Brevet FR2955889A1 — publié le 20110805

Le domaine de la présente invention est celui des turbomachines aéronautiques, et, plus particulièrement celui des pièces constituant la ou les turbines de ces turbomachines. Les turbomachines aéronautiques sont classiquement constituées par un ensemble de modules assemblés, comportant dans le sens de circulation de l'air, un ou plusieurs compresseurs, une chambre de combustion, une ou plusieurs turbines qui entraînent le ou les compresseurs par l'intermédiaire d'arbres d'entraînement en prélevant de la puissance sur les gaz en sortie de la chambre de combustion, et en sortie, soit une tuyère dans laquelle sont éjectés les gaz brûlés pour produire de la poussée, soit une turbine libre qui récupère l'énergie des gaz pour produire de la puissance mécanique. Les turbines portent des aubes qui sont soumises à la forte température des gaz en sortie de la chambre de combustion et qui nécessitent d'être refroidies pour supporter les importantes contraintes thermiques et mécaniques auxquelles elles sont soumises. Cet air est prélevé en aval du ou des compresseurs et acheminé vers les aubes de turbine dans lesquelles il pénètre au niveau de leur pieds. Le fonctionnement du circuit de ventilation des aubes consiste à faire pénétrer de l'air dans le pied de l'aube, à le faire circuler dans des canaux ou des cavités et à le refaire sortir en tête de l'aube. L'air arrivant sous le pied des aubes, une étanchéité est assurée en amont et en aval du disque qui les supporte afin que l'air de refroidissement s'engage effectivement dans les canaux de refroidissement. Pour assurer cette étanchéité en aval du pied des aubes on utilise, comme montré sur la figure 1, une pièce appelée flasque de turbine qui est positionnée contre la face radiale du disque et qui a pour fonction première d'assurer le maintien axial des aubes, après leur introduction dans les alvéoles du disque de turbine. Le flasque aval est maintenu en appui contre le disque, pour assurer l'étanchéité recherchée, par l'intermédiaire d'une pièce circulaire déformable, appelée jonc d'arrêt, qui est lui-même engagé dans une gorge pratiquée dans l'épaisseur du disque de turbine. Dans l'ordre de montage, le jonc d'arrêt est placé avant l'installation du flasque sur le disque. Il est maintenu en compression dans le fond de la gorge à l'aide d'un outillage, le temps d'engager le 2 flasque. L'outillage de retenue du jonc d'arrêt est alors retiré et le jonc libéré. Le jonc se place naturellement sous le flasque, empêchant celui-ci de se désengager et assurant l'étanchéité avec le disque de turbine. . L'inconvénient de ce type de montage réside dans le fait qu'il laisse un degré de liberté au flasque, qui peut, en fonctionnement, se déplacer tangentiellement. Un tel déplacement engendre des usures préjudiciables et des risques d'un maintien des aubes et/ou d'une étanchéité dégradés. Un second inconvénient provient d'une réalisation délicate du 10 jonc et donc d'un coût de production associé important. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de maintien d'un flasque de turbine qui ne présente pas au moins certains des inconvénients de l'art 15 antérieur et, en particulier, qui immobilise celui-ci en rotation tangentielle. A cet effet, l'invention a pour objet un disque de turbine pour turbomachine portant sur sa face aval une bride annulaire orientée 20 radialement et délimitant avec ladite face une gorge apte à recevoir un flasque d'étanchéité du circuit de refroidissement des aubes portées par le disque, caractérisé en ce que ladite bride comporte au moins deux découpes sur sa bordure située à l'opposé du fond de la gorge de façon à former des fenêtres d'introduction axiale dans la gorge pour des crabots 25 portés par ledit flasque. La présence de fenêtre d'introduction permet un assemblage du flasque sur le disque par une coopération relative de crabots sur le flasque et de crabots sur la bride qui sont générés par la matière laissée entre les fenêtres d'introduction. 30 Avantageusement la bride comporte en outre au moins une première ouverture apte à laisser le passage à un moyen de mise en pression du flasque contre la bride. L'immobilisation du flasque et la suppression des risques de fretting est obtenue par un serrage du flasque contre la bride. 35 L'invention porte également sur un flasque d'étanchéité pour un disque de turbine tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte, sur son diamètre faisant face à la gorge du disque, des crabots aptes à pénétrer dans ladite gorge en passant par lesdites fenêtres d'introduction pour se positionner dans la gorge entre ladite bride annulaire et ladite face du disque. Avantageusement au moins un des crabots comporte une seconde ouverture apte à laisser le passage au moyen de mise en pression du flasque contre la bride. L'invention porte enfin sur un moyen de mise en pression d'un flasque d'étanchéité tel que ci-dessus contre ledit disque de turbine, caractérisé en ce qu'il comporte un verrou apte à se positionner dans la gorge et un moyen de serrage apte à coopérer avec ledit verrou en passant à travers ladite première ou seconde ouverture. De façon préférentielle le moyen de serrage est une vis et le verrou est un écrou comportant au moins une aile s'étendant 15 tangentiellement dans la gorge. De façon encore plus préférentielle la vis de serrage comporte une première partie filetée apte à coopérer avec un taraudage dudit écrou et une seconde partie, d'un diamètre inférieur à celui dudit taraudage, apte à traverser ledit écrou pour prendre appui sur ladite face du disque 20 et repousser l'écrou et le flasque contre la bride du disque. Avantageusement la face externe de la seconde partie est bombée pour coopérer avec une dépression creusée dans ladite face du disque. L'invention revendique enfin un disque équipé comportant un 25 flasque tel que décrit ci-dessus, maintenu contre une bride annulaire dudit disque par un moyen de mise en pression tel que décrit ci-dessus. Elle revendique également un module de turbine comportant un tel disque équipé et une turbomachine comportant un tel module de turbine. 30 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 non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés. 35 Sur ces dessins : 4 - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de fixation d'un flasque sur un disque de turbine, selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en perspective selon une première direction d'un verrou de flasque et de sa vis de blocage, selon un mode 5 de réalisation de l'invention - la figure 3 est une vue en perspective selon une seconde direction d'un verrou de flasque et de sa vis de blocage, selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 4 est une vue en perspective, selon les deux 10 directions précédentes, d'un verrou de flasque et de sa vis de blocage, selon un mode de réalisation de l'invention, après assemblage ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un flasque selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 est une vue en perspective d'un détail d'un 15 flasque selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue en coupe d'un disque de turbine équipé d'un flasque immobilisé par un verrou de flasque selon un mode de réalisation de l'invention - la figure 8 est une vue en perspective d'un détail d'un disque 20 de turbine équipé d'un flasque immobilisé par un verrou de flasque selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue en perspective d'un détail d'un disque de turbine dans la gorge duquel est positionné un verrou de flasque selon un mode de réalisation de l'invention ; 25 - la figure 10 est une vue en perspective d'un détail d'un flasque et d'un disque de turbine, dans la gorge duquel est positionné un verrou de flasque selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 11 est une vue en perspective d'un détail d'un flasque engagé dans la gorge d'un disque de turbine, selon un mode de 30 réalisation de l'invention ; - la figure 12 est une vue en perspective d'un détail d'un flasque à sa position définitive dans la gorge d'un disque de turbine, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 13 est une vue en perspective d'un détail d'un 35 flasque à sa position définitive dans la gorge d'un disque de turbine et de sa vis de blocage, avant fixation. En se référant à la figure 1, on voit un disque de turbine 1 selon l'art antérieur, portant une aube 2, contre lequel est appliqué un flasque de turbine 3 qui assure le maintien en position des aubes 2 dans les alvéoles du disque 1 et qui force la circulation d'air de refroidissement dans les canaux de ventilation de ces aubes en formant une barrière d'étanchéité pour cet air en aval du disque. Le flasque 3 est mis en pression contre la face radiale du disque 1 et maintenu en place par un jonc d'arrêt 4. Ce jonc est engagé dans une gorge 5 formée latéralement à la face radiale du disque par l'intermédiaire d'une bride 6 formant un ressaut orienté parallèlement à la face du disque. La bride ne s'étend pas diamétralement au-delà du diamètre intérieur du flasque 3 de façon que celui-ci puisse être mis en place contre le disque lors du montage. Le jonc 4 a une forme circulaire interrompue et est déformable à l'aide d'un outil approprié, pour que son diamètre puisse être resserré et qu'il puisse être engagé dans la gorge 5 et laisser le passage au flasque 3 lors de son installation contre le disque 1. En se référant maintenant aux figures 2 à 4 on voit un ensemble selon l'invention, constitué d'un verrou de flasque 7 et d'une vis de blocage 8 de ce verrou. Le verrou a la forme d'un cylindre creux dont la hauteur est légèrement inférieure à la largeur de la gorge 5 et qui se prolonge latéralement par deux ailes 7a et 7b ayant pour fonctions d'empêcher la rotation du verrou lorsqu'il est en position dans la gorge 5 et de presser le flasque 3 contre le disque en fin de montage. Le diamètre intérieur du verrou comporte un taraudage 9 apte à coopérer avec un filetage correspondant 10 sur la partie externe de la vis de blocage 8. La vis de blocage 8 comporte une première partie cylindrique 8a porteuse du filetage 10 et se poursuit par une seconde partie cylindrique 8b reliée à la première partie 8a par un pont de raccordement (non représenté sur les figures 2 à 4). Sur sa face externe la première partie cylindrique comporte un moyen classique d'accueil d'un moyen d'entraînement de la vis tel qu'un tournevis. La seconde partie cylindrique a un diamètre légèrement inférieur à celui de la première partie 8a de façon qu'elle traverse librement le taraudage 9. La face externe de la seconde partie 8b est, quant à elle légèrement bombée (sans que cela soit impératif) de façon à s'adapter à une dépression creusée à cet effet dans la face latérale du disque de turbine 1. En se référant aux figures 5 et 6 on voit un flasque de turbine 3 qui a sensiblement la forme d'un disque plat comportant, régulièrement répartis sur son bord interne, des excroissances radiales ou crabots 11. Deux de ces crabots 12, diamétralement opposés, sont découpés selon une encoche 13, de type fraisage, dont le diamètre est supérieur à celui de la vis de blocage 8 et qui est destinée à laisser le passage à l'une d'elles. Les figures 7 et 8 montrent un disque 1 équipé d'un flasque 3 maintenu en place par un verrou 7 associé à sa vis de blocage 8. Le disque 1 comporte sur la bride 6 des fenêtres d'introduction 14 dont le nombre et les secteurs angulaires correspondent à ceux des crabots 11 du flasque. De plus, deux dépressions en forme de lunules 16 sont creusées dans l'épaisseur du disque 1, en face d'une encoche 15 pratiquée axialement sur cette bride. Ces lunules ont préférentiellement, en creux, une forme analogue à la forme bombée de la face externe de la seconde partie 8b de la vis de blocage. Par ailleurs, le verrou 7 et sa vis de blocage 8 sont prévus pour traverser le flasque au niveau de son encoche 13 et la bride 6 du disque au niveau de son encoche 15. Les figures 9 à 13 montrent les étapes successives d'installation d'un flasque d'étanchéité 3 sur un disque 1, et celles-ci vont maintenant être présentées en détail. Par rapport à l'art antérieur, le disque 1, par comparaison avec les disques de l'art antérieur, comporte des fenêtres d'introduction 14 découpées dans la surface externe de la bride 6, deux premières encoches 15 diamétralement opposées et deux lunules 16 situées sur la face du disque en regard des deux premières encoches 15. De même, le flasque 3 selon l'invention est modifié en ce qu'il présente des crabots 11 répartis régulièrement sur la circonférence de son diamètre intérieur. Ces crabots ont vocation à se positionner derrière la bride 6 du disque 1, entre les fenêtres d'introductions 14 et à servir de point d'appui au flasque lorsqu'il est appliqué en pression contre la paroi de la bride 6 qui débouche sur la gorge 5. Comme indiqué précédemment deux secondes encoches 13, sans que ce nombre de deux soit impératif, sont pratiquées dans des crabots 12 diamétralement opposés. 7 Le montage du flasque sur le disque débute par la mise en place de deux verrous 7 dans la gorge 5 du disque 1, de préférence au niveau d'une fenêtre d'introduction 14 proche d'une des deux lunules 16. Ces lunules correspondent en effet à la position finale qu'auront les verrous en fin de montage. Le flasque 3 est ensuite introduit lui aussi dans cette gorge 5, les crabots 11 étant positionnés en face des fenêtres d'introduction 14 et les deux crabots 12 présentant une encoche 13 étant quant à eux positionnés en face des deux verrous 7. La seconde étape du montage consiste à faire tourner le flasque 3 et chaque verrou 7 dans la gorge pour que ceux-ci et les secondes encoches 13 viennent se placer en face des premières encoches 15 et des lunules 16. Dans cette position il est possible de faire passer la vis de blocage 8 à travers l'encoche 15 de la bride 6 et d'engager son filetage dans le taraudage 9 du verrou 7. Lors de son vissage la vis 8 s'enfonce tout d'abord dans la gorge 5 jusqu'à ce que sa seconde partie 8b vienne en butée contre la face du disque 1 au niveau de la lunule 16. Puis la pression appliquée par le vissage tend à affiner le positionnement du flasque 3 en faisant venir la forme bombée de la seconde partie 8b de la vis 8 très exactement en face de la lunule 16. Enfin, l'extrémité de la vis étant en butée dans la lunule, le vissage provoque le déplacement du verrou 7 dans un sens d'éloignement de celui-ci de la face portant la lunule 16. Ses ailes 7a et 7b entraînent simultanément le flasque 3 qu'elles serrent contre la bride 6. Lorsque le verrou 7 et ses ailes arrivent en butée contre la bride 6, sa rotation s'arrête et il crée une pression d'appui du flasque sur la bride, sous l'action du couple de serrage appliqué à la vis 8. Le dimensionnement du filetage 10 sur la vis 8 et du taraudage 9 sur le verrou 7 est réalisée de façon que le déplacement du flasque soit minimal et qu'ainsi la fonction d'étanchéité entre le flasque 3 et le disque 1 ne soit pas dégradée. La pression contre la bride appliquée sur le flasque 3 permet un bon maintien du flasque et évite toute rotation de celui-ci, ce qui élimine les inconvénients rencontrés dans l'art antérieur. Le recul du flasque 3 par rapport à la face du disque 1 lors du serrage de la vis de blocage 8 n'entraîne pas de conséquence défavorable sur l'étanchéité du circuit de refroidissement des aubes ni sur le blocage axial des aubes car le flasque est positionné en force, c'est à dire plaqué contre le disque avec une déformation élastique. L'étanchéité est en outre maintenue, même si le flasque recule, par une languette d'étanchéité appuyée en force dans une gorge du disque. L'invention a été décrite avec la mise en place de deux verrous diamétralement opposés. Il est bien évident qu'elle peut tout aussi bien être réalisée avec un nombre plus élevé de verrous, qui seront positionnés de préférence, mais de façon non impérative, régulièrement sur la circonférence du disque 1 et du flasque 3. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Disque de turbine pour turbomachine portant sur sa face aval une bride annulaire (6) orientée radialement et délimitant avec ladite face une gorge (5) apte à recevoir un flasque d'étanchéité (3) du circuit de refroidissement des aubes portées par le disque (1), caractérisé en ce que ladite bride comporte au moins deux découpes sur sa bordure située à l'opposé du fond de la gorge (5), de façon à former des fenêtres (14) d'introduction axiale dans ladite gorge pour des crabots (11) portés par ledit flasque (3). 2. Disque de turbine selon la revendication 1 dans lequel la bride (6) comporte en outre au moins une première ouverture (15) apte à laisser le passage à un moyen de mise en pression (7, 8) du flasque (3) contre la bride (6). 3. Flasque d'étanchéité pour un disque de turbine selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte sur son diamètre faisant face à la gorge (5) du disque (1), des crabots (11) aptes à pénétrer dans ladite gorge en passant par lesdites fenêtres d'introduction (14) pour se positionner dans la gorge (5) entre ladite bride annulaire (6) et ladite face du disque (1). 4. Flasque d'étanchéité selon la revendication 3 dans lequel au moins un des crabots (12) comporte une seconde ouverture (13) apte à laisser le passage au moyen de mise en pression (7, 8) du flasque (3) contre la bride (6). 5. Moyen de mise en pression d'un flasque d'étanchéité (3) selon l'une des revendications 3 ou 4 contre un disque de turbine (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un verrou (7) apte à se positionner dans la gorge (5) et un moyen de serrage (8) apte à coopérer avec ledit verrou en passant à travers ladite première ouverture. 6. Moyen de mise en pression d'un flasque d'étanchéité (3) selon la revendication 4 contre un disque de turbine (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un verrou (7) apte à se positionner dans la gorge (5) et un moyen de serrage (8) apte à coopérer avec ledit verrou en passant à travers ladite seconde ouverture. 7. Moyen de mise en pression selon l'une des revendications 5 ou 6 dans lequel le moyen de serrage est une vis (8) et le verrou est unt 10 écrou (7) comportant au moins une aile (7a, 7b) s'étendant tangentiellement dans la gorge (5). 8. Moyen de mise en pression selon la revendication 7 dans lequel la vis de serrage (8) comporte une première partie filetée (8a) apte à coopérer avec un taraudage (9) dudit écrou et une seconde partie (8b), d'un diamètre inférieur à celui dudit taraudage, apte à traverser ledit écrou pour prendre appui sur ladite face du disque et repousser l'écrou (7) et le flasque (3) contre la bride (6). 9. Moyen de mise en pression selon la revendication 8 dans 10 lequel la face externe de la seconde partie (8b) est bombée pour coopérer avec une dépression (16) creusée dans ladite face du disque. 10. Disque de turbine selon l'une des revendications 1 ou 2 équipé d'un flasque (3) selon l'une des revendications 3 ou 4 maintenu contre une bride annulaire (6) dudit disque par un moyen de mise en 15 pression selon l'une des revendications 5 à 9. 11. Module de turbine d'une turbomachine comportant un disque équipé selon la revendication 10. 12. Turbomachine comportant un module de turbine selon la revendication précédente.