Brevet FR3121954A1 — publié le 20221021

Ce dispositif de calage d’un pied (2) d’aube (3) dans une alvéole (5) d’un disque (2) de rotor de turbomachine comprend une cale ressort (6) adaptée pour être reçue dans l’alvéole (5), la cale ressort (6) comprenant un premier élément (7), un deuxième élément (9), un élément intermédiaire (8) déformable monté entre le premier élément (7) et le deuxième élément (9) et un moyen de fixation et de compression de l’élément intermédiaire entre les premier et deuxième éléments (7, (9), le moyen de fixation et de compression étant apte à comprimer l’élément intermédiaire (8) et à le déformer. Figure pour l’abrégé : Figure 4 DISPOSITIF DE CALAGE D’UN PIED D’AUBE DANS UNE ALVEOLE D’UN DISQUE DE ROTOR DE TURBOMACHINE La présente invention concerne un dispositif de calage d’un pied d’aube d’un rotor de turbomachine, par exemple d’un pied d’une aube mobile de soufflante d’une turbomachine. Elle concerne en particulier une cale de positionnement d’un pied d’aube dans une alvéole d’un disque de rotor. Techniques antérieures Une soufflante de turbomachine assure la compression de la totalité de l’air qui pénètre dans le moteur. Une partie de l’air comprimé passe par un compresseur basse pression solidaire de la soufflante, par un compresseur haute pression, par la chambre de combustion du moteur, par une turbine haute pression et par une turbine basse pression avant d’être éjectée. La compression réalisée par la soufflante se fait en deux phases. Lors de la première phase, l'aubage mobile accélère les particules d'air, en les déviant par rapport à l’axe du moteur. Lors de la deuxième phase, l'aubage fixe qui suit l’aubage mobile, également appelé « redresseur », ramène l’écoulement d’air dans l’axe du moteur, ralentit ces particules et transforme une partie de leur vitesse en pression. Les aubes mobiles comprennent une pale et un pied monté dans une alvéole pratiquée dans un disque de rotor entrainé en rotation. Les aubes sont montées avec un jeu entre le pied et les portées des alvéoles contre lesquelles le pied vient en butée lors de la rotation. Pour le bon fonctionnement de la turbomachine, les pieds d’aube et les alvéoles du disque doivent être en contact dans l’ensemble du domaine de rotation du moteur. Le jeu entre le fond de l’alvéole et l’extrémité du pied d’aube doit être rattrapé pour assurer le bon positionnement du pied d’aube sur les portées du disque. De façon connue, le positionnement et le maintien en place des aubes sont assurés par des cales glissées dans les alvéoles, entre le fond des alvéoles et l’extrémité des pieds d’aube. Néanmoins, il a été constaté que ces cales laissent subsister de faibles jeux entre les pieds d’aubes et les alvéoles du disque qui engendrent des usures localisées au niveau des oreilles du disque et sur les aubes lorsque le moteur est en autorotation. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé de mettre en place un critère d’acceptabilité des usures, couplé à des dépôts plasma afin de reconstruire les faces usées des aubes et du disque lorsque le critère d’acceptabilité n’est plus respecté. Néanmoins, la tenue aux chocs des surfaces réparées est limitée par rapport au métal de base, de sorte qu’il subsiste un risque d’écaillage du revêtement. De plus, il est nécessaire de répéter plusieurs fois les phases de reconstruction au cours de la vie des pièces, ce qui nécessite un savoir-faire et un outillage spécifique. Il a également été proposé d’utiliser des cales à ressort, telles que décrites dans le document FR2 881 174, installées sous les pieds d’aubes de la soufflante, en étant précontraintes au montage. La cale a un profil longitudinal tel qu’elle est inclinée dans le sens axial. Elle se monte en force entre l’aube de la soufflante, le disque du rotor et un verrou de rétention placé à son amont. Le verrou de rétention est introduit dans un logement situé en amont du disque de rotor et exerce un effort radial vers le bas sur une partie amont de la cale dépassant du pied de l’aube et de l’alvéole. Cet effort a pour effet d’appliquer un effort radial sur la partie aval de l’aube. Ainsi, l’aube se retrouve plaquée contre les portées de l’alvéole de façon constante, même à faible régime de rotation, en autorotation. Néanmoins, cette solution présente une intégration difficile, puisqu’elle nécessite suffisamment d’espace en amont de l’alvéole afin d’y placer le verrou. Sur certains moteurs, il est impossible d’intégrer une telle solution en raison de l’encombrement en amont de la cale. Au vu de ce qui précède, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de calage d’un pied d’aube dans une alvéole d’un disque de rotor de turbomachine s’intégrant facilement dans des turbomachines et permettant de rattraper les jeux qui existent entre le pied de l’aube mobile et les portées de l’alvéole. L’invention a donc pour objet un dispositif de calage d’un pied d’aube dans une alvéole d’un disque de rotor de turbomachine, comprenant une cale ressort adaptée pour être reçue dans l’alvéole, la cale ressort comprenant un premier élément, un deuxième élément, un élément intermédiaire déformable monté entre le premier élément et le deuxième élément et un moyen de fixation et de compression de l’élément intermédiaire entre les premier et deuxième éléments, le moyen de fixation et de compression étant apte à comprimer l’élément intermédiaire et à le déformer. Ainsi, la compression de l’élément intermédiaire provoque sa déformation, ce qui plaque l’aube contre les portées du disque sous le pied de l’aube. Par ailleurs, on appelle axe de l’alvéole, l’axe selon lequel est insérée la cale au sein de l’alvéole. Une direction axiale correspond donc à une direction parallèle à cet axe, et une direction radiale une direction perpendiculaire à cet axe et passant par lui. Avantageusement la compression de l’élément intermédiaire s’effectue selon l’axe de l’alvéole et l’effort exercé par l’élément intermédiaire sur le pied de l’aube s’effectue selon la direction radiale. Ainsi la compression provoque la déformation radiale de l’élément intermédiaire, de façon à compenser sa réduction de dimension axiale, ce qui plaque l’aube contre les portées du disque par un effort radial exercé sous le pied de l’aube. Avantageusement, le moyen de fixation et de compression comprend une vis comprenant une tête d’appui et une tige au moins partiellement filetée destinée à s’introduire dans des trous réalisés coaxialement dans le premier élément, dans l’élément intermédiaire et dans un filetage pratiqué dans le deuxième élément. De préférence, la vis est filetée sur au moins 20% de sa longueur depuis son extrémité opposée à sa tête d’appui. Avantageusement, la tête d’appui de la vis est une tête cylindrique à multiple plans creux ou une tête cylindrique de type « vis étoile ». De manière préférentielle, l’élément intermédiaire déformable élastiquement est en élastomère. Avantageusement, le premier élément est réalisé en matériau métallique et le deuxième élément est réalisé en matériau métallique ou composite. Avantageusement, le premier élément est réalisé en titane et/ou en aluminium et le deuxième élément est réalisé en titane et/ou aluminium ou fibre de carbone. De préférence, le trou de du premier élément est lamé de manière à recevoir la tête d’appui de la vis. De préférence, le premier élément comprend une languette définissant une butée supérieure. Le premier élément a par exemple une longueur comprise entre 12 et 33% de la longueur axiale du pied de l’aube, l’élément intermédiaire a une longueur comprise entre 57 et 77% de la longueur axiale du pied de l’aube, le deuxième élément a une longueur de 15% de la longueur axiale de l’aube, la cale ressort ayant une longueur d’environ 105% de la longueur axiale du pied de l’aube. Avantageusement, la vis a une longueur comprise entre 90 et 97% de la longueur axiale du pied de l’aube. L’invention a également pour objet une turbomachine comprenant un dispositif de calage d’un pied d’aube dans une alvéole d’un disque de rotor de la turbomachine tel que défini ci-dessus. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre le montage d’une aube mobile dans l’alvéole d’un disque de rotor d’une turbomachine au moyen d’un dispositif de calage selon l’invention ; illustre le montage de la , selon une coupe longitudinale de l’alvéole du disque de rotor ; est une vue éclatée du dispositif de calage du pied de l’aube selon l’invention ; illustre une vue en perspective du dispositif de calage du pied d’aube selon l’invention, à l’état assemblé ; est une vue de profil selon une coupe longitudinale du dispositif de calage de pied d’aube selon l’invention, avant compression de l’élément intermédiaire ; est une vue de face selon une coupe transversale du dispositif de calage de pied d’aube selon l’axe I-I de la , avant compression de l’élément intermédiaire ; est une vue de profil selon une coupe longitudinale du dispositif de calage de pied d’aube selon l’invention, après compression de l’élément intermédiaire ; et illustre une vue de face selon une coupe transversale du dispositif de calage de pied d’aube selon l’axe II-II de la , après compression de l’élément intermédiaire. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur les figures 1 et 2 l’assemblage d’une aube mobile 1 sur un disque de rotor 2 d’une soufflante d’une turbomachine au moyen d’un dispositif de calage selon l’invention. L’aube 1 comprend une pale 3, fictivement tronquée sur les figures 1 et 2, et un pied 4 qui s’insère dans une alvéole 5 pratiquée dans le disque 2. Le pied d’aube 4 est positionné et maintenu dans l’alvéole 5 au moyen d’un dispositif de calage constitué d’une cale à ressort 6 apte à appliquer sous l’aube 1 un effort radial sollicitant le pied d’aube 4 contre les parois de l’alvéole 5. Par la suite, le terme « amont » et le terme « aval » sont définis par rapport au sens d’insertion de la cale 6 dans l’alvéole 5, qui correspond au sens d’écoulement normal du gaz dans le rotor et à travers la turbomachine. Ainsi, la partie « amont » correspond à la partie gauche des figures 1 et 2, et la partie aval correspond à la partie droite. Par ailleurs, on appelle axe de l’alvéole 5 l’axe selon lequel est insérée la cale 6 au sein de l’alvéole 5. Une direction axiale correspond donc à une direction parallèle à cet axe, et une direction radiale une direction perpendiculaire à cet axe et passant par lui. La cale 6 est insérée de l’amont vers l’aval dans l’alvéole 5. Elle définit deux faces mutuellement opposées 6a et 6b, destinées respectivement à reposer sur le fond de l’alvéole 5, et à recevoir le pied 4 de l’aube 1. La représente une vue en éclaté des différents éléments de la cale 6. La cale 6 comprend un premier élément 7, situé en amont, un deuxième élément 9, situé en aval et un élément intermédiaire 8 disposé entre les éléments amont et aval. Les éléments amont 7, intermédiaire 8 et aval 9 sont solidarisés entre eux par un moyen de fixation et de compression, comprenant une vis 10. La vis 10 comprend une tête d’appui 11 et une tige 12 au moins partiellement filetée, comprenant un filetage sur l’extrémité 13 de la vis opposée à la tête d’appui 11. L’élément amont 7 comprend une languette 14 définissant une butée supérieure et permettant, en cas de perte de l’aube 1, de limiter son basculement. L’élément amont 7 est doté d’un un trou 15 axial s’étendant selon toute la longueur de l’élément 7. Ce trou 15 est lamé et son diamètre est dimensionné de manière à pouvoir recevoir la vis 10 avec un très faible jeu radial entre le diamètre externe de la tige 12 de la vis 10 et le diamètre interne du trou 15. Le lamage de l’élément amont 7 permet de recevoir la tête d’appui 11 de la vis 10. L’élément amont 7 est réalisé en métal, de préférence en titane ou en aluminium, ou tout autre matériau susceptible de rendre l’élément 7 suffisamment rigide et indéformable sous l’action des contraintes qui s’exercent lors du fonctionnement de la turbomachine, sur toute sa plage de fonctionnement. L’élément intermédiaire 8 a la même section transversale que l’élément amont 7, cette section transversale permettant à la cale assemblée 6 de s’insérer au fond de l’alvéole 5, et de recevoir le pied d’aube 4. L’élément intermédiaire 8 est également doté d’un trou 16 axial, s’étendant sur toute la longueur de l’élément intermédiaire et ayant le même diamètre que le trou 15. Le trou 16 de l’élément intermédiaire 8 n’est pas lamé. L’élément intermédiaire 8 est réalisé en un matériau déformable, de préférence en élastomère. L’élément aval 9 a la même section transversale que les deux éléments amont 7 et intermédiaire 8. L’élément aval 9 est également doté d’un trou 17 axial, s’étendant sur toute la longueur de l’élément aval 9, et qui a le même diamètre que le trou 15. Le trou 17 de l’élément aval 9 peut être borgne ou déboucher du côté aval. Le trou 17 de l’élément aval 9 est de plus équipé d’un écrou serti, ou filetage, pour recevoir la vis 10. L’élément aval 9 est réalisé en métal, de préférence en titane ou en aluminium, ou composite, en fibre de carbone, ou tout autre matériau susceptible de rendre l’élément 7 suffisamment rigide et indéformable sous l’action des contraintes qui s’exercent lors du fonctionnement de la turbomachine, sur toute sa plage de fonctionnement. Les trous 15, 16 et 17 des éléments amont 7, intermédiaire 8 et aval 9 sont coaxiaux, ont les mêmes diamètres et s’étendent axialement au centre des éléments amont 7, aval 9 et intermédiaire 8. En référence à la , au montage, les éléments amont 7, intermédiaire 8 et aval 9 sont assemblés en introduisant la vis 10 à l’intérieur des trous 15, 16 et 17 de l’élément amont 7, de l’élément intermédiaire 8, et de l’élément aval 9, et en la vissant dans le filetage de l’élément aval 9, l’élément intermédiaire 8 étant comprimé entre l’élément aval 9 et l’élément amont 7 sur lequel s’appuie la tête de la vis 10. Une fois assemblée, la cale 6 est installée sous le pied d’aube 4 au fond de l’alvéole 5 comme représenté sur les figures 1, 2 et 5A. L’élément amont 7 a une longueur axiale comprise entre 12 et 33% de la longueur axiale du pied d’aube 4. L’élément intermédiaire 8 a une longueur axiale comprise entre 57 et 77% de la longueur axiale du pied d’aube 4. La somme de la longueur axiale de la partie de l’élément amont 7 se plaçant sous le pied d’aube 4 et de la longueur axiale de l’élément intermédiaire 8 est approximativement de 90% de la longueur axiale du pied d’aube 4. L’élément aval 9 a une longueur axiale de 15% de la longueur axiale du pied d’aube 4. Ainsi, la longueur axiale de la cale assemblée 6, qui est égale à la somme de la longueur axiale de la partie de l’élément amont 7 se plaçant sous le pied d’aube 4, de la longueur axiale de l’élément intermédiaire 8, et de la longueur axiale de l’élément aval 9, est approximativement de 105% de la longueur axiale du pied 4 de l’aube 1. Une fois la cale 6 insérée dans l’alvéole 5 sous le pied d’aube 4 tel que représenté sur la , la différence de longueur axiale entre la cale 6 et le pied d’aube 4 fait apparaître un premier jeu A entre la face avale supérieure 18 de la languette 14 de l’élément amont 7 et la face amont 19 du pied d’aube 4. Un deuxième jeu B existe aussi entre les parois de l’alvéole 5 et la face 1a de la cale 6 1orsque l’aube 1 est orientée vers le sol, comme représenté sur les figures 5A et 5B. Ce deuxième jeu B peut aussi intervenir entre les portées 20 de l’alvéole 5 et le pied d’aube 4 lorsque l’aube 1 est orientée à 12 heures. La vis 10 est alors serrée, par exemple à l’aide d’une clé. La vis 10 a une longueur axiale comprise entre 90 et 97% de la longueur axiale du pied d’aube 4 et l’extrémité opposée 13 à la tête d’appui 11 de la vis 10 est filetée sur au moins 20% de la longueur de la vis 10, ce qui assure la mise en relation du filetage de la vis avec celui de l’élément aval 9. La cale 6 étant positionnée dans l’alvéole 5 du disque 2, l’élément aval 9 est bloqué en rotation par les parois de l’alvéole. De cette manière, le serrage de la vis 10 provoque le rapprochement axial des éléments amont 7 et aval 9, un écrasement consécutif de l’élément intermédiaire 8 dans le sens axial et une augmentation ses dimensions radiale et tangentielle. La section transversale de l’élément intermédiaire 8 est donc agrandie, comme représenté sur la . Les figures 6A et 6B décrivent l’assemblage du pied d’aube 4 après serrage de la vis 10. Comme on le voit, la déformation de l’élément intermédiaire 8 provoque l’application d’un effort radial sur le pied d’aube 4, sollicitant le pied 4 contre les portées 20 de l’alvéole 5. Le dimensionnement géométrique des éléments amont 7, intermédiaire 8 et aval 9 de la cale 6 est tel que le vissage s’effectue avec une valeur de couple permettant, une fois appliquée, de plaquer la face avale supérieure 18 de la languette 14 de l’élément amont 7 contre la face amont 19 du pied d’aube 4, c’est-à-dire de supprimer le jeu A, tout en comprimant suffisamment l’élément intermédiaire 8 pour supprimer le jeu B par un effort radial de l’élément intermédiaire 8 sur le pied d’aube 4. L’aube 1 est alors constamment plaquée contre les portées 20 du disque 2, y compris à faible régime de rotation, en situation d’autorotation, où l’effet ressort provoqué par la déformation de l’élément intermédiaire 8 est en œuvre. Le démontage de la cale 6 s’effectue par dévissage de la vis 10, jusqu’à éloigner l’élément amont 7 de l’élément aval 9 pour décompresser l’élément intermédiaire 8, qui reprend sa forme d’origine. L’élément intermédiaire 8 peut donc être retiré de l’alvéole 5 par l’amont. Dispositif de calage d’un pied d’aube (4) dans une alvéole (5) d’un disque (2) de rotor de turbomachine, comprenant une cale ressort (6) adaptée pour être reçue dans l’alvéole (5), la cale ressort (6) comprenant un premier élément (7), un deuxième élément (9), un élément intermédiaire (8) déformable monté entre le premier élément (7) et le deuxième élément (9) et un moyen de fixation et de compression de l’élément intermédiaire (8) entre les premier et deuxième éléments (7, 9), le moyen de fixation et de compression étant apte à comprimer l’élément intermédiaire (8) et à le déformer. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation et de compression comprend une vis (10) comprenant une tête d’appui (11) et une tige (12) au moins partiellement filetée destinée à s’introduire dans des trous (15, 16, 17) réalisés coaxialement dans le premier élément (7), dans l’élément intermédiaire (8) et dans un filetage pratiqué dans le deuxième élément (9). Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis (10) est filetée sur au moins 20% de sa longueur depuis son extrémité opposée (13) à sa tête d’appui (11). Dispositif selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la tête d’appui (11) de la vis (10) est une tête cylindrique à multiple plans creux ou une tête cylindrique de type « vis étoile ». Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément intermédiaire (8) déformable est en élastomère. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier élément (7) est réalisé en matériau métallique et le deuxième élément (9) est réalisé en matériau métallique ou composite. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier élément (7) est réalisé en titane et/ou aluminium et le deuxième élément (9) est réalisé en titane et/ou aluminium ou fibre de carbone. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le trou (15) du premier élément (7) est lamé de manière à recevoir la tête d’appui (11) de la vis (10). Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément (7) comprend une languette (14) définissant une butée supérieure. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le premier élément (7) a une longueur comprise entre 12 et 33 % de la longueur axiale du pied (4) de l’aube (1), l’élément intermédiaire (8) a une longueur comprise entre 57 et 77% de la longueur axiale du pied (4) de l’aube (1), le deuxième élément (9) a une longueur de 15% de la longueur axiale du pied (4) de l’aube (1), la cale ressort (6) ayant une longueur d’environ 105% de la longueur axiale du pied (4) de l’aube (1). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que la vis (10) a une longueur comprise entre 90 et 97% de la longueur axiale du pied (4) de l’aube (1). Turbomachine caractérisée en ce qu’il comprend un dispositif de calage d’un pied (4) d’aube dans une alvéole (5) d’un disque (2) de rotor de la turbomachine selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.