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DISPOSITIF DE RETENUE AXIALE D'AUBES SUR
UN DISQUE DE ROTOR D'UNE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un dispositif de retenue axiale des
aubes sur un disque de rotor, en particulier dans un compresseur haute-
pression ou une turbine haute-pression d'une turbomachine telle qu'un
turboréacteur.
II est connu, pour assurer cette retenue, d'utiliser un flasque
annulaire dont le bord radialement interne est reçu dans une gorge
annulaire de la face aval du disque de rotor et dont le bord radialement
externe est en appui sur les extrémités aval des pieds d'aube engagés
dans des rainures axiales de la périphérie du disque.
Le bord radialement externe de la gorge annulaire du disque et le
bord radialement interne du flasque sont festonnés ou crénelés de façon
correspondante, ce qui permet d'amener le flasque à l'intérieur de la gorge
annulaire du disque par translation axiale quand fes parties pleines du bord
festonné du flasque sont alignées avec les parties creuses du bord
festonné de la gorge annulaire, puis de bloquer axialement ie flasque dans
la gorge annulaire en le faisant tourner pour que les parties pleines de son
bord festonné soient alignées avec les parties pleines du bord festonné de
la gorge annulaire du disque et soient axialement en appui sur celles-ci.
La partie radialement externe du flasque comprend, sur sa face
tournée vers les pieds d'aube, des tétons qui sont destinés à s'engager
dans des cavités correspondantes des pieds d'aube et qui assurent un
blocage du flasque en rotation autour de son axe.
Dans la position de verrouillage, le flasque est contraint axialement
par ses parties en appui sur les pieds d'aube, sur la face aval du disque et
sur le bord festonné de la gorge annulaire du disque. Pour l'amener dans
cette position par rotation dans la gorge annulaire, il faut le déformer en
tirant axialement sur sa partie radialement externe et en poussant
axialement sur sa partie radialement interne, respectivement pour écarter
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les tétons précités des extrémités des pieds d'aube jusqu'à ce que les
tétons soient en face des cavités destinées â les recevoir, et pour faire
passer les parties pleines du bord festonné du flasque à l'intérieur de la
gorge annulaire du disque.
Ce montage est compliqué et nécessite l'utilisation d'un outillage
spécial. Comme les flasques doivent résister à des températures très
élevées et sont réalisés en un matériau fritté qui est très sensible aux
rayures (ces rayures constituant des amorces de criques et de fissurations
qui peuvent réduire de beaucoup la durée de vie du flasque), il faut prendre
beaucoup de précautions pour ne pas abTmer les flasques au moment de
leur montage sur les disques.
De plus, les tétons doivent être usinés et taillés dans la masse des
flasques, ce qui est long et extrêmement coûteux. II faut aussi usiner des
cavités de réception de ces tétons aux extrémités des pieds d'aubes, ce qui
augmente encore le coût.
La présente invention a notamment pour but d'éviter ces
inconvénients de la technique connue.
Elle a pour objet un dispositif de retenue axiale des pieds d'aube sur
un disque de rotor du type précité, qui ne nécessite pas un usinage spécial
des flasques et qui permette un montage et un démontage plus faciles des
flasques sur les disques du rotor, tout en réduisant les risques de
détérioration des flasques au montage.
Elle propose à cet effet un dispositif de retenue axiale d'aubes sur un
disque de rotor d'une turbomachine, le dispositif comprenant un flasque
annulaire qui est monté par un bord radialement interne dans une gorge
annulaire du disque, et qui s'appuie par un bord radialement externe sur les
pieds des aubes montés dans des rainures de la périphérie du disque,
caractérisé en ce qu'il comprend également un verrou annulaire reçu dans
la gorge annulaire du disque pour immobiliser le flasque en rotation dans
cette gorge annulaire, ledit verrou étant déplaçable en rotation dans la
gorge annulaire entre une position de verrouillage du flasque et une
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position de montage et de démontage dans la gorge annulaire.
Grâce au verrou annulaire selon l'invention, il n'est plus nécessaire
d'usiner des tétons sur le flasque et des cavités de réception de ces tétons
dans les pieds d'aube. En outre, le verrouillage du flasque en position de
retenue des pieds d'aube peut se faire sans déformation du flasque et donc
en réduisant tes risques de détérioration du flasque.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le verrou comprend
des crochets destinés à s'engager par encliquetage élastique sur le bord
radialement interne du flasque et entre des parties pleines du bord festonné
ou crénelé de la gorge annulaire dans la position de verrouillage du
flasque.
Ainsi, une seule opération d'encliquetage du verrou sur le flasque
suffit pour assurer le blocage du flasque en rotation et cette opération peut
être effectuée avec des moyens simples.
Les crochets du verrou annulaire sont formés sur les parties pleines
de sa partie radialement interne festonnée.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les crochets du
verrou comportent des pattes radiales s'étendant vers l'axe du verrou
depuis une partie annulaire radialement externe de celui-ci et des pattes
axiales raccordées aux pattes radiales à une de leurs extrémités et se
terminant à leur autre extrémité par un bec orienté radialement vers
l'extérieur et formant un organe de retenue du bord radialement interne du
flasque.
L'encliquetage du verrou sur le flasque est rendu possible par une
déformation élastique des pattes axiales et des pattes radiales des
crochets.
Dans la position de verrouillage du flasque, les parties pleines du
bord festonné ou crénelé du flasque sont alignées automatiquement avec
les parties pleines du bord festonné de la gorge annulaire, du fait de
l'engagement des crochets du verrou dans les parties creuses du bord
annulaire festonné de la gorge du disque.
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Avantageusement, les pattes axiales précitées des crochets sont
prolongées, à leur extrémité comportant les becs, par des secondes pattes
radiales s'étendant dans la direction opposée aux becs.
Ces pattes radiales s'engagent de façon précise dans les parties
creuses du bord de la gorge annulaire du disque et comprennent
avantageusement des moyens tels que des orifices de prise ou
d'engagement par des outils permettant, par traction, d'encliqueter les becs
sur le bord du flasque et, par poussée, de dégager les becs du bord du
flasque, pour le démontage du flasque.
Dans la position de verrouillage du flasque, la partie radialement
externe du verrou annulaire est appliquée axialement sur le bord
radialement interne du flasque qui est appliqué axialement sur les parties
pleines du bord festonné de la gorge annulaire et qui est serré axialement
entre la partie radialement externe du verrou annulaire et tes becs des
crochets formés à la partie radialement interne dudit verrou.
D'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple
non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disque
de rotor de turbomachine comprenant un basque annulaire aval de retenue
des pieds d'aube selon la technique antérieure ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe axiale d'un disque
de rotor de turbomachine comprenant un dispositif selon l'invention pour la
retenue axiale des pieds d'aube ;
- la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective représentant
un verrou annulaire du dispositif selon l'invention, logé dans une gorge
annulaire du disque ;
- la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la figure
3;
- la figure 5 est une vue schématique partielle en perspective représentant
le verrou annulaire dans une position de montage du flasque annulaire
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dans la gorge annulaire du disque ;
- la figure 6 est une vue schématique partielle représentant le flasque
annulaire monté sur le verrou annulaire dans la gorge annulaire du disque ;
- la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la figure
5 6;
- la figure 8 est une vue schématique partielle représentant le flasque
annulaire et le verrou annulaire dans une position intermédiaire de
verrouillage ;
- la figure 9 est une vue schématique partielle en perspective représentant
le flasque annulaire et le verrou annulaire en position finale de verrouillage
;
- la figure 10 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la figure
9.
On se réfère d'abord à la figure 1, illustrant la technique antérieure à
la présente invention.
Le rotor d'un compresseur ou d'une turbine haute-pression d'une
turbomachine comprend une pluralité de disques de rotor, dont l'un est
représenté partiellement en figure 1, chaque disque 10 portant une pluralité
d'aubes 12 sensiblement radiales dont les pieds 14 sont engagés dans des
rainures axiales, par exemple en queue d'aronde, de la périphérie du
disque 10.
Les aubes 12 montées sur le disque 10 sont immobilisées
axialement dans ces rainures par un flasque annulaire amont 16 et un
flasque annulaire aval 18 montés sur le disque.
Le flasque annulaire amont 16 comprend sur sa partie radialement
interne, un rebord annulaire interne 20 orienté radialement vers l'intérieur
et
logé dans une gorge annulaire 22 de la face amont du disque 10 et un
rebord cylindrique 24 orienté vers l'aval et inséré dans une gorge
cylindrique 26 de la face amont du disque 10. La partie radialement externe
28 du flasque amont 16 s'appuie sur l'extrémité amont des pieds 14 des
aubes 12 du disque 10, assurant ainsi leur retenue axiale en direction de
l'amont.
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Le flasque annulaire aval 18 comprend une partie radialement
interne 30, dont le bord est « festonné » ou crénelé, c'est-à-dire présentant
des parties pleines formées en alternance avec des parties creuses
régulièrement réparties sur la circonférence du flasque 18, et logé dans une
gorge annulaire 32 de la face aval du disque 10. La partie radialement
externe 34 du flasque aval 18 s'appuie sur l'extrémité aval des pieds 14
des aubes 12, assurant ainsi leur retenue axiale en direction de l'aval.
Le flasque aval 18 est immobilisé en rotation autour de l'axe du
disque 10 au moyen de plusieurs tétons 36 prévus sur la face amont de sa
l0 partie radialement externe 34 et destinés à s'engager dans des cavités
correspondantes des pieds 14 des aubes 12.
Le bord annulaire radialement interne 38 de la gorge 32 est
« festonné » ou crénelé comme le bord annulaire interne 30 du flasque 18,
ce qui permet d'engager le bord interne 30 du flasque 18 dans la gorge 32
par translation axiale et de l'immobiliser ensuite axialement par rotation
dans la gorge 32 jusqu'à ce que les parties pleines du bord interne
« festonné » ou crénelé 30 du flasque 18 soient alignés avec les parties
pleines du bord 38 de la gorge 32 et en appui sur ces parties pleines.
Dans la position représenté en figure 1, le flasque annulaire 18 est
contraint axialement, sa partie radialernent externe 34 étant appliquée à
pression sur les extrémités des pieds 14 des aubes 12 et sa partie
radialement interne 30 étant appliquée à pression sur le bord 38 de la
gorge 32.
II faut donc, pour mettre le flasque 18 en place, utiliser un outillage
spécial qui permet de tirer sur sa partie externe 34 et de pousser sur sa
partie interne 30, et faire ensuite tourner le flasque dans la gorge 32, avec
des risques de rayures et de détérioration du flasque 18, comme indiqué
dans ce qui précède.
Le dispositif selon l'invention, représenté aux figures 2 et suivantes,
permet d'éviter ces inconvénients et également la nécessité d'usiner des
tétons 36 sur la partie externe du flasque 18 et des cavités
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correspondantes de réception dans les pieds 14 des aubes 12.
Ce dispositif comprend un flasque annulaire 40 associé à un verrou
annulaire 42 qui est monté dans la gorge 32 du disque 10 et est réalisé en
un matériau quelconque approprié, notamment en métal.
Le flasque annulaire 40 correspond pour l'essentiel au flasque 18 de
la figure 1 à l'exception des tétons 36, et comprend un rebord annulaire
interne 44 logé dans la gorge annulaire 32 du disque 10 et une portée
cylindrique 46 formée sur sa face amont et destinée à s'engager avec un
jeu faible à l'intérieur du bord périphérique radialement externe de la gorge
annulaire 32 pour centrer le flasque 40 sur le disque 10.
Le flasque aval 40 comprend en outre sur sa partie radialement
externe, un rebord périphérique cylindrique 48 orienté vers l'amont et qui
s'appuie sur l'extrémité aval des pieds 14 des aubes 12, assurant ainsi leur
retenue axiale en direction de l'aval.
Le verrou annulaire 42 est mieux visible aux figures 3 et 4 où il est
représenté engagé par translation axiale dans la gorge annulaire 32 dont le
bord radialement interne 50 « festonné » ou crénelé comporte des parties
pleines 52 formées en alternance avec des parties creuses 54
régulièrement réparties sur la circonférence de la gorge 32.
Le verrou 42 comprend essentiellement un anneau radial plat 56
dont dépendent des crochets 58 destinés à coopérer avec les bords
internes « festonnés » ou crénelés du flasque 40 et de la gorge 32. Le
nombre de crochets 58 peut être égal au nombre de parties creuses 54 du
bord 50 ou inférieur à ce nombre, les crochets 58 étant alors répartis sur la
circonférence du verrou 42.
Les crochets 58 s'étendent vers l'aval par rapport à l'anneau plat 56
et comprennent des premières pattes radiales 60 s'étendant depuis
l'anneau 56 vers l'axe du verrou 42, des pattes axiales 62 raccordées aux
extrémités radialement internes des pattes radiales 60 et orientées vers
l'aval du disque 10, et des secondes pattes radiales 64 raccordées aux
extrémités aval des pattes axiales 62 et orientées vers l'axe du verrou 42.
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Les pattes axiales 62 des crochets 58 comprennent à leur extrémité
aval, un bec 66 destiné à s'engager sur le bord interne 44 du flasque 40,
les becs 66 comportant une face amont radiale 68 et une face aval 70
oblique ou biseautée.
Les secondes pattes radiales 64 des crochets 58 comprennent des
orifices 72 pour la prise ou l'engagement de ces pattes 64 par des outils,
comme cela sera décrit plus en détail dans ce qui suit.
La dimension radiale de l'anneau 56 est relativement faible par
rapport à celle de la gorge 32 du disque 10, et les secondes pattes radiales
64 des crochets 58 ont une forme et des dimensions sensiblement
conjuguées de celles des parties creuses 54 du bord 50 de la gorge 32, de
sorte que le verrou 42 peut être engagé dans la gorge 32 par translation
axiale, sans déformation, quand ses secondes pattes radiales 64 sont
alignés avec les parties creuses 54 du bord 50 de la gorge 32, comme cela
est représenté en figure 3.
Le verrou 42 est ensuite déplacé en rotation autour de l'axe du
disque 10 dans la gorge annulaire 32, depuis la position représentée en
figure 3, jusqu'à une position de montage du flasque 40 représentée en
figure 5.
Dans cette position, les secondes pattes radiales 64 des crochets 58
sont alignées avec les parties pleines 52 du bord 50 de la gorge 32, afin
que les parties creuses 54 du bord 50 de la gorge 32 puissent recevoir les
parties pleines du bord radialement interne 44 du flasque 40, comme cela
est représenté en figure 6.
Le bord radialement interne 44 du flasque annulaire aval 40 est
festonné » ou crénelé et comporte des parties pleines 74 formées en
alternance avec des parties creuses 76 régulièrement réparties sur la
circonférence du flasque 40.
Le bord « festonné » 44 du flasque 40 est complémentaire du bord
50 « festonné » de la gorge 32, de sorte que quand le verrou 42 est dans la
position de montage du flasque 40 représentée en figure 5, le flasque 40
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peut être inséré dans la gorge 32 par translation axiale, les parties pleines
74 de son bord 44 étant alignées avec les parties creuses 54 du bord 50 de
la gorge 32.
La translation axiale du flasque 40 vers le disque 10 est poursuivie
jusqu'à ce que le bord radialement interne 44 du flasque 40 soit
entièrement engagé dans la gorge 32, comme cela est représenté en figure
7, et que sa portée cylindrique 46 soit engagée sur le bord externe de la
gorge 32, la partie radialement externe du flasque 40 étant en appui sur les
extrémités des pieds 14 des aubes 12.
Les parties creuses 76 du bord crénelé 44 du flasque 40 ont un
diamètre externe inférieur au diamètre externe des becs 66, de sorte que
lors de l'engagement du bord 44 du flasque 40 dans la gorge 32, les
crochets 58 se déforment élastiquement par appui des becs 66 sur les
fonds des parties creuses 76 du bord 44 du flasque 40. Les premières
pattes radiales 60 et les pattes axiales 62 des crochets 58 se déforment et
l'écartement angulaire entre celles-ci est modifié et passe par exemple d'un
angle de 90° à un angle d'environ 120°, les secondes pattes
radiales 64
étant repoussées vers l'axe du disque 10 sans être déformées.
La face aval 70 oblique ou biseautée des becs 66 favorise
l'engagement du flasque 40 sur les becs 66 des crochets 58 et la
déformation des pattes 60, 62 des crochets 58 dans la position de la figure
7, où l'on voit que le verrou 42 est repoussé vers le fond de la gorge 32.
Le flasque 40 est ensuite déplacé, avec le verrou 42, en rotation
autour de l'axe du disque 10 dans la gorge annulaire 32, depuis sa position
de montage représentée en figure 6, jusqu'à sa position de verrouillage,
représentée en figure 8.
Dans cette position de verrouillage, les parties pleines 74 du bord
radialement interne 44 du flasque 40 sont alignées avec les parties pleines
52 du bord 50 de la gorge 32. Le verrou 42 a tourné en même temps que le
flasque 40 et le verrouillage du flasque annulaire 40 consiste à ramener les
secondes pattes radiales 64 des crochets 58 du verrou 42 vers l'aval dans
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les parties creuses 54 du bord 50 de la gorge 32, comme représenté en
figures 9 et 10, et à engager les becs 66 des crochets 58 sur la face aval
du bord 44 du flasque 40.
Pour cela, des outils appropriés sont insérés dans les orifices 72
5 précités, formés dans les secondes pattes radiales 64, pour tirer axialement
vers l'aval les secondes pattes radiales 64, l'une après l'autre ou toutes en
méme temps, jusqu'à ce que les faces radiales amont 68 des becs 66
viennent s'appliquer sur la face aval du flasque 40 dans les parties creuses
76 du bord interne 44 du flasque 40 et que les secondes pattes radiales 64
10 soient alignées transversalement avec les parties pleines 52 du bord 50 de
la gorge 32.
Dans cette position, le flasque 40 est en appui par son extrémité
radialement externe 48 sur les pieds 14 des aubes 12, la face aval de
l'anneau plat 56 du verrou 42 est en appui sur la face amont du bord
interne 44 du flasque 40 dont la face aval est en appui sur les parties
pleines 52 du bord de la gorge 32 du disque 10, les faces amont 68 des
becs 66 des crochets 58 du verrou 42 sont en appui sur la face aval du
flasque 40 et les pattes radiales 64 des crochets 58 sont engagées entre
les parties pleines 52 du bord 50 de la gorge 32 du disque 10, de sorte que
l'ensemble flasque 40 - verrou 42 est immobilisé en rotation et en
translation sur le disque 10.
Le démontage des crochets 42 est réalisé par poussée axiale des
secondes pattes radiales 64 vers l'amont, au moyen des outils précités,
puis par rotation du flasque 40 et du verrou 42 depuis la position de
verrouillage représentée en figure 8, jusqu'à la position de démontage
représentée en figure 6.
