Brevet FR3081495A1 — publié le 20191129

DISPOSITIF D'EQUILIBRAGE POUR UN ROTOR DE TURBOMACHINE D'AERONEF ET ROTOR LE COMPRENANT Domaine technique : La présente invention concerne le domaine des rotors à aubes dans les turbomachines, plus particulièrement leur dispositif d'équilibrage. Etat de l'art : L'équilibrage des rotors dans une turbomachine est un enjeu important, notamment dans le corps haute pression compte tenu des vitesses de rotation atteintes, afin d'éviter des efforts cycliques qui peuvent entraîner une usure prématurée des éléments roulants, voire un endommagement du moteur. Pour corriger les effets des écarts de fabrication, il est connu de venir placer des masselottes sur une patte en bordure du disque du rotor, en amont de la plateforme supportant les aubes. La masse et la position sur la circonférence desdites masselottes sont adaptées en fonction du rotor. L'utilisation de ces masselottes pose cependant plusieurs problèmes. D'une part, il faut les fixer de manière sûre pour éviter qu'elles ne se détachent. D'autre part, l'ajout de masses supplémentaires sur la patte de fixation, décalées longitudinalement par rapport au plan central du disque, augmente les contraintes sur la platef orme qui supporte la patte. Cela peut avoir un effet négatif sur la longévité du rotor. Il existe donc un besoin de définir un moyen simple et sûr de fixer des masselottes sur un disque de rotor en les rapprochant le plus possible du plan central longitudinal du rotor. L'invention a pour but de répondre à ce besoin. Elle a également pour but de fournir des moyens détrompeurs pour les opérateurs intervenant sur la fixation des masselottes. 2 Présentation de l'invention: L'invention concerne un dispositif d'équilibrage pour un rotor de turbomachine d'aéronef, comportant une vis, un écrou et une masselotte annulaire d'équilibrage, la masselotte étant destinée à être traversée par la vis 5 qui reçoit l'écrou de serrage de la masselotte, caractérisé en ce que la masselotte comprend des moyens de retenue configurés pour coopérer avec ledit écrou afin de le retenir au moins en translation le long de l'axe de la vis. Lesdits moyens de retenue solidarisent l'écrou et la masselotte. D'une part, le fait de solidariser la masselotte et l'écrou entraîne que cette dernière est 10 située du même côté que l'écrou par rapport à la patte du disque de rotor, donc axialement vers l'intérieur. On évite ainsi un porte-à-faux à l'extérieur de la patte du rotor et cela permet de rapprocher au maximum la masse ajoutée pour l'équilibrage du centre de gravité du rotor. De plus, la masselotte et l'écrou étant solidarisés, si on utilise des 15 ensembles différents d'écrou et de vis suivant le tarage des masselottes, cela permet d'éviter de mettre la mauvaise masselotte sur la mauvaise vis. Les moyens de retenue peuvent être configurés pour retenir la masselotte en rotation et en translation vis-à-vis de l'axe de l'écrou. Dans un premier mode de réalisation, la masselotte est formée d'une seule 20 pièce avec un rebord annulaire de sertissage qui est configuré pour être déformé plastiquement et pour prendre appui sur ledit écrou en vue de sa retenue. Avantageusement, ledit rebord est sensiblement cylindrique avant déformation et configuré pour être sensiblement tronconique après déformation 25 plastique. Dans ce cas, ledit écrou peut comprendre à une extrémité axiale une nervure annulaire externe à l'arrière duquel ledit rebord est destiné à prendre appui après déformation. 3 Dans un deuxième mode de réalisation, ladite masselotte comprend un corps destiné à être traversé par la vis et sur lequel est destiné à prendre appui ledit écrou, et un jonc de retenue qui est rapporté sur le corps et qui est destiné à coopérer avec ledit écrou en vue de sa retenue. 5 Avantageusement, ledit corps comprend une portion cylindrique s'étendant au moins en partie autour dudit écrou et à distance radiale de celui-ci, cette portion cylindrique comportant une rainure annulaire débouchant radialement vers l'intérieur et dans laquelle est logé ledit jonc. Avantageusement, ledit jonc a un diamètre interne inférieur au diamètre 10 externe d'une nervure de l'écrou destinée à se placer entre ledit jonc et une face transversale du corps de la masselotte. Ce mode de réalisation maintient la masselotte et l'écrou dans la direction longitudinale mais les laisse libre de tourner l'un par rapport à l'autre tant que l'écrou n'est pas serré sur la vis. 15 L'invention concerne également un rotor de turbomachine d'aéronef, comportant un disque portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes, ledit disque comportant en outre au moins une patte sensiblement radiale par rapport à un axe de rotation du rotor, au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes étant fixé à ladite patte. 20 Avantageusement, l'écrou et la masselotte dudit au moins un dispositif sont situés d'un côté de ladite patte orienté axialement vers le centre du disque, de manière à rapprocher au maximum la masse ajoutée par le dispositif du centre de gravité du rotor. De préférence, le disque comprend une plateforme annulaire externe de 25 support des aubes et un bulbe annulaire interne, la plateforme et le bulbe étant reliés par une paroi annulaire amincie, ladite patte s'étendant depuis ladite plateforme radialement vers l'intérieur. Avantageusement, la patte est située sensiblement au droit des bords d'attaque des aubes au niveau de leur raccordement avec la plateforme. 4 Brève description des figures : La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, 5 caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 représente schématiquement une demi coupe axiale d'une turbomachine d'aéronef concernée par l'invention. 10 La figure 2 représente schématiquement une demi coupe axiale d'un rotor d'un compresseur d'une turbomachine telle que celle de la figure 1, utilisant un dispositif selon l'invention. La figure 3 représente schématiquement une demi coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention installé sur le rotor de la 15 figure 2. La figure 4 représente une vue en perspective d'une masselotte pour le dispositif de la figure 3, coupée axialement. La figure 5 représente schématiquement une demi coupe axiale d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention installé sur le rotor 20 de la figure 2. Description d'un mode de réalisation de l'invention : Un exemple de moteur d'aéronef concerné par l'invention, de type turbomachine à double flux, est illustré sur la figure 1. Dans le document, 25 l'amont et l'aval sont compris par rapport au sens de l'écoulement d'air suivant l'axe X du moteur. Le moteur comprend en amont une hélice de soufflante S entraînant le flux d'air entrant qui se sépare ensuite en un écoulement secondaire, passant autour du compartiment moteur 1 et un écoulement primaire entrant dans le compartiment moteur. L'écoulement primaire passe par 30 un premier compresseur, dit compresseur basse pression 2 puis un second 5 compresseur, dit compresseur haute pression 3 avant d'entrer dans la chambre de combustion 4, puis d'entraîner plusieurs étages de turbine 5. L'invention concerne ici plus précisément un rotor de la turbomachine, par exemple un rotor du compresseur haute pression 3, pour lequel la notion 5 d'équilibrage est importante compte tenu de sa vitesse de rotation élevée. En référence à la figure 2, un rotor 6 utilisant l'invention comporte un disque 7 centré sur l'axe X du moteur et portant une rangée annulaire d'aubes 8 à sa périphérie. Le disque 7 comporte principalement un voile transverse 9. Un bulbe annulaire massif 10, s'évasant axialement, forme généralement la périphérie 10 interne du disque 7. La périphérie externe du disque 7 porte une plateforme 11 qui s'étend axialement de part et d'autre du voile 9. La surface radialement extérieure de la plateforme 11 forme la paroi interne de la veine annulaire du flux de gaz dans lequel tournent les aubes 8 du rotor. Les aubes 8 du rotor sont fixées au disque 7 au niveau de la plateforme 11 par des moyens connus qui ne 15 sont pas représentés ici. Sur l'exemple considéré, la plateforme 11 porte à son extrémité avant une patte 12 qui s'étend radialement vers l'intérieur et qui porte le dispositif d'équilibrage 13 selon l'invention. Plusieurs pattes peuvent être réparties sur la circonférence, pour placer sur chacune un ensemble vis plus boulon et fixer une 20 masselotte de masse adaptée afin de réaliser l'équilibrage. Avantageusement, l'ensemble des pattes 12 peut être réalisé par une bride annulaire dans laquelle sont pratiqués des alésages 14. En référence à la figure 3, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention installé dans un alésage cylindrique axial 14 de la patte 12 comporte 25 une vis 15 traversant la patte 12, un écrou 16 coopérant avec le filetage de la vis et une masselotte 17. La vis 15 comporte une tige filetée de diamètre D1 adapté pour traverser l'alésage 14 de diamètre DO. La vis 15 est placée dans l'alésage 14 avec sa tête 18 plaquée contre la face avant de la patte 12, donc à l'extérieur par rapport au 6 disque 7. La tête 18 est configurée pour coopérer avec la face avant de la patte 12 lors du serrage de la vis et elle comporte un motif agencé pour coopérer avec une clé de serrage. L'écrou 16 comporte un taraudage agencé pour coopérer avec le filetage de 5 la tige de la vis 15. Il comporte un corps cylindrique 19, centré sur le même axe Y que celui de la vis 15, avec une partie tronconique évasée formant une nervure annulaire 20 extérieure à l'une de ses extrémités. Il est placé sur la vis 15 du côté opposé à la tête 18, donc entre la patte 12 et le voile transverse 9 du disque, l'extrémité portant la nervure annulaire 20 étant du côté de la patte 12. 10 La masselotte 17 est placée entre l'écrou 15 et la patte 12, autour de la vis 15. En référence aux figures 3 et 4, le corps de la masselotte 17 est formé par un disque percé d'un alésage cylindrique autour de l'axe Y de la vis 15, dont le diamètre D3 est adapté pour laisser passer la vis 15 mais pas l'écrou 19. Le 15 rayon maximal du corps 21 de la masselotte 17 est inférieur à la distance séparant le centre de l'alésage 14 dans la patte 12 et la plateforme 11, de manière à pouvoir installer la masselotte 17. Une première face axiale 22 du corps 21 de la masselotte 17, tournée vers la patte 12, est agencée pour coopérer avec la face arrière de la patte 12 lors du serrage de la vis 17 par 20 l'écrou 16. La deuxième face axiale 23 du corps 21 de la masselotte 17 est agencée pour retenir l'écrou 16 et permettre le serrage du dispositif contre la patte 12 lors que l'écrou 16 tourne par rapport à la vis 15. En référence aux figures 3 et 4, la deuxième face 23 du corps 21 de la masselotte comporte un rebord annulaire 24 qui entoure la nervure annulaire 20 25 sur l'écrou 16. L'extrémité axiale libre dudit rebord annulaire 24 est repoussée vers le centre de l'alésage cylindrique du corps 21, de manière à épouser le profil de la nervure annulaire 20 sur l'écrou 16. De cette manière, la masselotte 17 est retenue sur le l'écrou 16. 7 De préférence, le rebord annulaire 24 de la masselotte 17 avant montage sur l'écrou 16 est cylindrique et le matériau dudit rebord, par exemple le métal utilisé pour fabriquer la masselotte 21, a une plasticité permettant de le déformer avec un outil de sertissage. 5 Dans ce cas, lors de l'installation sur la vis 15, l'écrou 16 est placé sur la deuxième face 23 de la masselotte 21, son extrémité portant la nervure annulaire 20 positionnée à l'intérieur du rebord annulaire 24, puis le rebord annulaire 24 est déformé plastiquement, par sertissage, pour prendre appui sur la nervure 20 de l'écrou 16. 10 L'ensemble formé de l'écrou 16 plus la masselotte 17 ayant été assemblé, l'installation du dispositif comprend le positionnement dudit ensemble sous la plateforme 11, centré derrière l'alésage 14 de la patte 12, l'introduction de la vis 15 dans l'alésage 14 par la face extérieure avant de la patte 12, puis le serrage de la vis 15 dans l'écrou 16 en utilisant une clé de serrage adaptée au motif de 15 la tête 18 de la vis. Ce dispositif permet de positionner la masselotte 21 sur la face axialement interne de la patte 12, donc au plus proche du centre de gravité du disque 7 sur le rotor. De plus, la masselotte 17 et l'écrou 16 étant solidarisés, si on utilise des ensembles différents d'écrou et de vis suivant le tarage des masselottes, cela 20 permet d'éviter de mettre la mauvaise masselotte sur la mauvaise vis. En référence à la figure 5, dans une variante de réalisation, l'écrou 16 et la vis 15 sont sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent. Par contre le corps de la masselotte 25 comporte un disque 26 et une portion cylindrique 27 centrés sur l'axe Y de la vis 15. Comme sur l'exemple précédent, le disque 25 26 est percé pour laisser passer la vis 15 mais pas l'écrou 16. Il comporte une première face 28 destinée à appuyer sur la patte 12 et une deuxième face 29 destinée à appuyer sur l'extrémité de l'écrou 16 comportant la nervure annulaire 20. 8 La portion cylindrique 27 de la masselotte 25 part de ladite deuxième face 29 et a un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre extérieur de la nervure 20 de l'écrou 16, de manière à laisser le passage dudit écrou 16 La paroi interne de la portion cylindrique 27 comporte une rainure annulaire 30, 5 débouchant radialement vers l'intérieur, à une distance de la deuxième face du disque de la masselotte qui est légèrement supérieure à l'épaisseur de la nervure d'extrémité 20 sur le l'écrou 16. Un jonc 31, installé dans la rainure 30, dépasse de la surface intérieure de la portion cylindrique 27 jusqu'à un diamètre inférieur au diamètre maximum de la nervure annulaire 20 de l'écrou 16. De 10 cette manière, la masselotte 25 est retenue axialement sur l'écrou 16 car la nervure annulaire 20 de ce dernier est prisonnière entre la deuxième face 29 du disque 26 de la masselotte et le jonc 31. Par contre, ici, la masselotte 26 et l'écrou 16 peuvent tourner librement l'un par rapport à l'autre. Dans cette version, l'assemblage de l'écrou 16 et de la masselotte 26 se fait, 15 une fois que ces deux éléments sont en position, en introduisant le jonc 31 entre la partie cylindrique 27 de la masselotte 26 et la partie cylindrique 19 de l'écrou 16, par déformation élastique pour le repousser vers l'intérieur jusqu'à ce qu'il REVENDICATIONS1. Dispositif d'équilibrage pour un rotor de turbomachine d'aéronef, comportant une vis (15), un écrou (16) et une masselotte (17) annulaire d'équilibrage, la masselotte (17) étant destinée à être traversée par la vis (15) qui reçoit l'écrou (16) de serrage de la masselotte (17), caractérisé en ce que la masselotte (17) comprend des moyens de retenue (24) configurés pour coopérer avec ledit écrou (16) afin de le retenir au moins en translation le long de l'axe (Y) de la vis (15). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue (24) sont configurés pour retenir la masselotte (17) en rotation et en translation vis-à-vis de l'axe de l'écrou (16). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la masselotte (17) est formée d'une seule pièce avec un rebord annulaire (24) de sertissage qui est configuré pour être déformé plastiquement et pour prendre appui sur ledit écrou (16) en vue de sa retenue. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit rebord (24) est sensiblement cylindrique avant déformation et configuré pour être sensiblement tronconique après déformation plastique. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit écrou 25 (16) comprend à une extrémité axiale une nervure annulaire (20) externe à l'arrière duquel ledit rebord (24) est destiné à prendre appui après déformation. 6. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite masselotte {25) comprend un corps (26-27) destiné à être traversé par la vis 30 (15) et sur lequel est destiné à prendre appui ledit écrou (16), et un jonc de 10 retenue (31) qui est rapporté sur le corps (27) et qui est destiné à coopérer avec ledit écrou (15) en vue de sa retenue. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit 5 corps comprend une portion cylindrique (27) s'étendant au moins en partie autour dudit écrou (15) et à distance radiale de celui-ci, cette portion cylindrique (27) comportant une rainure annulaire (30) débouchant radialement vers l'intérieur et dans laquelle est logé ledit jonc (31). 10 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit jonc (31) a un diamètre interne inférieur au diamètre externe d'une nervure (20) de l'écrou (16) destinée à se placer entre ledit jonc (31) et une face transversale (29) du corps (26) de la masselotte. 15 9. Rotor de turbomachine d'aéronef, comportant un disque (7) portant à sa périphérie une rangée annulaire d'aubes (8), ledit disque (7) comportant en outre au moins une patte (12) sensiblement radiale par rapport à un axe (X) de rotation du rotor, au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes étant fixé à ladite patte (12). 20 10. Rotor selon la revendication précédente, dans lequel l'écrou (16) et la masselotte (17) dudit au moins un dispositif sont situés d'un côté de ladite patte (12) orienté axialement vers le centre du disque,25