Brevet FR3007809A1 — publié le 20150102

ECROU POUR TURBOMACHINE COMPORTANT DES MOYENS DE PROTECTION CONTRE L'USURE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un écrou pour turbomachine comportant des moyens de protection contre l'usure. La présente invention concerne également un ensemble pour turbomachine comportant un arbre, et notamment un arbre de turbine, un écrou pourvu de moyens de protection contre l'usure et un doigt anti-rotation, ainsi qu'une turbomachine comportant un tel ensemble. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEUR Dans l'art antérieur, il est connu d'utiliser un doigt anti-rotation pour empêcher la rotation d'un écrou par rapport à un arbre, notamment par rapport à un arbre de turbine basse pression. Dans ce cas, l'écrou est monté serré sur l'arbre de turbine. L'écrou et l'arbre sont chacun pourvus d'encoches. Au moins une des encoches de l'arbre de turbine, dite « encoche anti-rotation de l'arbre », est alignée avec au moins une des encoches de l'écrou, dite « encoche anti-rotation de l'écrou », le doigt anti- rotation étant inséré dans l'encoche anti-rotation de l'écrou et dans l'encoche antirotation de l'arbre de façon à empêcher la rotation de l'écrou par rapport à l'arbre. Toutefois, lors des opérations de maintenance, on a remarqué une usure de matage au niveau des encoches de l'arbre et de l'écrou, ainsi qu'au niveau des parois latérales du doigt anti-rotation. Il est pressenti que cette usure est due à la torsion de l'arbre lors des phases d'accélération : en effet, on peut observer un angle de torsion entre les extrémités de l'arbre d'environ 10°. Pour remédier à ce problème, une solution proposée par l'art antérieur consiste à réparer les encoches abimées. Toutefois, une fois réparée, une encoche ne peut plus être utilisée, ce qui limite les possibilités de montage de l'écrou par rapport à l'arbre. En outre, pour réparer les encoches de l'art antérieur, le moteur devait être désassemblé au moins partiellement. Par ailleurs, si un nombre trop important de réparations a lieu, l'arbre peut être rebuté avant d'avoir atteint son nombre de cycles maximum. Le client doit alors procéder au changement de son arbre de turbine, qui est très couteux. Pour remédier à ce problème, l'art antérieur a proposé d'appliquer une pâte en silicone dans l'encoche anti-rotation de l'écrou, dans l'encoche anti-rotation de l'arbre et autour du doigt anti-rotation, lors de l'assemblage de moteur. Ainsi, dans l'art antérieur, lors du montage du moteur, une fois qu'on a déterminé dans quelle encoche de l'arbre et de l'écrou viendra le doigt anti-rotation, on applique la pâte en silicone dans ces deux encoches et sur le doigt anti-rotation. Toutefois malgré la présence de cette pâte en silicone, une usure des pièces a été constatée. Par ailleurs, cette pâte en silicone est particulièrement difficile à appliquer car elle est appliquée une fois que l'écrou et l'arbre sont déjà mis en place dans le moteur et l'espace pour atteindre ces pièces est très restreint. Un autre inconvénient de cette solution réside dans le fait que la pâte en silicone doit être appliquée dans les encoches et sur le doigt à chaque opération de maintenance. Or cette étape d'application de la pâte en silicone est régulièrement oubliée. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant une solution plus facile à mettre en oeuvre, moins susceptible d'être oubliée et qui permet de mieux limiter l'usure du doigt anti-rotation, et des encoches de l'arbre de turbine et de l'écrou. Pour ce faire, est proposé selon un premier aspect de l'invention, un écrou pour turbomachine s'étendant suivant un axe de référence, l'écrou comportant des encoches s'étendant suivant l'axe de référence, chaque encoche comportant des parois latérales s'étendant suivant l'axe de référence, l'écrou comportant des moyens de protection contre l'usure des encoches, les moyens de protection comportant au moins un insert anti-usure inséré dans au moins une des encoches de l'écrou de façon à recouvrir au moins les parois latérales de ladite encoche. Ainsi, l'écrou selon l'invention comporte des moyens de protection contre l'usure directement intégrés à l'écrou. Ces moyens de protection comportent au moins un insert anti-usure inséré dans au moins une des encoches de l'écrou. L'insert anti- usure est une pièce intermédiaire qui est insérée dans l'encoche de l'écrou qui recevra un doigt anti-rotation de façon à empêcher et/ou amortir les mouvements du doigt anti-rotation dans l'écrou, ce qui est beaucoup plus efficace que l'utilisation d'une pâte en silicone. En outre, avec l'écrou selon l'invention, il n'est plus nécessaire d'effectuer un démontage partiel du moteur pour réparer une encoche de sorte que l'encoche peut être réparée en n'enlevant que quelques pièces pour atteindre l'écrou. On pourra désormais réparer l'encoche sous l'aile de l'avion, alors que cela n'était pas possible avec les écrous de l'art antérieur. L'écrou selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-après prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Les moyens de protection comportent autant d'inserts anti-usure que l'écrou comporte d'encoches, un insert anti-usure étant inséré dans chacune des encoches de l'écrou de façon à recouvrir les parois latérales de ladite encoche. Ainsi, toutes les encoches de l'écrou sont protégées : les moyens de protection peuvent donc être intégrés à l'écrou préalablement au montage du moteur, sans que l'on ait à se préoccuper de l'encoche dans laquelle le doigt anti-rotation sera inséré. Les moyens de protection sont donc plus faciles à mettre en place, ce qui facilite la maintenance du moteur, et le risque de les oublier est diminué. Chaque insert anti-usure recouvre de préférence toutes les parois de l'encoche dans laquelle il est inséré de façon à protéger au mieux les parois de l'encoche. En outre, l'insert est ainsi mieux tenu dans l'encoche. Chaque encoche présente de préférence une forme de U. Chaque insert présente de préférence également une forme de U, qui vient s'insérer dans le U formé par l'encoche de façon à ce que le U formé par l'insert s'emboite dans le U formé par l'encoche. Chaque insert anti-usure est de préférence constitué d'un matériau amortisseur de façon à éviter et/ou amortir les mouvements relatifs entre le tenon et les encoches et l'écrou. Selon différents modes de réalisation, ce matériau amortisseur peut être : - un matériau métallique, de préférence le laiton ou l'acier, ce qui permet aux moyens de protection de présenter une meilleure tenue en température et une meilleure répartition des efforts sur le doigt anti-rotation qui viendra s'insérer dans une des encoches de l'écrou ; - un matériau plastique, de préférence le nylon, ce qui permet à l'écrou d'avoir une masse réduite et aux moyens de protection de mieux amortir les chocs. Selon différents modes de réalisation : - les moyens de protection peuvent être formés par une bague d'un seul tenant, les inserts anti-usure étant solidaires les uns des autres. La bague est ainsi très facile à monter et à démonter de l'écrou. En outre, la fixation entre la bague et l'écrou est plus solide ; - les moyens de protection peuvent être formés par plusieurs inserts anti-usure séparés les uns des autres. Ce mode de réalisation est avantageux, car ainsi si un insert est usé, il peut être changé facilement, tout en laissant les autres inserts en place. Les moyens de protection peuvent être fixés par simple emboitement à l'écrou. Ce mode de fixation est privilégié lorsque les moyens de fixation sont formés par une bague d'un seul tenant. Ce mode de fixation permet de démonter facilement les moyens de protection et de pouvoir décaler en angle les inserts anti-usure par rapport aux encoches si un des inserts est usé. Les moyens de protection peuvent également être fixés par collage ou sertissage. Ce mode de réalisation permet d'éviter tout risque de mouvement des moyens de protection par rapport à l'écrou. Un deuxième aspect de l'invention concerne un ensemble pour turbomachine comportant : - un arbre comportant une extrémité pourvue d'encoches, - un écrou selon le premier aspect de l'invention, l'écrou étant monté serré sur l'arbre de façon à ce que au moins une des encoches de l'écrou, dite « encoche anti- rotation de l'écrou », soit alignée avec au moins une des encoches de l'arbre, dite « encoche anti-rotation de l'arbre », au moins un insert anti-usure étant inséré dans l'encoche anti-rotation de l'écrou; - un doigt anti-rotation s'étendant perpendiculairement à l'axe de référence, le doigt anti-rotation étant inséré dans l'encoche anti-rotation de l'arbre et dans l'insert anti-usure qui est inséré dans l'encoche anti-rotation de l'écrou. Les moyens de protection protègent donc l'encoche de l'écrou dans laquelle le tenon est inséré, mais aussi le tenon, et les encoches de l'arbre, puisque l'insert anti-usure amortit les mouvements angulaires du tenon. L'ensemble pour turbomachine peut également comporter des moyens de protection additionnels, les moyens de protection additionnels étant solidaires de l'arbre, les moyens de protection additionnels comportant un insert anti-usure additionnel inséré dans chacune des encoches de l'arbre. En effet, on peut aussi utiliser sur l'arbre des moyens de protection analogues à ceux disposés sur l'écrou. Ces moyens de protection additionnels permettent de renforcer l'amortissement angulaire des mouvements du tenon et donc ils permettent de limiter encore l'usure des encoches de l'arbre. L'arbre est de préférence un arbre de turbine basse pression. Un autre aspect de l'invention concerne également une turbomachine comportant un ensemble selon le deuxième aspect de l'invention. BREVES DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - La figure 1, une vue en coupe d'une partie d'une turbomachine ; - La figure 2, une vue agrandie de la partie A de la figure 2 ; - La figure 3, une vue en perspective d'un ensemble pour turbomachine selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 4, une vue de face de l'ensemble de la figure 3 ; - Les figures 5 et 6, une vue éclatée d'un écrou selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 7, une vue en perspective de l'écrou des figures 5 et 6 ; - La figure 8, une vue en perspective d'un écrou selon un autre mode de réalisation de l'invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de références identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION Les figures 1 et 2 représentent une partie de turbomachine comportant un ensemble 1 pour turbomachine selon un mode de réalisation de l'invention. Cet ensemble 1 pour turbomachine est représenté plus précisément sur les figures 3 et 4. L'ensemble 1 comporte un arbre de turbine basse pression 2 et un écrou 3 monté serré sur cet arbre de turbine basse pression 2. L'arbre 2 présente une symétrie de révolution autour d'un axe de référence 4. L'écrou présente une symétrie de révolution autour de l'axe de référence 4. L'arbre 2 comporte une extrémité amont 5 dans laquelle sont percées des encoches 6. Les encoches 6 s'étendent suivant l'axe de référence 4. Chaque encoche 6 présente une forme générale de U ou de créneau. L'écrou 3 comporte également une extrémité amont 7 alignée avec l'extrémité amont 5 de l'arbre 2. L'écrou 3 comporte également des encoches 8 qui s'étendent suivant l'axe de référence. Chaque encoche 8 de l'écrou présente une forme générale à U ou de créneaux. Le nombre d'encoches 6 de l'arbre n'est pas nécessairement le même que le nombre d'encoches 8 de l'écrou de sorte que la distance angulaire entre deux encoches 6 consécutives de l'arbre n'est pas nécessairement la même que la distance angulaire entre deux encoches 8 consécutives de l'écrou. Par contre, les encoches 6 de l'arbre et les encoches 8 de l'écrou ont de préférence sensiblement les mêmes dimensions. L'écrou 3 est vissé sur l'arbre 2 de façon à ce qu'au moins une des encoches de l'écrou 6a, dite « encoche anti-rotation de l'écrou », soit alignée avec au moins une des encoches 8a de l'arbre, dite « encoche anti-rotation de l'écrou ». En d'autres termes, l'encoche anti-rotation de l'écrou 8a est superposée radialement avec l'encoche anti-rotation de l'arbre 6a. L'encoche de l'écrou qui est alignée avec l'encoche de l'arbre n'est pas toujours la même : elle dépend de la position angulaire de l'écrou par rapport à l'arbre. Par contre, on peut toujours trouver une encoche de l'écrou qui est alignée avec une encoche de l'arbre. L'ensemble 1 comporte également un doigt anti-rotation 10. Ce doigt anti-rotation 10 s'étend radialement par rapport à l'axe de référence 4. Le doigt anti-rotation 10 s'étend radialement par rapport à l'axe de référence 4. Le doigt anti-rotation 10 est inséré dans l'encoche anti-rotation de l'écrou 8a et dans l'encoche anti-rotation 6a de l'arbre de façon à empêcher la rotation de l'écrou 3 par rapport à l'arbre 2. Dans ce mode de réalisation, le doigt anti-rotation 10 est solidaire d'un obturateur 9 qui est inséré dans l'arbre 2. Afin d'éviter l'usure entre les parois latérales des encoches anti-rotation de l'écrou et de l'arbre et celles du doigt anti-rotation, l'écrou 3 est pourvu de moyens de protection 11 qui permettent d'amortir les chocs entre le doigt anti-rotation 10 et les encoches anti-rotation de l'écrou 3, mais aussi de l'arbre 2. Un écrou 3 pourvu de tels moyens de protection 11 est représenté plus précisément sur les figures 5 à 8. Ces moyens de protection 11 comportent des inserts anti-usure 12 qui sont insérés dans chacune des encoches 8 de l'écrou. Chaque insert antiusure 12 présente une forme lui permettant d'épouser les parois latérales 13 et transversale 14 de l'encoche dans laquelle il est inséré. Pour cela, chaque insert anti-usure 12 présente une forme générale de U lorsque les encoches de l'écrou présentent une forme générale de U et une forme générale de créneau lorsque les encoches de l'écrou présentent une forme générale de créneau. Selon différents modes de réalisation, les inserts anti-usure peuvent être fixés dans les encoches 8 de l'écrou uniquement par emboitement, ou alors ils peuvent être en outre collés ou sertis dans les encoches. Lorsque les inserts anti-usure sont fixés uniquement par emboitement, ils peuvent être remplacés facilement lorsqu'ils sont endommagés. Toutefois, ils peuvent se déplacer par rapport aux encoches et ne plus bien assurer leur rôle de protection. Les inserts anti-usure 12 sont des pièces solides. Les inserts anti-usure 12 sont réalisés dans un matériau leur permettant d'absorber et/ou d'éviter les mouvements relatifs entre le doigt anti-rotation 10 et les parois latérales des encoches de l'écrou et de l'arbre. Pour cela, les inserts anti-usure sont constitués d'un matériau amortisseur. Ce matériau amortisseur peut être un matériau métallique, comme le laiton ou l'acier, ou dans un matériau plastique, comme le nylon. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 5 à 7, les inserts anti-usure 12 peuvent être reliés entre eux de façon à former une bague monobloc 13. La bague monobloc 13 présente une symétrie de révolution par rapport à l'axe de référence 4. Dans ce cas, une fixation de la bague monobloc uniquement par emboitement sur l'extrémité amont 7 de l'écrou peut être suffisante. En outre, cette bague est plus facile à fabriquer et à assembler avec l'écrou. Selon un second mode de réalisation, représenté sur la figure 8, les inserts anti-usure 12 peuvent être indépendants les uns des autres. Dans ce cas, ils sont de préférence fixés par sertissage ou par collage. Ce mode de réalisation permet de pouvoir changer facilement un seul des inserts s'il est endommagé. Toutefois, l'assemblage des inserts sur l'écrou est plus fastidieux. Le jeu entre le doigt anti-rotation 10 et les moyens de protection 11 doit être maitrisé. En effet, un jeu trop important risque d'accélérer l'usure du fait de grands déplacements entre l'écrou et le doigt anti-rotation, et de chocs entre ces deux pièces. Toutefois, le jeu doit être suffisant pour la montabilité de l'ensemble. Il faut donc un jeu ajusté entre le doigt anti-rotation 10 et les moyens de protection 11. De plus il est préférable que le jeu entre le doigt anti-rotation 10 et les parois latérales de l'encoche de la pièce munie des moyens de protection 11 soit inférieur au jeu entre le doigt anti-rotation 10 et les parois latérales de l'encoche sans les moyens de protection. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures et des variantes pourraient être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. L'ensemble pour turbomachine pourrait notamment comporter des moyens de protection additionnels disposés entre l'arbre et le doigt anti-rotation afin de réduire encore l'usure.10 REVENDICATIONS1. Ecrou (3) pour turbomachine, l'écrou s'étendant suivant un axe de référence (4), l'écrou (3) comportant des encoches (8, 8a) s'étendant suivant l'axe de référence (4), chaque encoche (8, 8a) comportant des parois latérales (13) s'étendant suivant l'axe de référence (4), caractérisé en ce que l'écrou (3) comporte des moyens de protection (11) contre l'usure des encoches, les moyens de protection comportant au moins un insert anti-usure (12) inséré dans au moins une des encoches (8a) de l'écrou (3) de façon à recouvrir au moins les parois latérales (13) de ladite encoche (8a). 2. Ecrou (3) pour turbomachine selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens de protection (11) comportent autant d'inserts antiusure (12) que l'écrou (3) comporte d'encoches (8, 8a), un insert antiusure (12) étant inséré dans chacune des encoches (8, 8a) de l'écrou (3) de façon à recouvrir les parois latérales (13) de ladite encoche (8, 8a). 3. Ecrou (3) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de protection (11) sont formés par une bague (13) d'un seul tenant, les inserts anti-usure (12) étant solidaires les uns des autres. 4. Ecrou (3) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de protection (11) sont formés par plusieurs inserts anti-usure (12) séparés les uns des autres. 5. Ecrou (3) pour turbomachine selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque insert anti-usure (12) est réalisé dans un matériau métallique, de préférence l'acier ou le laiton, ou dans un matériau plastique, de préférence le nylon. 6. Ecrou (3) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de protection (11) sont fixés par emboitement dans les encoches (12) de l'écrou. 7. Ecrou (3) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de protection (11) sont fixés par collage ou sertissage dans les encoches (12) de l'écrou. 8. Ensemble (1) pour turbomachine comportant : - un arbre (2) comportant une extrémité (5) pourvue d'encoches (6), - un écrou (3) selon l'une des revendications 1 à 7, l'écrou (3) étant monté serré sur l'arbre (2) de façon à ce que au moins une des encoches (8a) de l'écrou, dite « encoche anti-rotation de l'écrou », soit alignée avec au moins une des encoches (6a) de l'arbre, dite « encoche anti-rotation de l'arbre », au moins un insert anti-usure (12) étant inséré dans l'encoche anti-rotation (8a) de l'écrou; - un doigt anti-rotation (10) s'étendant perpendiculairement à l'axe de référence (4), le doigt anti-rotation (10) étant inséré dans l'encoche anti-rotation (6a) de l'arbre (2) et dans l'insert anti-usure (12) qui est inséré dans l'encoche anti-rotation (8a) de l'écrou (3). 9. Ensemble (1) pour turbomachine selon la revendication précédente, comportant en outre des moyens de protection additionnels, les moyens de protection additionnels étant solidaires de l'arbre, les moyens de protection additionnels comportant un insert anti-usure additionnel inséré dans chacune des encoches de l'arbre. 10. Turbomachine comportant un ensemble selon l'une des revendications 8 ou 9.