Brevet FR3147321A1 — publié le 20241004

DISPOSITIF DE CALAGE AXIAL D’UN ROTOR SUR UN STATOR D’UNE TURBINE Un aspect de l’invention concerne un dispositif de calage axial d’un rotor sur un stator (3) d’une turbine (1) d’axe X, le stator (3) comprenant n modules (30, 31, 32) superposées axialement, le rotor comprenant un arbre (2), une cale (4) étant disposée entre l’arbre (2) et les n modules (30, 31, 32) superposées, caractérisé en ce que la cale (4) est constituée de deux parties, une première partie (40) ayant un filetage (401) et une deuxième partie (41) ayant un taraudage (410) et que n est supérieur ou égal à trois. Ainsi, avec une cale constituée d’une partie fixe et une partie serrée au bon nombre de tours autour de la partie fixe on pourra caler axialement la turbine de façon précise. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 6 DISPOSITIF DE CALAGE AXIAL D’UN ROTOR SUR UN STATOR D’UNE TURBINE DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION Le domaine technique de l’invention est celui des moteur aéronautique et plus particulièrement celui du calage axial d’un rotor sur un stator d’une turbine. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION La fabrication ne permet pas de réaliser toutes les pièces de taille identique aux plans de fabrication, il existe des écarts, c’est pourquoi il existe une tolérance de fabrication entre les bornes desquelles lesdites pièces sont déclarées bonnes. Après le montage des pièces pour constituer un module, l’ensemble n’est dons pas non plus à la cote optimum. Cependant lorsque l’on doit superposer plusieurs modules ces écarts vont s’additionner et, dans le cas d’une turbine, les aubes du stator et celles du rotor risquent de se toucher, cela est d’autant plus critique que l’espace théorique entre les aubes du rotor et du stator est faible. C’est pourquoi il nécessaire de prévoir une cale spécifique à chaque turbine pour ajuster au plus près cet espace. Actuellement, pour réaliser cette cale, on mesure durant le montage les cotes des différents modules, on détermine la hauteur de la cale et on usine une cale à la bonne dimension. Mais usiner une cale pour chacun des moteurs fait perdre énormément de temps lors du montage et ce n’est pas compatible des cadences actuelles. On peut aussi choisir une cale parmi un jeu de cales avec une hauteur augmentant de 0,1mm en 0,1mm. Mais cette solution n’est pas satisfaisante, car cela demande énormément de cales à disposition, plus d’une dizaine, sachant que l’intervalle de tolérance où peut se trouver la cale est inférieure au millimètre, d’où une diminution la précision du calage axial. Il existe également un risque d’erreur si on n’a pas sélectionné la bonne cale, dans ce cas l’écart engendre des contacts entre le rotor et le stator non souhaités. La précision du calage a des répercussion sur les performances du moteur, plus le réglage est fin et proche de la conception nominal, meilleures sont les performances. L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de caler axialement de façon précise le rotor par rapport au stator d’une turbine avec une seule référence de cale pour chacun des moteurs et sans besoin d’usinage propre au moteur. Cela représente donc un gain économique car on a plus besoin de plusieurs références ni de passer par une phase d’usinage des cales. Le dispositif selon l’invention est un dispositif de calage axial d’un rotor sur un stator d’une turbine d’axe X, le stator comprenant n modules superposées axialement, le rotor comprenant un arbre, une cale étant disposée entre l’arbre et les n modules superposées, il est caractérisé en ce que la cale est constituée de deux parties, une première partie ayant un filetage et une deuxième partie ayant un taraudage et que n est supérieur ou égal à trois. Ainsi, avec une cale constituée d’une partie fixe et une partie serrée au bon nombre de tours autour de la partie fixe on pourra caler axialement la turbine de façon précise. Comme on n’a qu’une seule référence, on n’a pas de risque de se tromper de référence de cale. Un contrôle post serrage de la hauteur de cale peut être mis en place pour s’approcher au mieux de la valeur recherchée. Avantageusement, la deuxième partie de la cale est freinée par ovalisation sur la première partie de la cale. L’ovalisation de la deuxième partie de la cale permet de la freiner afin d’éviter une modification du serrage après le serrage initial selon la technologie classique de l’écrou freiné. Cette pièce pourra être adaptée pour être réglée par un outillage de serrage. Avantageusement, la première partie de la cale est bloquée par une clavette sur l’arbre. La première partie de la cale est, de préférence, clavettée en trois positions et intégrée à l’arbre de turbine qui est muni de la partie mâle du clavetage afin de pouvoir serrer la deuxième partie de la cale. Avantageusement, la cale a une hauteur H quand les deux parties sont serrées telle que H = Σh i – Z, où Σh i est la somme des longueurs h i de chaque module superposée i parmi les n modules et Z la longueur de l’arbre de la partie amont de la turbine basse pression à la face d’appui aval de la cale. La cale est réglée pour compenser les tolérances de fabrications des différents modules constituant la turbine, sa hauteur H est donc calculée pour chaque turbine en additionnant la longueur h i de chacun des n modules constituant la turbine et en soustrayant la longueur de l’arbre. La valeur de la hauteur H de la cale est donc spécifique à la turbine mesurée et en vissant la deuxième partie de la cale sur la deuxième partie on peut la régler de façon précise. Avantageusement, la turbine est une turbine basse pression. Dans ce cas, on a trois modules en amont de la turbine basse pression : un compresseur basse pression, un compresseur haute pression avec une chambre de combustion et une turbine haute pression. Avantageusement, l’arbre comprend une graduation sur sa surface extérieure indiquant la hauteur H de ladite cale. La partie de la cale située à l’intérieur comprend des graduations permettant de connaitre la hauteur H de la cale. L’invention concerne également un procédé de calage d’un arbre de rotor sur un stator comprenant n modules superposées axialement caractérisé en ce qu’il comprend une étape de réglage de l’écart entre l’arbre et le stator comprenant n modules superposées axialement par un dispositif de calage axial ayant au moins une des caractéristiques précédentes. Grace au dispositif de calage on peut rattraper l’écart entre le rotor et le stator dû aux tolérances de fabrications des pièces. Avantageusement, le procédé de calage comprend une étape de calcul de la somme des longueurs h i des n modules retranchée de la longueur Z de l’arbre et une étape de réglage de la cale en fonction du résultat. Le réglage de la cale est ainsi exact. Avantageusement, le procédé de calage comprend une étape de contrôle post serrage de la hauteur H de la cale et de réajustement éventuel. De cette façon on est sûr que la turbine est bien dimensionnée. Avantageusement, l’étape de contrôle post serrage et le réajustement sont faits lors de la maintenance de la turbine. La cale étant réglée par vissage, il est possible de la réajuster lors de maintenance si des usures sont apparues, il n’est pas nécessaire de changer la cale comme dans les solutions actuelles. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre d’exemple et nullement limitatif de l’invention. est une coupe d’une turbine aéronautique ; est le détail II de la ; est une vue en perspective d’une cale selon un exemple de l’invention; est une coupe de la cale de la ; est une vue en perspective d’une extrémité de l’arbre ; est une vue en perspective de la cale montée sur l’extrémité de l’arbre ; est une vue en perspective de la cale montée sur l’extrémité de l’arbre montrant la clavette ; est une vue d’une graduation de la cale. DESCRIPTION DETAILLEE Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Dans la présente description on appellera « amont » la partie de la turbine située en premier dans le sens de circulation de l’air indiqué par la flèche 5 sur la et « aval » la partie située après. La turbine 1 illustrée en exemple comprend un arbre 2 d’axe X relié à des aubes mobiles 20 placées en aval et un stator 3 comprenant plusieurs modules placés en amont des pales mobiles 20, ici trois : un premier module 30, un deuxième module 31 et un troisième module 32. Chaque module est un montage de plusieurs pièces notamment des aubes fixes 33. Une cale 4 est disposée entre l’arbre 2 et le troisième module 32. Cette cale 4 permet de rattraper l’écart entre l’arbre 2 et la stator 3. L’écart peut aller jusqu’à 5mm ce qui correspond à la plage de réglage de la cale. La cale 4 illustrée à la comprend deux parties : une première partie 40 et une deuxième partie 41. La première partie 40 est, par exemple, filetée dans une zone 401 et la deuxième partie 41 est taraudée dans une zone 410. La première partie 40 pourrait être taraudée et la deuxième partie 41 filetée sans sortir du cadre de la présente invention. Dans cet exemple, la première partie 40 comprend des encoches 400 au nombre de trois destinées à être bloquée par des clavettes 21 disposées sur l’arbre 2. De cette façon, la deuxième partie 41 peut être vissée sur la première partie 40 sans que cette dernière ne bouge. Les clavettes pourraient être placées sur le rotor et les encoches sur la deuxième partie 41 sans sortir du cadre de la présente invention. La deuxième partie 41 présente des rainures 412 sur sa périphérie afin de permettre la préhension par un outil de serrage, par exemple avec une clé dynamométrique. Dans l’exemple illustré figures 6 et 7, la première partie 40 est placée à l’intérieur de la deuxième partie 41, mais au contraire dans l’exemple de la , la deuxième partie 41 est à l’intérieur de la première partie 40. Afin de s’assurer que la cale 4 ne va pas se dévisser et modifier la hauteur H, la première partie 40 aura une forme légèrement ovalisée, de cette façon lors du serrage de la deuxième partie 41, la première partie 40 va se déformer et exercer un couple résistant au serrage et assurer une anti-rotation de la première partie 40 sur la deuxième partie 41, à la façon d’un écrou freiné. Il est également possible d’utiliser un fil frein pour bloquer la première partie 40 sur la deuxième partie 41. On peut voir à cette des graduations 6 sur la surface 22 de l’arbre 2, qui sont recouvertes par la deuxième pièce 41 au fur et à mesure de son avancement lors du vissage permettant ainsi de connaitre la hauteur H de la cale 4 avec précision. Il serait aussi possible de prévoir une ouverture (non représentée) sur la pièce extérieure en vis-à-vis d’un autre trou correspondant à un hauteur donnée dans lequel on pourra insérer une goupille. Nous allons maintenant décrire le procédé de réglage de la cale. Lors du montage de la turbine 1, plusieurs modules 30, 31 32 sont montés sur l’arbre 2 de la turbine 1, la somme des hauteurs hi de ces différents modules 30, 31 et 32 n’est pas toujours à la cote optimale des plans de fabrication, il est donc alors nécessaire d’ajuster cette somme pour qu’elle corresponde à la longueur de l’arbre 1. On place la cale 4 entre le dernier module 32 situé en amont et l’extrémité amont de l’arbre 2 et une fois cet écart calculé, on règle la hauteur H de la cale 4 en faisant tourner la deuxième partie 41 de la cale 4 sur la première partie 40. Le réglage de la hauteur H de la cale peut être fait en la mesurant avec un pied à coulisse par exemple. Ou si la cale comprend des graduations 6, le réglage de la hauteur H de la cale 4 se fait en positionnant les deux parties écartés de la bonne graduation. Un contrôle post serrage sur la turbine montée permet d’ajuster si nécessaire la hauteur H de la cale 4 en faisant tourner la deuxième partie 41 sur la première partie 40 fixe clavetée. En maintenance, il est possible de réajuster la hauteur H de la cale 4 en fonction de l’usure éventuelle des modules 30, 31 et 32 ou de l’arbre 2. Dispositif de calage axial d’un rotor sur un stator (3) d’une turbine (1) d’axe X, le stator (3) comprenant n modules (30, 31, 32) superposées axialement, le rotor comprenant un arbre (2), une cale (4) étant disposée entre l’arbre (2) et les n modules (30, 31, 32) superposées, caractérisé en ce que la cale (4) est constituée de deux parties, une première partie (40) ayant un filetage (401) et une deuxième partie (41) ayant un taraudage (410) et que n est supérieur ou égal à trois. Dispositif de calage axial selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième partie (41) de la cale (4) est freinée par ovalisation sur la première partie (40) de la cale (4). Dispositif de calage axial selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (40) de la cale (4) est bloquée par une clavette (21) sur l’arbre. Dispositif de calage axial selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (4) a une hauteur H quand les deux parties sont serrées telle que H = Σh i – Z, où Σh i est la somme des longueurs h i de chaque module (30, 31, 32) superposée i parmi les n modules et Z la longueur de l’arbre. Dispositif de calage axial selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine (1) est une turbine basse pression. Dispositif de calage axial selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’arbre (2) comprend une graduation (6) sur sa surface extérieure (22) indiquant la hauteur H de ladite cale (4). Procédé de calage d’un arbre (2) de rotor sur un stator (3) comprenant n modules (30, 31, 32) superposées axialement, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de réglage de l’écart entre l’arbre (2) et le stator (3) comprenant n modules superposées axialement par un dispositif de calage axial selon une des revendications précédentes. Procédé de calage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de calcul de la somme des longueurs hi des n modules retranchée de la longueur Z de l’arbre (2) et une étape de réglage de la cale (4) en fonction du résultat. Procédé de calage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de contrôle post serrage de la hauteur H de la cale (4) et de réajustement éventuel. Procédé de calage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’étape de contrôle post serrage et le réajustement sont faits lors de la maintenance de la turbine (1).