Brevet FR3019865A1 — publié le 20151016

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne un dispositif de blocage d'écrou, et plus particulièrement un dispositif destiné à bloquer un écrou en position serrée sur un arbre rotatif. Afin d'empêcher le desserrage d'un écrou après serrage sur un arbre rotatif, il est courant d'utiliser des dispositifs de blocage. Certains écrous de petite taille disposent de ce qu'on appelle normalement un auto-frein, qui prend normalement la forme d'une bague polymère adjacente au taraudage de l'écrou. Toutefois ces auto-freins ne servent normalement à des écrous de grande taille. Une autre alternative est celle d'utiliser un dispositif de blocage par collaboration entre un doigt et des encoches. Par exemple, sur le turboréacteur CFM-56, le blocage d'un écrou serré sur un arbre rotatif de turbine est assuré par un tube de ventilation situé à l'intérieur de l'arbre rotatif. Un doigt est en effet installé sur ce tube de ventilation et logé dans des encoches mutuellement alignées de l'écrou et de l'arbre, empêchant ainsi le desserrage de l'écrou. Un basculement du doigt est empêché par le centrage du tube à plusieurs endroits sur sa longueur. Cependant, un tel tube de ventilation n'est pas toujours disponible. Pour néanmoins permettre un blocage fiable d'un écrou de grande taille, dans la demande de brevet FR 2 978 218, on a proposé un dispositif de blocage alternatif, permettant le blocage d'un écrou en position serrée sur un arbre rotatif creux au moins au niveau d'une extrémité. Ce dispositif de blocage comprenait une pluralité d'encoches extérieures pratiquées sur une face de l'écrou, lesdites encoches extérieures s'étendant selon un axe longitudinal de l'écrou, une pluralité d'encoches intérieures pratiquées dans l'extrémité de l'arbre rotatif, lesdites encoches intérieures s'étendant selon un axe longitudinal de l'arbre rotatif, et une bague apte à être installée à l'intérieur de ladite extrémité de l'arbre rotatif et présentant au moins un premier doigt radial destiné à être logé à la fois dans une des encoches intérieures et dans une des encoches extérieures, avec l'écrou en position serrée et les deux encoches logeant ledit premier doigt radial alignées au moins partiellement en direction radiale. Sur un arbre rotatif il est aussi important d'assurer un équilibrage précis de toute les pièces, afin d'éviter des balourds pouvant engendrer des vibrations, du bruit et de la fatigue. Ainsi, dans le dispositif divulgué dans FR 2 978 218, il est proposé d'assurer l'équilibrage de la bague avec des doigts supplémentaires plus courts, logés seulement dans des encoches intérieures de l'arbre rotatif. Toutefois, cette solution exige des compromis dans la conception du dispositif, notamment en ce qui concerne le positionnement et dimensionnement des encoches. Objet et résumé de l'invention L'invention vise à remédier à ces inconvénients. En particulier, la présente divulgation vise à proposer un dispositif de blocage d'un écrou en position serrée sur un arbre rotatif creux au moins au niveau d'une extrémité, qui permette d'obtenir un équilibrage précis sans autres inconvénients. Pour cela, dans au moins un mode de réalisation d'un dispositif de blocage comprenant une pluralité d'encoches extérieures pratiquées sur une face de l'écrou, lesdites encoches extérieures s'étendant selon un axe longitudinal de l'écrou, une pluralité d'encoches intérieures pratiquées dans l'extrémité de l'arbre rotatif, lesdites encoches intérieures s'étendant selon un axe longitudinal de l'arbre rotatif, et une bague apte à être installée à l'intérieur de ladite extrémité de l'arbre rotatif et présentant au moins un premier doigt radial destiné à être logé à la fois dans une des encoches intérieures et dans une des encoches extérieures, avec l'écrou en position serrée et les deux encoches logeant ledit premier doigt radial alignées au moins partiellement en direction radiale, la bague peut présenter un contour intérieur disposé de manière à ce que le barycentre du contour intérieur, c'est-à-dire la position moyenne de l'ensemble des points formant ce contour intérieur, soit décalé par rapport audit axe longitudinal, et en particulier décalé en direction dudit premier doigt radial par rapport à l'axe longitudinal. Grâce à ce décalage du barycentre du contour intérieur, il est possible d'équilibrer avec précision la masse de la bague, de manière à ce que son centre de masse soit centré sur l'axe longitudinal de rotation de l'arbre de rotation malgré la présence de l'au moins un premier doigt sur la bague. Pour faciliter cet équilibrage et la fabrication de la bague, ce contour intérieur peut ne pas être circulaire et en particulier présenter un méplat. Afin d'empêcher un basculement de la bague, celle-ci peut présenter au moins deux autres doigts radiaux plus courts que le premier doigt, chacun de ces au moins deux autres doigts étant logé dans une desdites encoches intérieures. En particulier, la bague peut présenter trois doigts radiaux plus courts que le premier doigt. Afin de maximiser le nombre de positions relatives angulaires de l'écrou par rapport à l'arbre rotatif dans lesquelles au moins une encoche intérieure et au moins une encoche supérieure sont suffisamment alignées en direction radiale pour permettre de loger un premier doigt radial à la fois dans ces deux encoches, le nombre des encoches extérieures et le nombre des encoches intérieures peuvent être premiers entre eux. Par « premiers entre eux » on entend qu'ils n'ont aucun diviseur sauf 1 en commun. Afin de mieux stabiliser la position de la bague, les encoches intérieures et les encoches extérieures peuvent présenter des fonds sensiblement alignés sur un même plan transversal lorsque l'écrou est en position serrée. Afin de simplifier la structure du dispositif, celui-ci peut être configuré de manière à ce que seulement une encoche intérieure et une encoche extérieure soient positionnées pour recevoir le premier doigt radial avec l'écrou en position serrée. Afin de faciliter la réduction du jeu, toutes les encoches peuvent 25 avoir la même largeur. La présente divulgation concerne également une turbomachine comprenant au moins un arbre rotatif, un écrou et un tel dispositif de blocage pour bloquer l'écrou sur l'arbre en position serrée. On entend par « turbomachine », dans le présent contexte, toute 30 machine dans laquelle peut s'opérer un transfert d'énergie entre un écoulement de fluide et au moins un aubage, comme, par exemple, un compresseur, une pompe, une turbine, ou bien une combinaison d'au moins deux de ceux-ci. Certaines turbomachines à combustion interne, telles que les turbines de gaz, les turbomoteurs, les turboréacteurs à 35 simple ou double flux, ou les turbopropulseurs, permettent la conversion de l'énergie chimique d'un carburant en énergie mécanique par combustion de ce carburant dans le fluide de travail, opérée dans une chambre de combustion. Typiquement ces turbomachines comportent au moins un compresseur en amont de la chambre de combustion et au moins une turbine, en aval de la chambre de combustion, couplée au compresseur pour son actionnement par une détente partielle du fluide de travail chauffé par la combustion du carburant. Normalement, un restant d'énergie thermique du fluide de travail peut alors être récupéré en tant qu'énergie mécanique par une tuyère de réaction et/ou au moins une turbine supplémentaire couplée à un arbre moteur. Dans une telle turbomachine, un arbre rotatif peut typiquement tourner à des vitesses très élevées, de l'ordre de 20000 à 30000 tours par minute. Il est donc particulièrement important d'assurer un équilibrage précis des pièces tournantes, d'autant plus qu'elles peuvent en même temps être soumises à des contraintes thermiques et mécaniques très importantes. La présente divulgation concerne également un procédé de blocage d'un écrou en position serrée sur un arbre rotatif, une face de l'écrou présentant une pluralité d'encoches extérieures s'étendant selon un axe longitudinal de l'écrou, l'arbre rotatif étant creux au moins au niveau d'une extrémité présentant une pluralité d'encoches intérieures, et au moins une des encoches intérieures et une des encoches extérieures étant au moins partiellement alignées en direction radiale, ledit procédé de blocage comprenant une étape dans laquelle une bague présentant au moins un premier doigt radial et un contour intérieur est installée à l'intérieur de ladite extrémité de l'arbre rotatif, avec ledit au moins un premier doigt radial logé en même temps dans l'encoche intérieure et l'encoche extérieure alignées, et le barycentre dudit contour intérieur décalé par rapport audit axe longitudinal, en particulier en direction dudit premier doigt radial. Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une turbomachine comprenant deux arbres rotatifs reliés par un écrou équipé d'un dispositif de blocage suivant un mode de réalisation ; - la figure 2 est une vue en perspective de l'écrou serré sur un des arbres rotatifs et bloqué par le dispositif suivant le mode de réalisation ; - la figure 3 est une vue en perspective de la bague du dispositif de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue frontale du dispositif de la figure 2. Description détaillée de l'invention Une turbomachine, plus spécifiquement un turboréacteur 1 à double flux, est illustré sur la figure 1. Ce turboréacteur 1 comporte une soufflante 2 avec un redresseur 3, un compresseur basse pression 4, un compresseur haute pression 5, une chambre de combustion 6 annulaire, une turbine haute pression 7, une turbine basse pression 8, et une tuyère 9, ainsi qu'un premier arbre rotatif 10, un deuxième arbre rotatif 11 et un troisième arbre rotatif 12. Chacun des compresseurs 4,5 et des turbines 7,8 comprend une pluralité d'étages, chacun de ces étages comprenant un aubage fixe d'aubes de redressement, et un aubage mobile formé d'aubes solidaires d'un des arbres rotatifs 10, 11, 12. Lesdits arbres rotatifs 10,11,12 servent notamment à assurer l'actionnement des compresseurs 4, 5 et de la soufflante 2 par les turbines 7, 8. Le premier arbre rotatif 10 couple en rotation les aubages tournants de la turbine haute pression 7 et du compresseur haute pression 5, de telle manière qu'une détente partielle des gaz de combustion issus de la turbine haute pression 7 serve à actionner le compresseur haute pression 5 pendant le fonctionnement du turboréacteur 1. Le deuxième arbre rotatif 11, solidaire des aubages tournants du compresseur basse pression 4 et de la soufflante 2, et le troisième arbre rotatif 12, solidaire des aubages tournants de la turbine basse pression 8, sont couplés mutuellement par l'écrou 13, de telle manière que la détente supplémentaire des gaz de combustion dans la turbine basse pression 8 serve à actionner le compresseur basse pression 4 ainsi que la soufflante 2 pendant le fonctionnement du turboréacteur 1. Finalement, la tuyère 9 sert à obtenir une détente finale des gaz de combustion générant une poussée par réaction en direction opposée à l'éjection des gaz. Toutefois, la plus grande partie de la poussée générée par ce turboréacteur sera généralement celle générée par la soufflante. En fonctionnement, les arbres rotatifs 10, 11, 12 tournent à des vitesses suffisamment élevées pour qu'il soit très important de minimiser tout balourd dans les pièces tournantes. La figure 2 illustre en détail l'écrou 13 serré sur une extrémité 14 de l'arbre rotatif 12. Cette extrémité 14 est creuse et présente un filetage complémentaire de celui de l'écrou 13 ainsi que des encoches 15 s'étendant selon un axe longitudinal X de l'arbre rotatif 12 et de l'écrou 13, et que l'on appellera, dans ce contexte, encoches intérieures. L'écrou 13 présente également des encoches 16 sur sa face 17, qui est tournée dans le sens distal de l'extrémité 14, ces encoches 16 s'étendant aussi selon l'axe longitudinal X. Ces encoches 16 pratiquées dans l'écrou 13 étant situées radialement à l'extérieur des encoches intérieures 15, on les appellera, dans ce contexte, encoches extérieures. Dans le mode de réalisation illustré, les nombres d'encoches intérieures 15 et d'encoches extérieures 16 sont premiers entre eux, de manière à maximiser le nombre de positions angulaires relatives de l'écrou 13 par rapport à l'arbre rotatif 12 dans lesquelles une encoche intérieure 15 et une encoche extérieure 16 sont au moins partiellement alignées en direction radiale. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, une bague 18 coopère avec les encoches intérieures 15 et les encoches extérieures 16 de manière à former un dispositif de blocage de l'écrou 13 en position serrée. Plus spécifiquement, cette bague 18, qui est illustrée de manière isolée sur la figure 3, présente un premier doigt 19 s'étendant vers l'extérieur en une première direction radiale, et trois autres doigts 20, plus courts que le premier doigt 19, s'étendant aussi vers l'extérieur en trois autres directions radiales. Plus spécifiquement, les angles entre les doigts radiaux 19 et 20 de la bague 18 correspondent sensiblement à des multiples des angles entre les encoches intérieures 15 pratiquées dans l'extrémité 14 de l'arbre rotatif 12. Ainsi, quand la bague 18 est installée à l'intérieur de l'extrémité 14 de l'arbre rotatif 12, comme illustré sur les figures 2 et 4, le premier doigt radial 19 est logé à la fois dans une encoche intérieure 15 et une encoche extérieure 16 mutuellement alignées en direction radiale, empêchant ainsi la rotation de l'écrou 13 par rapport 3019 86 5 7 à l'arbre rotatif 12, tandis que les autres doigts radiaux 20 sont logés dans d'autres encoches intérieures 15, afin de stabiliser la bague 18 et empêcher son basculement. Pour une plus grande stabilité de la bague, les fonds des encoches intérieures 15 et des encoches extérieures 16, 5 avec l'écrou 13 en position serrée, peuvent être sensiblement coplanaires, et alignés avec un plan transversal A. En outre, les doigts radiaux 19, 20 et les encoches 15, 16 peuvent être dimensionnés de manière à minimiser les jeux, notamment en leur donnant sensiblement la même largeur. Afin de centrer le centre de masse de la bague 18 sur l'axe 10 longitudinal X de l'arbre rotatif 12 et empêcher ainsi que notamment le premier doigt radial 19, par sa longueur, provoque un balourd, le barycentre B du contour intérieur 21 de la bague 18 est décalé par rapport audit axe longitudinal X, en particulier en direction dudit premier doigt radial 19. Ainsi, l'excentricité de ce contour intérieur 21 peut fournir une 15 masse supplémentaire M du côté opposé au premier doigt radial 19 par rapport à l'axe longitudinal X, de manière à centrer le centre de masse de la bague 18 sur cet axe longitudinal X. En particulier, pour former cette masse supplémentaire M, le contour intérieur 21 peut être un contour sensiblement circulaire à exception d'un 20 méplat 21A positionné à l'opposé du premier doigt radial 19 par rapport à l'axe longitudinal X. Ce méplat 21A peut s'étendre sur un secteur d'angle a (ALPHA) de, par exemple, 90° ±5°. Une proportion H/R entre une distance minimale H séparant ce méplat 21A de l'axe longitudinal X et un rayon R de la partie sensiblement circulaire du contour intérieur 21 peut 25 être comprise entre 0,6 et 0,8 et en particulier entre 2/3 et 3/4. A cause de ce méplat 21A, et même si la partie sensiblement circulaire du contour intérieur 21 est centrée sur l'axe longitudinal, le barycentre B de l'ensemble des points du contour intérieur 21 est décalé par rapport à l'axe longitudinal X. D'autres formes du contour intérieur 21 sont 30 néanmoins alternativement envisageables pour obtenir cette masse supplémentaire M. Il est même envisageable que le contour intérieur de la bague soit circulaire mais excentrique par rapport à l'axe longitudinal X. La bague 18 peut notamment être usinée dans de la tôle plus ou moins épaisse selon les besoins. Ses contours intérieur et extérieur 21, 22 35 peuvent notamment être découpés et/ou fraisés dans cette tôle. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Dispositif de blocage d'un écrou (13) en position serrée sur un arbre rotatif (12), ledit arbre rotatif (12) étant creux au moins au niveau d'une extrémité (14), et ledit dispositif de blocage comprenant : une pluralité d'encoches extérieures (16) pratiquées sur une face de l'écrou (13), lesdites encoches extérieures (16) s'étendant selon un axe longitudinal (X) de l'écrou (13), une pluralité d'encoches intérieures (15) pratiquées dans l'extrémité (14) de l'arbre rotatif (12), lesdites encoches intérieures (15) s'étendant selon un axe longitudinal (X) de l'arbre rotatif (12), et une bague (18) apte à être installée à l'intérieur de ladite extrémité (14) de l'arbre rotatif (12) et présentant au moins un premier doigt radial (19) destiné à être logé à la fois dans une des encoches intérieures (15) et dans une des encoches extérieures (16), avec l'écrou (13) en position serrée et les deux encoches (15,16) logeant ledit premier doigt radial (19) alignées au moins partiellement en direction radiale, et le dispositif de blocage étant caractérisé en ce que la bague (18) présente un contour intérieur (21) disposé de manière à ce que le barycentre (B) dudit contour intérieur (21) soit décalé par rapport audit axe longitudinal (X) quand la bague (18) est installée à l'intérieur de l'extrémité (14) de l'arbre rotatif (12). 2. Dispositif de blocage suivant la revendication 1, dans lequel ledit contour intérieur (21) n'est pas circulaire. 3. Dispositif de blocage suivant la revendication 2, dans lequel ledit contour intérieur (21) présente un méplat (21A). 4. Dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague (18) présente au moins deux autres doigts radiaux (20) plus courts que le premier doigt (19), chacun de ces au moins deux autres doigts (20) étant logé dans une desdites encoches intérieures (15). 5. Dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le nombre d'encoches extérieures (16) et le nombre d'encoches intérieures (15) sont premiers entre eux. 6. Dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les encoches intérieures (15) etles encoches extérieures (16) présentent des fonds sensiblement alignés sur un même plan transversal lorsque l'écrou (13) est en position serrée. 7. Dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel seulement une encoche intérieure 5 (15) et une encoche extérieure (16) sont positionnées pour recevoir le premier doigt radial (19) avec l'écrou (13) en position serrée. 8. Dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel toutes les encoches (15,16) ont la même largeur. 10 9. Turbomachine (1) comprenant au moins un arbre rotatif (12), un écrou (13) et un dispositif de blocage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour bloquer l'écrou (13) sur l'arbre rotatif (12) en position serrée. 10. Procédé de blocage d'un écrou (13) en position serrée sur un 15 arbre rotatif (12), une face de l'écrou (13) présentant une pluralité d'encoches extérieures (16) s'étendant selon un axe longitudinal (X) de l'écrou (13), l'arbre rotatif (12) étant creux au moins au niveau d'une extrémité (14) présentant une pluralité d'encoches intérieures (15), et au moins une des encoches intérieures (15) et une des encoches extérieures 20 (16) étant au moins partiellement alignées en direction radiale, ledit procédé de blocage comprenant une étape dans laquelle une bague (18) présentant au moins un premier doigt radial (19) et un contour intérieur (21) est installée à l'intérieur de ladite extrémité (14) de l'arbre rotatif (12), avec ledit au moins un premier doigt radial (19) logé en même 25 temps dans l'encoche intérieure (15) et l'encoche extérieure (16) alignées, et le barycentre (B) dudit contour intérieur (21) décalé par rapport audit axe longitudinal (X). 30