les pieds 5 de ces deux aubes qui sont, eux, maintenus par les portées des épaulements 7 et 7' de la jante du disque 3. L'invention a été décrite avec un support 20 du verrou 10 réalisé dans une pièce détachable de l'épaulement ouvert 7, du fait que ce support se situe au niveau de la fenêtre d'introduction des aubes. L'invention portant essentiellement sur le fait qu'existe un dispositif de blocage en translation qui prenne appui sur un support lié à un des épaulements du disque, il peut être envisagé de séparer les deux fonctions de blocage en translation et de fenêtre d'introduction des aubes assurées par le support 20 et la découpe 8 dans la version décrite ci- dessus. Le blocage peut ainsi être réalisé par un simple alésage, par lequel passe le moyen de fixation, qui traverse l'épaulement ouvert 7 en dessous des plates-formes des aubes ; une fenêtre d'introduction des aubes est alors positionnée à un quelconque autre endroit sur la circonférence de la jante du disque 3. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.10 REVENDICATIONS1. Dispositif de blocage circulaire d'un jeu d'aubes (1) munies d'un pied (5) de type marteau, sur la jante d'un disque (3) de compresseur d'une turbomachine, ladite jante comportant une rainure périphérique (4) sur sa face externe destinée à recevoir les pieds (5) des aubes dudit jeu et deux épaulements (7, 7') encadrant ladite rainure dont les faces forment des portées de rétention desdites aubes (1), ladite jante comportant en outre une fenêtre d'introduction des pieds (5) des aubes (1) dans ladite rainure (4) ménagée dans au moins un desdits épaulements, ledit dispositif comportant un moyen d'immobilisation en translation (10) des aubes positionné dans ladite rainure (4) entre deux aubes consécutives et maintenu en position par un moyen de fixation, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation s'étend sensiblement dans l'axe de la turbomachine et traverse un desdits épaulements (7, 7') en passant par une découpe (8) pratiquée dans ledit épaulement. 2. Dispositif de blocage selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen de fixation n'interfère pas avec les aubes (1), de sorte que le jeu d'aubes peut être constitué d'aubes (1) identiques. 3. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit épaulement est un épaulement ouvert (7), la découpe (8) débouchant sur la face externe de la jante et ayant la fonction de fenêtre d'introduction des aubes (1). 4. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel ledit moyen de fixation traverse un support (20), ledit support étant une pièce détachable dudit épaulement et s'insérant dans ladite découpe (8). 5. Dispositif de blocage selon la revendication 4 dans lequel le support (20) s'insère dans la découpe (8) selon une direction 30 sensiblement parallèle à l'axe de la turbomachine. 6. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 4 ou 5 dans lequel le support (20) a, en plein, la forme de la découpe (8) pratiquée dans l'épaulement ouvert (7). 7. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 1 à 6 35 dans lequel ledit moyen d'immobilisation en translation (10) comporte un bloc supérieur (11) apte à se positionner entre les pieds (5) de deuxaubes (1) consécutives pour les retenir en translation dans la rainure (4) et une base (12) apte à se positionner en fond de rainure (4) sous les pieds (5) des dites aubes. 8. Dispositif de blocage selon la revendication 7 dans lequel le bloc supérieur (11) a sensiblement la forme d'un parallélépipède comportant deux parois (Il a, 11b) orientées parallèlement à l'axe de la turbomachine et aptes à coopérer avec des faces correspondantes du pied (5) des aubes à retenir. 9. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 7 ou 8 dans lequel la base comporte au moins deux segments (12a, 12b, 12c, 12d) s'étendant tangentiellement à la rainure (4) de part et d'autre de la partie inférieure du bloc supérieur (11). 10. Dispositif de blocage selon l'une des revendications 7 à 9 en combinaison avec une des revendications 3 à 6 dans lequel le bloc supérieur (11) comporte un premier perçage (13) et dans lequel le support (20) comporte un second perçage (23), les deux perçages étant alignés lorsque le dispositif de blocage est en position sur le disque (3). 11. Dispositif de blocage selon la revendication 10 dans lequel le moyen de fixation est un boulon passant par les deux perçages (13, 23) et dans lequel le support (20) présente une face d'appui (22) perpendiculaire à l'axe dudit boulon. 12. Compresseur d'une turbomachine comportant au moins un dispositif de blocage des aubes selon l'une des revendications 1 à 11. 13. Turbomachine comportant un compresseur selon la revendication 12.