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ASSEMBLAGE POUR RETENIR UN FLASQUE ANNULAIRE CONTRE UNE FACE
RADIALE D'UN DISQUE
L'invention concerne un assemblage pour retenir un flasque annulaire
contre une face radiale d'un disque.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un assemblage
pour retenir un flasque annulaire contre une face radiale d'un disque, ledit
assemblage comprenant un disque, un flasque annulaire et une bague de retenue
annulaire fendu, ce disque présentant dans ladite face radiale un évidement
annulaire délimité par plusieurs parois dont l'une est formée par une face
d'une bride
qui s'étend radialement vers l'extérieur, ledit flasque présentant, dans sa
partie
radialement intérieure, une base annulaire en appui contre la paroi
radialement
extérieure de l'évidement et un pied qui s'étend radialement vers l'intérieur
dans
l'évidement à partir de l'extrémité axialement interne de la base, la bague de
retenue
annulaire fendue étant disposée dans l'évidement, et le pied du flasque et la
bague
de retenue comportant des chanfreins annulaires en vis-à-vis.
Actuellement, parmi les différentes solutions disponibles, il y a
celle présentée dans FR 2 812 906 : cette solution utilise une bague de
retenue munie d'une feuillure sur sa face radialement extérieure afin de
recevoir une portion du pied. Lors du démontage, afin de laisser sortir le
pied de l'évidement, on réalise une compression radiale de la bague au
moyen d'un outil qui est inséré dans une encoche de l'extrémité
radialement interne du pied et qui prend appui sur la face radialement
extérieure de la bague de façon à la faire descendre jusqu'à ce que l'outil
vienne en appui sur l'extrémité supérieure de la bride annulaire adjacente
à l'évidement annulaire du disque.
Cette solution est toutefois susceptible d'endommager
l'extrémité radialement interne du pied du flasque.
La présente invention a pour objectif de fournir un assemblage pour
retenir un flaque annulaire contre une face radiale d'un disque, permettant de
réaliser
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un montage, ainsi qu'un démontage, simple et qui ne risque pas d'endommager le
flasque, tout en ne nécessitant pas le recours à un outillage spécifique.
A cet effet, selon la présente invention, de manière
caractéristique, ladite bride présente une extrémité supérieure de contour
festonné munie d'au moins une encoche, ledit pied est muni dans sa
partie radialement interne d'un rebord avant, qui présente un contour
festonné de forme complémentaire de l'extrémité supérieure de la bride,
et d'un rebord arrière, lesdits rebords avant et arrière s'étendant
radialement vers l'intérieur et délimitant entre eux une gorge annulaire,
ledit rebord avant étant muni d'au moins une entaille, ladite bague de
retenue présente sur sa face axialement extérieure au moins un tenon
s'étendant en direction axiale et apte à pénétrer dans ladite encoche et
dans ladite entaille. Des chanfreins annulaire en vis-à-vis sont disposés sur
le rebord
arrière du pied du flasque et ledit tenon de la bague de retenue, et ils sont
destinés à
permettre la compression radiale de la bague préalablement disposée dans
l'évidement au cours du coulissement axial de la base dans l'évidement lors
d'une
première étape de montage du flasque .sur le disque à l'issue de laquelle la
bague
est retenue axialement dans ladite gorge, et les tenons présentent une
extrémité
libre dont la largeur transversale est supérieure à la largeur transversale
des
encoches de façon à retenir axialement le flasque contre la bride au cours de
la
rotation du pied du flasque dans l'évidement lors d'une deuxième étape de
montage
du flasque sur le disque.
De cette manière, on comprend qu'il est possible de réaliser de
manière sûre le blocage du flasque par rapport au disque, en direction
axiale et en rotation.
Egalement, un tel agencement est facile à mettre en oeuvre du
fait de l'utilisation de la bague de retenue qui est la seule pièce qui est
sollicitée en compression, radiale, lors du démontage, le flasque n'étant
soumis qu'à une rotation, laquelle ne risque pas d'endommager l'extrémité
radialement interne du pied du flasque.
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Globalement, grâce à l'agencement selon la présente invention,
et en particulier du fait de la présence du tenon de la bague de retenue,
qui est logé dans l'encoche de la bride festonnée annulaire du disque, il
est possible de réaliser le démontage et le remontage de ce dispositif sans
outil spécial.
De préférence, la largeur en direction axiale de la section de la
bague est sensiblement égale à la largeur en direction axiale de la gorge.
Cela signifie que la distance axiale séparant la face arrière de la
face avant de la gorge est prévue pour permettre d'y insérer,
pratiquement sans jeu, la largeur en direction axiale de la section de la
bague.
De préférence, la longueur en direction axiale du tenon est
supérieure à la somme de l'épaisseur en direction axiale du rebord avant
du pied du flasque et de l'épaisseur en direction axiale de la bride
annulaire du disque.
De cette manière, on accède facilement à l'extrémité libre du
tenon qui dépasse de la bride en direction axiale, le démontage par simple
appui sur cette extrémité libre du tenon étant ainsi facilité.
Selon une disposition préférentielle, ledit tenon présente une
largeur sensiblement égale à la largeur de l'entaille du rebord avant.
Un tel agencement permet d'éviter un jeu entre les côtés du
tenon et les parois latérales de l'entaille, ce qui évite donc des chocs entre
ces pièces lors de la rotation du disque, et donc une usure prématurée de
la bague de retenue et du flasque.
Selon une autre disposition préférentielle, ledit tenon présente
une largeur sensiblement égale à la largeur de l'encoche de la bride.
Cette disposition permet d'éviter un jeu entre les côtés du
tenon et les parois latérales de l'encoche, ce qui évite donc des chocs
entre ces pièces lors de la rotation du disque, et donc une usure
prématurée de la bague de retenue et du disque.
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3a
Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit rebord avant
s'étend radialement sur une hauteur supérieure ou égale à l'épaisseur
radiale de la bague.
De cette manière, en effet, on réalise un appui axial entre toute
la surface de la face axialement extérieure de la bague de retenue et la
face avant de la gorge, cet appui sur une surface maximale permettant de
réduire au maximum les contraintes exercées en direction axiale sur la
bague de retenue.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront
à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en
référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1A est une vue partielle en projection d'un disque de rotor
comportant, avant montage, un assemblage selon la présente invention,
- la figure 1B est une vue en coupe de la figure 1A selon la direction IB-
IB,
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- la figure 1C est une vue en coupe à plus grande échelle
montrant plus en détail une partie de la figure 1B,
- la figure 1D est une vue depuis le dessus, en direction radiale,
de la bague de retenue,
- les figures 2A et 2B sont des vues similaires à celles des
figures lA et 1B pendant une première étape de montage du flasque sur
le disque,
- les figures 3A et 3B sont des vues similaires à celles des
figures lA et 1B pendant une deuxième étape de montage du flasque sur
le disque, et
- les figures 4A, 4B et 4C sont des vues similaires à celles des
figures lA, 1B et 1C à la fin du montage.
Sur les figures, et en particulier sur la figure 1C, est visible un
disque 10 de rotor d'un moteur de turbine à gaz d'axe de rotation 12.
Ce disque 10 présente, au niveau de sa face radiale 14, un
évidement 16 délimité par une paroi radialement extérieure 18, une paroi
axialement intérieure 20, une paroi radialement intérieure 22, et la face
interne 24 d'une bride annulaire 26 qui s'étend radialement vers l'extérieur
à partir de la paroi radialement intérieure 22.
L'extrémité supérieure 28 de la bride annulaire 26 est
radialement distante de la paroi radialement extérieure 18 afin de
ménager une ouverture circulaire 30 permettant d'accéder dans
l'évidement 16.
Des encoches 29, ayant un contour en forme de U ouvert sur
l'extrémité supérieure 28 de la bride annulaire 26, sont pratiquées dans
toute l'épaisseur de la bride annulaire 26 et sont disposées à intervalle
régulier le long de toute la bride 26. Ces encoches 29 s'étendent
radialement depuis l'extrémité supérieure 28 de la bride annulaire 26
jusqu'à une mesure permettant l'introduction d'un flasque annulaire 36
comme expliqué plus loin.
Le disque 10 comporte à sa périphérie des parties en creux,
telles que des encoches axiales, destinées à recevoir des pieds d'aubes 32
visibles sur les figures 1B, 2B, 3B et 4B. Ces pieds d'aubes sont
immobilisés axialement par la partie radialement extérieure 34 du flasque
annulaire 36 dont la partie radialement intérieure 38 comporte une base
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annulaire 40 qui s'étend axialement dans la région extérieure de
l'évidement 16 et un pied 42 qui s'étend radialement vers l'axe de rotation
12 et axialement vers l'extérieur de l'évidement 16 à partir de l'extrémité
interne de la base annulaire 40.
5 Le diamètre extérieur de la base annulaire 40 est sensiblement
égal au diamètre de la paroi radialement extérieure 18 de l'évidement 16
et la base annulaire 40 est en appui coulissant contre cette paroi
extérieure 18.
L'extrémité supérieure 28 de la bride annulaire 26 présente un
contour festonné formé, en direction radiale, d'une alternance régulière
de creux et de saillies formant une série d'ondulations comme il apparaît
sur les figures 1A, 2A, 3A et 4A.
Il faut noter que les encoches 29 sont situées dans les zones de
la bride annulaire 26 dont le contour festonné est en saillie.
Afin de permettre l'introduction de la base annulaire 40 du pied
42 par l'ouverture annulaire 30 dans l'évidement 16, la distance séparant
le diamètre extérieur de la base annulaire 40 d'un creux (d'une saillie) de
la face d'extrémité 68 du rebord avant 62 est, d'une part supérieure à la
distance séparant la paroi radialement extérieure 18 d'une saillie (d'un
creux) de l'extrémité supérieure 28 de la bride 26, et d'autre part
inférieure à la distance séparant la paroi radialement extérieure 18 du
fond des encoches 29 de la bride 26.
Lorsque la partie radialement intérieure 38 du flasque 36 est
introduite dans l'évidement 16, le flasque 36 est immobilisé radialement
par rapport au disque 10 du fait que la base annulaire 40 est en appui
coulissant contre la paroi radialement extérieure 18.
Le flasque 36 est retenu axialement sur le disque 10 par une
bague de retenue annulaire fendue 44.
La bague de retenue annulaire fendue 44 présente (voir la
figure 1C) une face axialement extérieure 46, une face axialement
intérieure 48, une face radialement extérieure 50 raccordée à la face
axialement extérieure 46 et à la face axialement intérieure 48, et enfin
une face radialement intérieure 52.
Le diamètre de la face radialement intérieure 52 est supérieur
au diamètre de la paroi radialement intérieure 22 de l'évidement 16, et
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inférieur au diamètre d'une saillie de l'extrémité supérieure 28 de la bride
26, d'une distance permettant l'escamotage de la bague de retenue 44
derrière la bride annulaire 26 par compression lors de la mise en place du
flasque 36.
La bague de retenue annulaire fendue 44 présente également
des tenons 54 s'étendant axialement vers l'extérieur à partir de la face
axialement extérieure 46, dans le prolongement de la face radialement
extérieure 50 et de la face radialement intérieure 52, avec une extrémité
libre 56 élargie transversalement à l'axe de rotation 12.
La largeur, en direction transversale, de ces tenons 54 permet
leur introduction, un à un dans une encoche 29 correspondante,
l'extrémité élargie 56 de chaque tenon étant retenue axialement par la
bride annulaire 26 du fait que cette extrémité élargie 56 possède une
largeur, en direction transversale, supérieure à la largeur des encoches
29.
En effet, les encoches 29 sont régulièrement réparties avec un
intervalle angulaire égal à celui séparant deux tenons 54 consécutifs de la
bague de retenue 44.
La face frontale 58 de l'extrémité élargie 56 d'un tenon 54 est
reliée à la face radialement extérieure 50 par un chanfrein 60.
Comme on le voit plus précisément sur la figure 1C, le pied 42
du flasque 36 présente une extrémité radialement interne munie d'un
rebord annulaire avant 62 et d'un rebord annulaire arrière 64 entre
lesquels est délimitée une gorge annulaire 66 d'axe de révolution parallèle
à l'axe de rotation 12.
La gorge annulaire 66 présente, en section transversale, une
forme de U dont l'ouverture est tournée en direction de l'axe de rotation
12.
Le rebord annulaire avant 62 est délimité par une face
d'extrémité 68, une face avant 70 de la gorge annulaire 66 et une face
frontale 72. La face d'extrémité 68, tournée en direction de l'axe de
rotation 12, relie la face avant 70 de la gorge annulaire 66 à la face
frontale 72 du rebord annulaire avant 62.
Le rebord annulaire arrière 64 est délimité par une face
d'extrémité 74, une face arrière 76 de la gorge annulaire 66 et un
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chanfrein 78. La face d'extrémité 74, tournée en direction de l'axe de
rotation 12, relie la face arrière 76 de la gorge annulaire 66 au chanfrein
78 du rebord annulaire arrière 64.
Le chanfrein 60 des tenons 54 et le chanfrein 78 du rebord
annulaire arrière 64 du pied 42 du flasque annulaire 36 ont des angles
identiques par rapport à l'axe de rotation 12 du disque 10, qui sont
compris entre 10 degrés et 45 degrés.
La gorge annulaire 66 est donc délimitée par la face avant 70,
la face arrière 76 et par une paroi de fond annulaire 80 tournée vers l'axe
de rotation 12.
En outre, il faut noter que la face axialement extérieure 46 de
la bague de retenue 44 est destinée à venir en appui contre la face avant
70 de la gorge annulaire 66.
Egalement, la face axialement intérieure 48 de la bague de
retenue annulaire fendue 44 est destinée à venir en appui contre la face
arrière 76 de la gorge annulaire 66.
Aussi, la face radialement extérieure 50 de l'a bague de retenue
annulaire fendue 44 est destinée à venir en appui contre la paroi de fond
annulaire 80 de la gorge annulaire 66.
Dans sa partie radialement interne du rebord annulaire avant
62, le pied 42 du flasque 36 présente un contour festonné de forme
complémentaire de l'extrémité supérieure 28 de la bride 26.
En effet, comme il est visible sur les figures 1A, 2A, 3A et 4A, la
face d'extrémité 68 du rebord avant 62 est formée, en direction radiale,
d'une alternance régulière de creux et de saillies formant une série
d'ondulations visibles depuis l'extérieur du disque 10 (côté droit des
figures 1B, 2B, 3B, 4B, 1C et 4C).
Dans le rebord annulaire avant 62 sont ménagées des entailles
82 régulièrement réparties avec un intervalle angulaire égal à celui
séparant deux tenons 54 consécutifs de la bague de retenue 44.
Ces entailles 82 sont dirigées parallèlement à l'axe de rotation
12 et présentent, en section transversale, une forme de U dont l'ouverture
est tournée en direction de l'axe de rotation 12.
Egalement, ces entailles 82 sont situées à l'emplacement des
saillies du contour festonné de la face d'extrémité 68 du rebord avant 62.
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Pour des raisons de facilité de fabrication lors de l'usinage, ces
entailles 82 réalisées dans le rebord annulaire avant 62 sont alignées avec
des entailles 82' correspondantes du rebord annulaire arrière 64.
On peut relever que la largeur, en direction axiale parallèle à
l'axe de rotation 12, de la section transversale de la bague annulaire 44
est sensiblement égale ou à peine inférieure à la largeur en direction
axiale de la gorge annulaire 66. Cette disposition permet le logement, sans
jeu ou pratiquement sans jeu, de la bague annulaire 44 dans la gorge
annulaire 66.
Egalement, on remarque que la longueur en direction axiale du
tenon 54, c'est à dire la distance séparant la face axialement extérieure 46
de la bague de retenue 44 de la face frontale 58 de l'extrémité élargie 56,
est supérieure à la somme de l'épaisseur en direction axiale du rebord
avant 62 du pied du flasque et de l'épaisseur en direction axiale de la
bride annulaire 26 du disque 10. De cette manière, en complément de la
disposition précitée, on comprend que la bague de retenue 44 permet de
retenir axialement le flasque annulaire 36 sur la bride 26 du disque 10.
Selon une caractéristique essentielle, afin de retenir axialement
la flasque contre le disque 10, dans l'évidement 16, l'extrémité libre 56
des tenons 54 est élargie pour atteindre une largeur dans une direction
transversale (perpendiculaire à l'axe longitudinal 12 et à la direction
radiale) qui est supérieure à la largeur, en direction transversale, des
encoches 29.
De cette manière après montage, la face arrière de l'extrémité
libre 56 des tenons 54 est en appui contre la face externe 25 de la bride
annulaire 26.
Il faut aussi noter que chaque tenon 54 présente une largeur,
selon une direction transversale perpendiculaire à l'axè de rotation 12,
sensiblement égale ou légèrement inférieure à la largeur, selon la direction
transversale, d'une entaille 82 du rebord avant 62. En outre, chaque tenon
54 présente une largeur, selon la direction transversale, sensiblement
égale ou légèrement inférieure à la largeur, selon la direction transversale,
d'une encoche 29 de la bride 26.
De cette manière, chaque tenon 54, qui est logé à la fois dans
une encoche 29 de la bride annulaire 26 et dans une entaille 82 du rebord
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annulaire avant 62 du pied 42 du flasque 36, réalise le blocage relatif en
rotation entre le flasque 36 et le disque 10, sans jeu ou pratiquement sans
jeu.
De plus, le rebord avant 62 s'étend radialement sur une
hauteur supérieure ou égale à l'épaisseur radiale de la bague de retenue
44 : ainsi, on garantit une surface de contact maximum donc des efforts
axiaux minimum entre la face axialement extérieure 46 de la bague de
retenue 44 et le rebord avant du flasque 36, et plus précisément la face
avant 70 de la gorge 66.
Les différentes phases de montage du flasque 36 sur le disque
10 vont maintenant être décrites en relation avec les figures 1A à 4C.
La bague de retenue annulaire 44 est agrandie puis elle est
logée dans l'évidement 16, les tenons 54 placés un à un dans une encoche
29 correspondante de la bride 26. La bague de retenue annulaire 44 se
place d'elle-même en position de repos visible sur les figures 1A à 1C
lorsque l'on cesse d'exercer la force radiale qui la maintient écartée.
Dans cette position, le diamètre de la face radialement
extérieure 50 de la bague de retenue annulaire fendue 44 est supérieur au
diamètre des saillies du contour festonné formant l'extrémité supérieure
28 de la bride annulaire 26.
Également, clans la situation visible sur les figures 1A à 1C, la
bride annulaire 26 retient donc axialement la bague de retenue 44 puisque
lors d'un mouvement de déplacement axial de la bague de retenue 44
vers la droite de la figure 1B ou 1C, la face interne 24 de la bride 26 vient
en appui contre la face axialement extérieure 46 de la bague de retenue
44, et lors d'un mouvement de déplacement axial de la bague de retenue
44 vers la gauche de la figure 1B ou 1C, c'est la face externe 25 de la
bride 26 qui vient en appui contre la face arrière de l'extrémité élargie 56
des tenons 54.
Cette situation est, bien entendu, due au fait que la largeur, en
direction transversale, de l'extrémité libre 56 des tenons 54 est supérieure
à la largeur, en direction transversale, des encoches 29
Le flasque 36 est alors positionné de sorte que le pied 42 est
situé face à l'ouverture annulaire 30 de l'évidement 16. Le chanfrein 78 du
rebord arrière 64 du pied 42 vient alors en appui contre le chanfrein 60
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des tenons 52 de la bague de retenue 44. Cette position, visible sur les
figures 1A à 1C réalise le centrage de la bague de retenue 44 par rapport
à l'axe de rotation 12 du disque 10.
L'étape suivante, visible sur les figures 2A et 2B, consiste à
5 appliquer une force axiale F sur le flasque annulaire, par exemple dans sa
partie supérieure, ce qui conduit à une compression radiale de la bague de
retenue 44 et à un rapprochement axial de la base annulaire 40 du flasque
36 en direction de l'évidement 16, et en particulier en direction de la paroi
axialement intérieure 20 et la paroi radialement extérieure 18 de
10 l'évidement 16.
On comprend que la compression radiale de la bague de
retenue 44 est due au glissement entre les chanfreins 60 et 78.
Au cours de ce rapprochement, la base annulaire 40 du flasque
36 vient coulisser contre la paroi radialement extérieure 18 de l'évidement
jusqu'à venir assez près de la paroi axialement intérieure 20 pour aboutir
à la position visible sur les figures 3A et 3B dans laquelle la partie
supérieure du flasque 36 vient en appui contre la face radiale 14 du
disque 10 et du pied 32 des aubes.
Dans cette position illustrée sur les figures 3A et 3B, le rebord
arrière 64 puis le rebord avant 62 ayant successivement dépassé la bride
26 en pénétrant dans l'évidement 16, on arrive à la situation où la bague
de retenue 44 vient se loger dans la gorge annulaire 66 et le rebord
annulaire avant 62 vient s'intercaler entre la bague de retenue 44 et la
bride annulaire 26.
Ensuite, la bague de retenue 44 se relâche en s'étendant
radialement jusqu'à venir en appui contre la paroi de fond 80 de la gorge
annulaire 66 (figures 4A, 4B et 4C).
Le flasque 36 est, de préférence, monté avec une précontrainte
axiale sur le disque 10.
Comme il apparaît sur les figures 3A et 3B, on exerce
également une rotation (flèche R) du flasque 36 par rapport au disque
pour aboutir à la situation après montage visible sur les figures 4A, 4B et
4C. Les entailles 82 du rebord avant 62 venant se placer au dessus des
tenons 54, cela permet à la bague de retenue 44 de se relâcher en
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s'étendant radialement jusqu'à venir en appui contre la paroi de fond 80
de la gorge annulaire 66.
Dans cette situation, les tenons 54 de la bague de retenue 44
servent de clavette entre le flasque 36 et la bride 26 du disque 10 qui sont
reliés entre eux avec un système similaire à un assemblage à baïonnette,
par emboîtement et rotation,
En effet, le flasque 36 est bloqué par rapport au disque 10,
d'une part axialement par l'appui de la face frontale 72 du rebord avant 62
contre la face interne 24 de la bride annulaire festonnée 26 qui
n Intervient qu'après la deuxième étape de montage dans laquelle le
flasque 36 est tourné en rotation par rapport au disque 10 d'un angle tel
que celui formant l'intervalle angulaire entre les creux (ou saillies) de
l'extrémité supérieure 28 de la bride annulaire 36 ou de la face d'extrémité
68 du rebord avant 62.
D'autre part, le flasque 36 est bloqué en rotation par rapport au
disque 10 du fait des tenons 54 logés dans les encoches 29 de la bride 26
et dans les entailles 82 du rebord avant 62.
Pour réaliser facilement le démontage entre le flasque 36 et le
disque 10, il est nécessaire d'effectuer les opérations précitées dans
l'ordre inverse. Ainsi, ce démontage s'effectue par une première opération
consistant en une simple rotation du flasque 36 (dans le sens inverse de
celui de la flèche R des figures 3A et 3B) et par une deuxième opération
consistant en un appui sur le chanfrein 60 pour compresser axialement la
bague 44 et permettre le dégagement du flasque 36.
De cette manière, on comprend que l'on peut se passer
d'outillages spécifiques lors du montage et du démontage du flasque, le
disque n'étant par ailleurs pas sollicité dans ces étapes de montage et de
démontage de sorte qu'il n'est pas sollicité en dehors des périodes de
fonctionnement et qu'on augmente ainsi sa durée de vie.
