Brevet FR3081549A1 — publié le 20191129

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT ET DE MAINTIEN D'UN ELEMENT ANNULAIRE DE TURBOMACHINE DOMAINE TECHNIQUE [0001 ]La présente invention concerne un dispositif de positionnement et de maintien d'un élément annulaire de turbomachine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002]Une turbomachine comprend classiquement un axe longitudinal qui est un 10 axe de rotation de ses rotors, les turbomachines comportant de nombreuses pièces annulaires s'étendant autour de cet axe longitudinal, telles que des carters qui sont des pièces de stator ou des tambours qui sont des pièces de rotor. [0003]Un tambour de turbomachine comprend une paroi annulaire monobloc destinée à former une série axiale de disques aubagés de rotor. La paroi 15 comprend ainsi, sur sa surface externe, des rainures annulaires de montage d'aubes par emmanchement de leurs pieds, par exemple en queue d'aronde, dans ces rainures, et au droit d'au moins certaines de ces rainures des bulbes annulaires en saillie sur la surface interne de la paroi, qui ont en section une forme de poireau de disque. 20 [0004]Ce type de pièce annulaire peut avoir des dimensions importantes et des formes complexes, et peut en outre être complexe à réaliser. Ce type de pièce fait l'objet d'un contrôle notamment de ses dimensions en vue de valider sa conformité et maîtriser sa qualité. [0005]Cette opération de contrôle peut être réalisée sur un banc de métrologie 25 tridimensionnelle (MMT). Pour cela, il est nécessaire de positionner et de maintenir la pièce au moyen d'un dispositif approprié. Il est toutefois important que le dispositif utilisé n'altère pas la pièce et ne modifie pas ses dimensions. [0006]La présente invention permet de répondre de manière simple, efficace et économique à ce besoin. 2 EXPOSÉ DE L'INVENTION [0007]La présente invention propose un dispositif de positionnement et de maintien d'un élément annulaire de turbomachine, tel qu'un tambour, cet élément annulaire présentant un axe de révolution A, caractérisé en ce qu'il comporte : 5 - une embase horizontale de support, - des plots disposés sur l'embase et destinés à recevoir l'élément annulaire dans une position telle que son axe de révolution A est sensiblement vertical, ces plots comportant des premières surfaces destinées à supporter l'élément, et des secondes surfaces destinées à centrer l'élément, et - des moyens de serrage axial de l'élément en vue de son immobilisation. [0008] L'invention propose ainsi un dispositif simple et efficace pour le positionnement et le maintien d'un élément annulaire de turbomachine, tel qu'un tambour par exemple. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de serrage permettent de serrer axialement et non pas radialement l'élément. Les inventeurs ont en effet constaté que le serrage radial d'un élément annulaire de turbomachine pouvait entraîner une modification significative de sa dimension radiale, par déformation de cet élément. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, un couple de serrage axial de 1,5Nm permet de n'entraîner une déformation axiale d'un élément annulaire que de 0,001 mm, contre 0,01 mm pour un serrage radial d'une même pièce. [0009]Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - lesdits moyens de serrage sont portés par l'un desdits plots, - les plots sont au nombre de trois ou plus et sont régulièrement répartis autour de l'axe A lorsque l'élément est dans la position précitée, - la première surface de chaque plot est sensiblement horizontale, - la seconde surface d'au moins certains des plots est formée par une surface cylindrique externe d'un pion en saillie sur la première surface, 3 - la seconde surface d'au moins certains des plots est formée par une surface plane d'une saillie sur la première surface, - lesdits moyens de serrage comprennent un bras en L, C ou U dont une portion rectiligne définit un axe de pivotement du bras destiné à s'étendre parallèlement 5 audit axe A, et dont une première portion d'extrémité, de préférence supérieure, comprend un bloc d'appui et de serrage axial sur l'élément, - le bras a une forme en U ou C et comprend une seconde portion d'extrémité, de préférence inférieure, configurée pour coopérer avec un moyen de verrouillage du bras dans une position de serrage axial, 10 - ladite seconde portion d'extrémité forme une poignée de préhension et de déplacement en pivotement du bras, - la portion rectiligne du bras est montée dans un logement d'un des plots et est apte à pivoter dans ce logement entre une position de serrage axial et de maintien de l'élément, entre ce plot et ledit bloc, et une position de libération de l'élément. 15 [0010]L'invention concerne également l'ensemble comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus et un tambour de turbomachine, le tambour étant positionné verticalement en appui sur les plots, et maintenu axialement sur les plots par lesdits moyens de serrage. 20 [0011 ]L'invention concerne également un banc de contrôle, et par exemple de métrologie tridimensionnelle, comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0012]L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et 25 avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de positionnement et de maintien selon l'invention, ainsi qu'une vue schématique en 30 coupe axiale d'un élément annulaire de turbomachine, qui est ici un tambour, 4 - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle d'un plot qui peut être utilisé dans un dispositif tel que celui de la figure 1, et sur lequel l'élément annulaire est en appui, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un plot du dispositif de 5 la figure 1, qui est équipé de moyens de serrage axial de l'élément annulaire, - la figure 4 est une vue schématique éclatée du plot de la figure 3, et - la figure 5 est une vue schématique en perspective du plot de la figure 3, qui est dans une position de serrage axial de l'élément annulaire visible aux figures 1 et 2. 10 DESCRIPTION DETAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0013]La figure 1 montre un mode de réalisation d'un dispositif 10 selon l'invention de positionnement et de maintien d'un élément annulaire de turbomachine, cet 15 élément étant ici un tambour 12. [0014]Le tambour 12 est monobloc et comprend une paroi annulaire dont la surface externe comprend des rainures annulaires 14 de montage d'aubes par emmanchement de leurs pieds, par exemple en queue d'aronde, dans ces rainures. Au droit de ces rainures, la paroi comprend sur sa surface interne des 20 bulbes annulaires en saillie 16, qui ont en section une forme de poireau de disque. [0015]La figure 2 permet de mieux visualiser une rainure 14 et le bulbe 16 alignée radialement avec cette rainure, par rapport à l'axe de révolution du tambour 12 ou de l'élément qui est noté A. [0016]Le tambour 12 peut en outre comprendre une ou plusieurs brides 25 annulaires de fixation 18, comportant des orifices de passage de moyens de fixation du type vis-écrou par exemple. Dans l'exemple représenté, le tambour comprend une telle bride 18 à l'une de ses extrémités axiales. L'autre extrémité axiale du tambour comprend un bulbe 16. 5 [0017]Le tambour 12 peut également comprendre des léchettes annulaires 20 destinées à coopérer avec un revêtement abradable d'un stator de la turbomachine, afin de former un joint d'étanchéité à labyrinthe. [0018]Le tambour 12 est destiné à être positionné sur le dispositif 10 de façon à 5 ce que son axe de révolution A soit vertical. Dans l'exemple représenté, la bride 18 est située à l'extrémité supérieure du tambour et son bulbe 16 est situé à son extrémité inférieure. Comme cela est visible à la figure 2, le bulbe 16 comprend une surface cylindrique interne 16a, orientée vers l'axe A, et des surfaces latérales respectivement inférieure 16b et supérieure 16c. 10 [0019]Le dispositif 10 comprend pour l'essentiel trois parties à savoir - une embase horizontale 22 de support du tambour 12, - des plots 24, 26, 28 disposés sur l'embase 22 et destinés à recevoir le tambour 12, et - des moyens 30 de serrage axial du tambour en vue de son immobilisation. 15 [0020]Dans l'exemple représenté, l'embase 22 a une forme générale en étoile et comprend plusieurs branches, ici au nombre de trois, qui se rejoignent en un centre ici aligné sur l'axe A. Les branches sont coplanaires et horizontales si bien que l'embase est sensiblement plane et horizontale. [0021 ]Le nombre de plots 24, 26, 28 est égal au nombre de branches et est donc 20 de trois dans l'exemple. Un plot est situé sur chaque branche. Comme les branches sont ici régulièrement réparties autour de l'axe A, les plots sont également régulièrement répartis autour de cet axe. [0022]Chaque branche comprend une rainure 31 rectiligne sur sa face supérieure, dans laquelle est monté coulissant le plot correspondant. Chaque plot 24, 26, 28 a 25 une forme générale cylindrique dont une extrémité inférieure est en appui sur la branche et est apte à coulisser le long de la rainure 31 de cette branche afin de faire varier sa distance du centre de l'embase et donc de l'axe A. 6 [0023]L'extrémité inférieure de chaque plot 24, 26, 28 comprend une bride annulaire externe 32 de fixation à l'embase 22 dans une position prédéterminée vis-à-vis de l'axe A. [0024]Dans l'exemple représenté, la bride 32 comprend des orifices de passage 5 de vis 33 dont les têtes prennent appui sur une surface supérieure de la bride et dont les tiges filetées sont vissées dans des patins 36 montés coulissants dans la rainure 31 de la branche. Les patins 36 ont chacun une forme générale en T inversé et la rainure 31 a une forme complémentaire. Lorsque les vis 33 ne sont pas serrées, les patins 36 sont aptes à coulisser dans la rainure 31 et un 10 opérateur peut ajuster la position du plot 24, 26, 28 sur la branche vis-à-vis de l'axe A. L'opérateur doit ensuite serrer les vis 33 pour immobiliser le plot 24, 26, 28 correspondant dans une position souhaitée vis-à-vis de l'axe A sur l'embase 22. [0025]Chaque plot 24, 26, 28 comprend à son extrémité supérieure une surface 15 horizontale 40 d'appui axial du tambour 12. Parmi les plots, deux 24 et 26 sont ici identiques et comprennent à leurs extrémités supérieures un disque 34 dont la face annulaire supérieure forme une surface d'appui 40. Chaque disque 34 comporte un pion 36 en saillie sur la surface 40, qui a une forme cylindrique et comprend une surface cylindrique externe référencée 42. Le plot visible à la figure 20 2 est légèrement différent de celui des autres figures et notamment de la figure 1. [0026]Comme cela est visible à la figure 2, les surfaces 40 et 42 sont des surfaces de positionnement du tambour 12. La surface 40 reçoit la surface inférieure 16b et la surface 42 est apte à coopérer avec la surface 16a en vue du centrage du tambour. Le centrage consiste alors à ce que l'axe A du tambour 12 25 soit aligné sur le centre de l'embase 22. [0027]L'autre plot 28 est légèrement différent car il est ici équipé des moyens de serrage 30 (figures 3 à 5). [0028]Ce plot 28 comprend à son extrémité supérieure un disque 34 dont une face annulaire supérieure forme une surface horizontale 40 d'appui. Ce plot 28 30 comporte une saillie sur la surface 40, qui définit une surface 42b sensiblement 7 plane de centrage du tambour. La surface 40 est ici sensiblement tangente à une circonférence centrée sur l'axe A. [0029]Comme on le voit aux figures 3 et 4 notamment, le pion 28 est évidé et comprend en particulier un logement 48 de réception et de pivotement d'un bras 5 50 qui a une forme générale en U dans l'exemple représenté. [0030]Le bras 50 comprend une portion intermédiaire 50a rectiligne qui définit un axe B de pivotement du bras destiné à s'étendre parallèlement à l'axe A, et deux portions d'extrémité, respectivement supérieure 50b et inférieure 50c. La portion 50a est donc verticale et les portions 50b, 50c sont horizontales. 10 [0031 ]La portion supérieure 50b s'étend au-dessus du plot 28 et de son disque 34, et est équipé d'un bloc 52 d'appui et de serrage axial sur le tambour 12. Ce bloc 52 a une forme générale parallélépipédique et comprend une cavité interne d'insertion d'au moins une partie de la portion 50b. Ce bloc 52 est destiné à prendre appui axialement sur la surface supérieure 16c visible à la figure 2. Les 15 portions 50a, 50b sont ici reliées par une portion coudée qui peut être protégée par un manchon 54 de protection du tambour, et éviter ainsi de l'abimer si cette portion venait à entrer en contact avec le tambour 12. [0032]La portion inférieure 50c s'étend au voisinage de la bride 32 et comprend une encoche 56 de passage d'une vis 58 (figure 3) vissée sur la bride 32. La vis 20 58 forme un moyen de verrouillage du bras 50 dans une position de serrage axial. La portion 50c forme une poignée de préhension et de déplacement en pivotement du bras 50 par un opérateur. [0033]Le logement 48 de réception et de pivotement de la portion 50a du bras 50 est en partie situé dans le corps cylindrique du plot 28, qui est évidé, et en partie 25 entre deux demi organes qui, réunis ensemble, forment le disque 34 précité (figure 4) de ce plot. Le bras 50 est mobile en pivotement autour de l'axe B défini par la portion 50a, entre deux positions extrêmes séparées l'une des l'autre de 90° par exemple. Dans une première position de libération (non représentée), la portion 50b est orientée sensiblement dans une direction tangentielle par rapport à une 8 circonférence centrée sur l'axe A. Le tambour 12 est en appui sur les surfaces 40, 42 du disque mais n'est pas serré axialement sur ce disque. [0034] Dans une seconde position de verrouillage (représentée aux figures 3 et 5), la portion 50b est orientée radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe A, et son 5 bloc 52 est en appui sur la surface 16b du bulbe 16. Dans cette position, la vis 58 passe à travers l'encoche 56 de la portion 50c et peut être serrée pour immobiliser le bras 50 dans cette position. Le couple de serrage de la vis 58 entraîne un couple de serrage du tambour 12 qui est maintenu serré axialement entre le bras 50 et le plot 28. 10 [0035]Le dispositif 10 peut être conçu pour s'adapter à différents types d'éléments ou des éléments de différentes tailles. Comme évoqué dans ce qui précède, l'ajustement de la position radiale des plots 24, 26, 28 vis-à-vis de l'axe A permet de s'adapter à des éléments de différents diamètres. Par ailleurs, les dimensions du bras 50 peuvent être choisies pour s'adapter à différents éléments. Les 15 longueurs des portions 50a, 50b du bras par exemple peuvent être choisies pour pouvoir s'adapter à plusieurs dimensions de bulbes 16 de tambour. Le bras 50 et en particulier sa portion 50a est de préférence également mobile en translation axiale dans le logement 34 de façon à pouvoir faire varier la distance entre le bloc 52 et la surface d'appui 40. La vis 58 est alors utilisée pour supprimer le jeu au 20 montage entre le bloc 52 et la surface 16c du bulbe, lorsque le tambour est en appui sur la surface 40, et appliquer le couple de serrage axial du tambour. [0036]Les pièces du dispositif 10 peuvent être réalisées en métal à l'exception du bloc 52 et du manchon 54 qui sont de préférence en matière plastique. [0037]Le dispositif ne comprend pas de moyens de serrage radial du tambour et 25 ne risque donc pas de le déformer radialement. Il comprend seulement des moyens de serrage axial portés par un des plots, REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de positionnement et de maintien d'un élément annulaire de turbomachine, tel qu'un tambour (12), cet élément annulaire présentant un axe de révolution A, caractérisé en ce qu'il comporte : - une embase horizontale (22) de support, - des plots (24, 26, 28) disposés sur l'embase et destinés à recevoir l'élément annulaire dans une position telle que son axe de révolution A est sensiblement vertical, ces plots comportant des premières surfaces (40) destinées à supporter l'élément, et des secondes surfaces (42a, 42b) destinées à centrer l'élément, et - des moyens (30) de serrage axial de l'élément en vue de son immobilisation. 2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de serrage (30) sont portés par l'un desdits plots (28). 3. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les plots (24, 26, 28) sont au nombre de trois ou plus et sont régulièrement répartis autour de l'axe A lorsque l'élément est dans la position précitée. 4. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première surface (40) de chaque plot (24, 26, 28) est sensiblement horizontale. 5. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel la seconde surface (42a) d'au moins certains des plots (24, 26) est formée par une surface cylindrique externe d'un pion (36) en saillie sur la première surface (40). 6. Dispositif (10) selon la revendication 4, dans lequel la seconde surface (42) d'au moins certains des plots (28) est formée par une surface plane (42b) d'une saillie sur la première surface (40). 7. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de serrage (30) comprennent un bras (50) en L, C ou U dont une portion rectiligne (50a) définit un axe (B) de pivotement du bras 10 destiné à s'étendre parallèlement audit axe A, et dont une première portion d'extrémité (50a), de préférence supérieure, comprend un bloc (52) d'appui et de serrage axial sur l'élément. 8. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel le bras (50) a 5 une forme en U ou C et comprend une seconde portion d'extrémité (50c), de préférence inférieure, configurée pour coopérer avec un moyen (56) de verrouillage du bras dans une position de serrage axial. 9. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel ladite seconde portion d'extrémité (50c) forme une poignée de préhension et de 10 déplacement en pivotement du bras (50). 10. Dispositif (10) selon l'une des revendications 7 à 9, en dépendance de la revendication 2, dans lequel la portion rectiligne (50a) du bras (50) est montée dans un logement (48) d'un des plots (28) et est apte à pivoter dans ce logement entre une position de serrage axial et de maintien de 15 l'élément, entre ce plot et ledit bloc (52), et une position de libération de l'élément. 20