FR3139855A1 - Ensemble rotatif de turbomachine comprenant un dispositif de retenue axiale de pieds d’aube dans les alvéoles d’un disque de rotor - Google Patents
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Abstract
ENSEMBLE ROTATIF DE TURBOMACHINE COMPRENANT UN DISPOSITIF DE RETENUE AXIALE DE PIEDS D’AUBE DANS LES ALVÉOLES D’UN DISQUE DE ROTOR
Un aspect de l’invention concerne un ensemble rotatif de turbomachine (1) d’axe (X) de rotation comprenant :
un disque (5) centré sur l’axe (X), présentant des dents (52) et des alvéoles (56) formées entre les dents (52), une pluralité d’aubes (6) comprenant chacune un pied d’aube (61) monté dans une alvéole (56), au moins un dispositif de retenu axial (7) pour une aube (6), comprenant: au moins une plaque de butée axiale (71) en face d’une part du pied d’aube (61) et d’autre part d’une surface d’appui (50b) du disque (5),un dispositif de fixation (78) fixant la plaque de butée axiale (71) au pied d’aube, le dispositif de retenu axial (7) retenant axialement le pied d’aube (61) dans l’alvéole (51) au moins dans un sens axial par le biais de la plaque de butée axiale (71) plaquée contre la surface d’appui (50b).
Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2
Description
La présente invention se rapporte au domaine de l’aéronautique et particulièrement des roues de turbine des turbomachines pour aéronefs.
La présente invention se rapporte au domaine technique des ensemble rotatif de turbomachine comprenant un dispositif de retenue axiale des aubes d'un rotor d'une turbomachine, notamment d'un moteur d'aéronef. Elle vise le dispositif d'immobilisation axiale du pieds d’aube dans l’alvéole.
Classiquement, une turbine de turbomachine pour aéronefs comprend plusieurs roues de turbine successives, séparées par des étages distributeurs et traversées par une veine d’air.
Une turbine de turbomachine comprend une alternance de roues mobiles et de distributeurs. Les roues mobiles sont des aubages mobiles en rotation appartenant au rotor de la turbine, tandis que les distributeurs sont des aubages fixes appartenant au stator de la turbine.
La représente, en vue de coupe axiale dont le plan comprend l’axe de rotation, une partie d’une roue mobile 100 appartenant à une turbine basse pression d’un turboréacteur à double corps. La roue mobile 100 comprend une face amont 100a et une face aval 100b opposée axialement à la face amont 100a. La roue mobile 100 comprend un disque 101 et des aubes 2 réparties sur la circonférence du disque 101. Chaque aube 2 comprend un pied d’aube 21 prolongé par une échasse 22 qui porte une pale 23 s’étendant radialement de l’échasse 22. Le disque 101 présente l’axe de rotation X et comprend des dents et des alvéoles 111 formées entre les dents. Chaque alvéole 111 s’étend longitudinalement (axialement) entre la face amont 100a et avale 100b, plus précisément, suivant un angle de quelque degrés par rapport à l’axe de rotation. Les pieds de fixation 21 des aubes 2 sont engagés axialement dans les alvéoles 11 et sont retenus radialement par ces alvéoles.
La roue mobile 100 comprend en outre des moyens de blocage des aubes 2 dans les alvéoles 111 du disque 101. Ces moyens comprennent généralement un anneau de retenue 3 agencé en appui axialement contre une face avale du disque 101 et une face avale des différents pieds de fixation 21 logés dans les alvéoles 111. L’anneau de retenue est à 360° et donc comprend l’axe de rotation. Le maintien de cet anneau de retenue 3 est assuré par des crochets 24 prévus sur les aubes 2 et une entretoise annulaire 4, aussi appelée anneau mobile, séparant deux étages de la turbine. L’entretoise 4 comprend une paroi annulaire 41 aval plaquée contre l’anneau de retenue 3 et une bride annulaire 42 fixée à une bride annulaire du disque 101. L’entretoise annulaire 4 comprend en outre dans cet exemple, une paroi annulaire 44 (visible sur la d’une autre entretoise annulaire 4) montée contre la face amont du disque et dans un deuxième crochet du pied d’aube 21 et un joint 49 dans un orifice de la paroi annulaire 44 contre la face amont du disque pour assurer une étanchéité lorsque la roue tourne par le biais de la force centrifuge exercée sur le joint 49. L’anneau de retenue 3 permet de retenir axialement l’aube 2 dans le sens de l’aval vers l’amont par le biais du crochets 24 et la paroi annulaire 41 aval de l’entretoise 4 empêche un mouvement de l’aube 2 de l’amont vers l’aval. La roue mobile peut comprendre un deuxième anneau de retenue en amont monté dans le crochet 24 et bloqué par l’entretoise annulaire 4.
Le montage de l’anneau de retenue 3 est cependant difficile, en raison du manque d’espace entre le disque 1 et les crochets 24 des aubes 2, le montage de l’anneau de retenue 3 est souvent monté en forçant sur l’anneau de retenue 3 en l’insérant dans le crochet ce qui peut en outre risquer de le déformer.
Il est connu aussi du document EP1584794B1 de positionner un anneau de retenu aval monté dans une gorge annulaire sur une face aval du disque pour retenir l’ensemble des aubes et un verrou annulaire dans la gorge du disque pour l’immobiliser. En outre l’anneau de retenu amont comprend un rebord annulaire interne orienté radialement vers l'intérieur logé à l’opposé dans une autre gorge amont sur la face amont du disque et comprend en outre un rebord cylindrique orienté vers l'aval inséré dans une gorge cylindrique de la face amont du disque. Une partie radialement externe de l’anneau de retenu amont s'appuie sur l'extrémité amont des pieds des aubes du disque, assurant ainsi leur retenue axiale en direction de l'amont. Le montage de l’anneau de retenue aussi difficile à mettre en place dans la gorge du disque avec le verrou annulaire qui peuvent lors du montage forcer sur l’anneau de retenu.
Il est connu aussi du document FR 2819290, une solution utilisant une cale entre le pied d'aube et le fond de l’alvéole qui maintient le pied d'aube en appui contre les parois de l’alvéole correspondante, la cale comprend une excroissance située à l'extrémité amont de la cale, entre la face amont du pied d'aube et un flasque de révolution en appui contre la face amont du disque entraînant un décalage axial du pied d’aube vers l’aval. Le flaque est fixé par des vis au disque. Cependant ce type de solution par calage ne permet de retenir axialement que dans un seul sens (ici de l’aval vers l’amont), le pied d’aube est donc monté dans l’alvéole avec un jeu axial pouvant induire une usure du pied d’aube et du disque ce qui peut nécessiter l’utilisation d’un clinquant. En outre, comme les solutions précédentes, le montage de la cale est difficile.
En outre, en phase de fonctionnement de la roue de turbine, les contraintes mécaniques (principalement radiales) et thermiques entre les pièces et de l’alternance des cycles de dilatation et de retreint provoquent des phénomènes de crique de l’anneau de retenue ou des flasques ou des cales induisant de multiples risques.
Les risques encourus en cas de crique de l’anneau de retenue sont multiples. Des fragments d’un des anneaux peuvent notamment être libérés dans la veine aérodynamique traversées par les aubes et endommager les aubages de la turbine situés en aval. En cas de crique importante, des aubes peuvent être libérées dans la veine, car l’anneau de retenue n’assure plus l’arrêt axial des pieds d’aube.
Pour tout endommagement de l’anneau de retenue ou flasque, son remplacement est requis, ce qui nécessite la dépose moteur, qui est une opération longue et couteuse. En effet, quelle que soit l’importance du dommage, le remplacement de l’anneau de retenue endommagé requiert une dépose de la turbomachine, ce qui est complexe puisqu’il faut retirer l’anneau mobile puis l’anneau de retenu sans abimer le crochet et réaliser le montage difficile du nouvel anneau de retenue, comme mentionné précédemment.
Tout crique de l’anneau de retenue provoque la libération de fragments d’anneau de retenue ou flasque dans la veine d’air pouvant endommager les aubes mobiles situées à l’aval de la turbine comprenant l’anneau de retenue fissuré. Dans le cas d’un crique trop important, l’arrêt axial du pied d’aube n’est plus assuré par l’anneau de retenue ou flasque créant un risque de libération des aubes mobiles dans la veine d’air.
Il existe donc un besoin d’une solution permettant de répondre à au moins un de ces problèmes.
L’invention offre une solution à des problèmes évoqués précédemment, en proposant un ensemble rotatif de turbomachine comprenant un dispositif de retenu axial d’un pied d’aube dans une alvéole du disque, qui est fixé pour retenir l’aube de façon à simplifier son montage et préserver un maintien axial efficace tout en limitant les frais de maintenance.
Un premier aspect de l’invention concerne un ensemble rotatif de turbomachine d’axe de rotation X comprenant :
- un disque centré sur l’axe X, qui présente une face amont et une face aval opposée axialement à la face amont et présentant à sa périphéries des dents s’étendant axialement de la face amont à la face avale, et des alvéoles délimitées circonférentiellement et formées entre les dents, le disque présentant en outre au moins une surface d’appui sur une des faces amont ou aval du disque,
- une pluralité d’aubes comprenant chacune un pied d’aube monté dans une alvéole correspondante du disque, le pied d’aube comprenant une face amont, une face aval opposée axialement à la face amont,
- caractérisée en ce que l’ensemble rotatif de turbomachine comprend en outre au moins un dispositif de retenu axial pour une aube, comprenant:
- au moins une plaque de butée axiale comprenant une face externe et une face interne opposée à la face externe et comprenant deux bords d’extrémités circonférentielles distant l’un de l’autre suivant une longueur maximale mesurée tangentiellement inférieure au rayon du disque, la face interne étant en face d’une part de l’une des faces amont ou aval du pied d’aube de l’aube correspondante et d’autre part de la surface d’appui de la face amont ou aval correspondante du disque,
- un dispositif de fixation fixant la plaque de butée axiale au pied d’aube ou au disque, le dispositif de retenu axial retenant axialement le pied d’aube dans l’alvéole au moins dans un sens axial par le biais de la plaque de butée axiale en étant plaquée contre la surface d’appui.
L’ensemble rotatif de turbomachine selon l’invention permet, grâce au dispositif de retenu axial qui est une pièce mécanique indépendante du pied d’aube et du disque de rotor, de simplifier la géométrie de ces deux éléments et de s’affranchir des crochets sur les pieds d’aubes pour retenir un disque de retenu. De plus, le montage de ce type de dispositif de retenu axial sur le disque de rotor est simplifié car un espace sensiblement restreint est suffisant pour insérer un tel dispositif de retenu axial. Le fait que le dispositif de retenu ne comprend pas d’anneau à 360° en contact avec le pied d’aube mais une plaque de butée axiale permet en outre de diminuer les contrainte thermique ou mécanique et ainsi diminuer le risque de crique.
L’ensemble rotatif peut comprendre une ou des caractéristiques des différents modes de réalisation décrit ci-dessous.
Selon un mode de réalisation, la plaque de butée axiale comprend une longueur circonférentielle maximale mesurée selon une tangente à l’axe de rotation comprise entre une et deux fois la largeur circonférentielle d’une alvéole mesurée selon une tangente à l’axe de rotation. Cette taille de plaque de butée axiale permet facilement sa manutention et donc facilite le montage ou démontage de la plaque de butée axiale. En effet, plus la plaque de butée axiale retient plusieurs aubes plus les aubes seront fixées entre elle, engendrant des difficultés pour gérer des dilatations, et les tolérances de ces pièces entre elles, ainsi avec une telle plaque en retenant une seule aube, permet de diminuer les problèmes de dilatations, et les tolérances de ces pièces entre elles.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de fixation est fixé au pied d’aube et la plaque de butée axiale est fixée au pied d’aube en étant prise en sandwich entre le pied d’aube et le dispositif de fixation. Ainsi, la plaque de butée axiale est solidaire du pied d’aube et forme une butée axiale contre une des deux faces du disque. Cela permet d’être simple, de ne pas forcer lors du montage et d’être démontable facilement. Ainsi la face interne de la plaque de butée axiale est en contact contre une des deux faces amont ou aval du pied d’aube.
Selon un exemple de ce mode de réalisation, le pied d’aube comprend un trou s’étendant axialement et débouchant sur la face amont ou aval du pied d’aube en contact avec la plaque de butée axiale, laquelle comprend un orifice s’étendant axialement et débouchant sur le trou du pied d’aube, le dispositif de fixation comprenant une vis traversant la plaque de butée axiale et comprend une partie logé dans le trou pour fixer la plaque de butée axiale contre le pied d’aube.
Selon un exemple, la plaque de butée axiale comprend un orifice traversant de la face interne à la face externe, l’orifice étant en vis-à-vis du trou du pied d’aube et est traversé par la vis de fixation.
Selon une variante de cet exemple, la plaque de butée axiale comprend une encoche en vis-à-vis du trou du pied d’aube et est traversée par la vis de fixation.
Selon un exemple de ce mode de réalisation, le trou comporte un taraudage, la vis étant vissée dans le trou du pied d’aube et comprend une tête en appui contre la face externe de la plaque de butée axiale.
Selon une variante de cet exemple, le trou est débouchant et s’étend de la face amont à la face aval, la vis traverse le trou et dans lequel le dispositif de fixation comprenant un écrou serré sur la vis en prenant en sandwich le pied d’aube et la plaque de butée axiale l’un contre l’autre.
Selon une variante de ce mode de réalisation, le pied d’aube comprend un trou fileté orienté selon un angle entre 1 et 90° par rapport à l’axe axial d’insertion du pied d’aube dans l’alvéole, la vis venant en butée contre une surface de la plaque de butée axiale. Par exemple, la plaque de butée axiale comprend une rampe contre lequel la vis vient plaquer la plaque de butée axiale contre le pied d’aube en se vissant dans le trou fileté. Dans ces deux modes de réalisation, le pied d’aube comprend un trou pour l’insertion de la vis afin de fixer et plaquer la plaque de butée axiale contre le pied d’aube.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de fixation est un boulon comprenant un écrou et une vis comprenant une tête, le pied d’aube et la plaque de butée axiale étant prise en sandwich entre la tête et l’écrou.
Avantageusement, le pied d’aube ou la plaque de butée axiale comprend une surface plane venant en butée contre une surface plane de la tête de la vis ou de l’écrou pour l’empêcher de pivoter selon les deux sens de rotation (vissage et dévissage). Par exemple, la tête du dispositif de retenue comprend une forme non cylindrique, par exemple d’un parallélépipède et le pied d’aube comprend une butée s’étendant axialement de la surface contre lequel la tête est plaquée. Selon un exemple, le pied d’aube ou la plaque de butée axiale comprend une encoche ouverte axialement logeant au moins une partie de la tête de la vis ou de l’écrou. L’encoche a une forme d’empreinte de la tête de vis ou de l’écrou. Cela permet d’éviter de devoir utiliser une clé pour immobiliser la vis et simplifier le montage / démontage. En effet, la surface plane du pied d’aube ou de la plaque de butée axiale permet de former une butée de rotation, pouvant être une empreinte dans laquelle la tête de vis, ou l’écrou viendrait s’immobiliser par coopération de forme.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de retenu axial comprend en outre une deuxième plaque de butée axiale par aube, chaque deuxième plaque de butée axiale comprenant une face externe et une face interne opposée à la face externe, la face interne étant plaquée contre la face amont ou aval du pied d’aube de l’aube correspondante opposée à celle contre laquelle est plaquée la première plaque de butée axiale, la deuxième plaque de butée axiale et en outre plaquée contre respectivement une surface d’appui de la face amont ou aval correspondant du disque, la vis du dispositif de fixation traversant les deux plaque de butée axiale pour prendre en sandwich le pied d’aube entre les deux plaques de maintenue plaquée chacune contre une surface d’appui du disque. Cela permet de retenir axialement le pied d’aube dans les deux sens axiaux.
Selon une variante de ce mode de réalisation, l’ensemble rotatif de turbomachine comprend en outre une entretoise fixé au disque, l’entretoise comprenant une paroi annulaire en appuie contre la face externe de la plaque de butée axiale. Cela permet de retenir axialement le pied d’aube dans les deux sens axiaux. Ce mode de réalisation a l’avantage en outre de se dispenser de clinquant, autrement dit la face du fond de l’alvéole du disque est en vis-à-vis directement avec une face formant une extrémité radiale interne du pied d’aube.
Selon un mode de réalisation, chaque plaque de butée axiale comprend un élément d’indexage et chaque pied d’aube comprend un élément d’indexage coopérant avec celui de la plaque de butée axiale.
Selon un mode de réalisation, le pied d’aube comprend une face d’extrémité radiale interne reliant la face amont à la face avale, le disque comprenant une surface de fond par alvéole formée entre les deux dents et chaque plaque de butée axiale comprend un orifice de sortie d’air en vis-à-vis de l’espace s’étendant axialement dans l’alvéole formée entre la surface de fond et la surface d’extrémité radiale interne du pied d’aube.
Selon un mode de réalisation, le disque comprend une surface d’extrémité axiale sur chacune de sa face amont et sa face aval et un logement logeant la plaque de butée axiale, dont la surface d’appui forme un fond du logement en retrait axial par rapport à la surface d’extrémité axiale d’au moins l’épaisseur de la plaque de butée axiale mesurée entre sa face interne et sa face externe.
Selon un mode de réalisation, l’ensemble comprend un dispositif de retenu axial par aube monté sur le disque. Ainsi l’ensemble comprend un nombre de dispositif de retenu axial égal au nombre d’aube monté sur le disque.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de montage d’un ensemble rotatif de turbomachine selon le premier aspect de l’invention, avec ou sans les différentes combinaisons de modes de réalisation, le procédé de montage comprend les étapes suivantes :
- insertion de chaque pied d’aube dans une alvéole axialement par une face amont ou aval d’un disque jusqu’à l’autre face aval ou amont respectivement,
- plaquage d’une plaque de butée axiale par aube contre l’une des faces amont ou aval d’un pied d’aube de l’aube correspondant et contre une surface d’appui de la face amont ou aval correspondante disque,
- fixation de chaque plaque de butée axiale contre le pied d’aube par un dispositif de fixation correspondant.
Le procédé de montage selon l’invention présente l’avantage d’être relativement simple à mettre en œuvre.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
Un exemple de réalisation d’un ensemble rotatif de turbomachine comprenant au moins un dispositif de retenue d’un pied d’aube dans une alvéole d’un disque, selon des exemples de deux modes de réalisation de l’invention qui sont décrit en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Ces exemples illustrent les caractéristiques et avantages de ces différents modes de réalisation de l'invention.
Pour la compréhension de l'invention, on adoptera les orientations radiale, axiale selon l’axe de rotation X de l’ensemble rotatif de turbomachine. L’amont vers l’aval est orienté selon l’axe axial et sont définis par rapport au sens d’écoulement de l’air depuis l’entrée de l’air dans la turbine vers la sortie de l’air hors de la turbine. De plus, les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport à l’intérieur ou à l’extérieur de l’ensemble rotatif de turbomachine dans le sens axial, le terme «extérieur » désigne les surfaces ou faces orientées ou faisant face à l’extérieur de l’ensemble rotatif de turbomachine, par opposition au terme « intérieur » qui désigne les faces ou surfaces d’un élément faisant face d’un pied d’aube de l’ensemble rotatif de turbomachine. Enfin, les termes « interne » et « externe » sont définis radialement par rapport à l’axe de rotation, un face ou surface interne d’un élément est plus proche qu’une face ou surface externe du même élément.
Les figures 2 à 8 représentent différentes vues de partie d’un ensemble rotatif de turbomachine 1 selon un premier exemple d’un premier mode de réalisation.
L’invention concerne un ensemble rotatif de turbomachine d’axe X de rotation, pouvant être une roue mobile de turbine. L’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend un disque 5 centré sur un axe de rotation X représenté par des tirets sur les figures 2 et 3 représentant respectivement une vue selon une coupe axiale d’une partie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1 et une vue en perspective sur une face amont 1a d’une partie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1. Le disque 5 comprend une face amont 5a visible en particulier sur la et en outre une face aval 5b visible sur les figures 6 et 7, opposée axialement à la face amont 5a. La représente une vue de face aval 1b d’une partie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1, expliquée plus en détail dans la suite et la représente une vue en perspective d’une face aval 5b du disque 5 seul.
Le disque 5 comprend des dents 52 s’étendant axialement de la face amont 5a à la face avale 5b, et des alvéoles 56 formées entre les dents 52. Plus précisément, comme visible sur la , chaque dent 52 comprend une face d’extrémité circonférentielle 526c délimitant une extrémité circonférentielle d’une alvéole 56 et une autre face d’extrémité circonférentielle 526d délimitant une extrémité circonférentielle d’une autre alvéole 56. Le disque 5 comprend en outre une surface de fond 566 formée entre deux faces d’extrémités circonférentielles 526c et 526d de deux dents 52 voisines, délimitant le fond de l’alvéole 56. En outre, chaque face d’extrémité circonférentielle 526c et 526d d’une dent 52 comprend une zone de portée pour retenir radialement une aube 6 expliquée dans la suite. L’axe de rotation X est schématisé mais sa localisation est en réalité bien plus éloignée radialement des dents 52.
Le disque 5 comprend une surface d’extrémité axiale 54a, 54b sur chaque face amont 5a, et aval 5b. Chaque dent 52 est donc délimité axialement entre ces deux surfaces d’extrémités axiales 54a, 54b du disque 5. Le disque 5 comprend une surface d’appui 50b sur une des faces amont ou aval 5a, 5b. Cette surface d’appui 50b peut être une partie d’une des deux surfaces d’extrémités axiales 54a, 54b ou peut être comme dans les exemples illustrés sur les figures, formée dans un renfoncement par rapport à la surfaces d’extrémités axiales 54a, 54b d’une des deux faces amont ou aval 5a, 5b. Dans cet exemple de ce premier mode de réalisation, la face aval 5b du disque 5 comprenant la surface d’appui 50b.
L’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend en outre une pluralité d’aubes 6 comprenant chacune un pied d’aube 61 monté dans une alvéole 56 correspondante du disque 5. Chaque pied d’aube 61 est donc engagé dans une alvéole 56, par exemple en queue d’aronde.
Le pied d’aube 61 s’étend axialement entre une face amont 61a et une face aval 61b opposée axialement à la face amont 61a.
Chaque pied d’aube 61 comprend deux faces de portées 615c, 615d reliant chacune la face amont 61a à la face avale 61b et une face d’extrémité radiale interne 615 reliant la face amont 61a à la face avale 61b et les deux faces de portées 615c, 615d. Chaque face de portée 615c, 615d forme une extrémité circonférentielle du pied d’aube 61 opposée l’une à l’autre et vient en appui contre la zone de portée de la face d’extrémité circonférentielle 526c et 526d de l’une des deux dents 52 correspondante formant l’alvéoles 56, lorsque l’ensemble rotatif de turbomachine 1 est en rotation suivant son axe de rotation X. Dans cet exemple, l’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend en outre un clinquant 8, référencé et visible sur les figures 2, 3 et 4, mais pourrait en être dépourvu.
La face amont 61a du pied d’aube 61 et la surface d’extrémités axiale amont 54a au niveau de la dent 32 s’étendent dans un même premier plan radial perpendiculaire à l’axe de rotation X, et la face aval 61b du pied d’aube 61 et la surface d’extrémités axiale aval 54b au niveau de la dent 32 s’étendent dans un même plan radial parallèle au premier plan.
L’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend en outre au moins un dispositif de retenu axial 7 pour une aube 6, comprenant chacun au moins une plaque de butée axiale 71. En l’occurrence, comme visible sur la représentant une vue en perspective de la face aval 1b d’une partie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1, l’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend un dispositif de retenu axial 7 par aube 6. Autrement dit, l’ensemble rotatif de turbomachine 1 comprend une pluralité de dispositif de retenu axial 7 comprenant chacun une plaque de butée axiale 71 monté contre une face aval ou amont d’une aube 6 et contre une face respectivement aval ou amont du disque 5 comme expliquée ci-dessous. Bien entendu selon un autre mode non représenté, la plaque de butée axiale 71 peut retenir d’autre aubes, par exemple 2 ou 3 aubes (soit deux ou trois fois moins de dispositif de retenu axial 7 que d’aube), dans cet exemple, la roue comprendrait un nombre de plaque de butée axiale 71 qui serait un multiple du nombre d’aubes de la roue.
Chaque plaque de butée axiale 71 comprend une face externe 7e visible sur la et une face interne 7i visible sur la représentant la plaque de butée axiale 71 selon une vue tridimensionnelle. La face interne 7i est opposée à la face externe 7e. La plaque de butée axiale 71 comprend deux bords d’extrémités circonférentielles 71c, 71d distant l’un de l’autre selon une longueur maximale tangentielle LT. Par longueur maximale tangentielle on entend la plus longue longueur mesurée entre les deux bords de façon tangentielle par rapport à l’axe de rotation.
En l’occurrence dans cet exemple de ce mode de réalisation, la longueur maximale tangentielle LT est inférieure à la longueur entre deux sommets des deux dents 52 voisines formant l’alvéole 56 mais supérieure à la largeur tangentielle maximum entre les deux faces d’extrémité circonférentielle 526c, 526d de ces deux dents 52 (soit la largeur maximum de l’alvéole mesurée tangentiellement). Autrement dit, dans cet exemple, la plaque de butée axiale 71 retient axialement qu’une seule aube 6 en fermant d’un côté axialement l’alvéole 56 (en l’occurrence le côté aval) et déborde de part et d’autre circonférentiellement de l’alvéole 56 en recouvrant la surface d’appui 50b s’étendant sur une partie des deux dents 52 voisines.
La face interne 7i est plaquée contre l’une des faces amont ou aval 61a, 61b du pied d’aube 61 de l’aube 6 correspondante et contre la surface d’appui 50b de la face amont ou aval 5a, 5b correspondante du disque 5. En l’occurrence, dans cet exemple la face interne 7i est plaquée contre la face aval 61b du pied d’aube 61 et la surface d’appui 50b du disque 5. Bien entendu, selon un autre exemple non représenté, la face interne 7i peut être plaquée contre la face amont 61b du pied d’aube 61 et contre une surface d’appui de la face amont 5a du disque 5.
En l’occurrence, le disque 5 comprend un logement 57 visible sur la , logeant une plaque de butée axiale 71 en appui contre la surface d’appui 50b formant un fond du logement 57. Comme précédemment décrit, dans cet exemple la surface d’appui 50b est ainsi en retrait axial par rapport à la surface d’extrémité axiale 54, en l’occurence d’au moins l’épaisseur de la plaque de butée axiale 71 mesurée entre sa face interne 7i et sa face externe 7e.
Le dispositif de retenu axial 7 comprend en outre un dispositif de fixation 78 de la plaque de butée axiale 71 contre le pied d’aube 61 pour retenir axialement le pied d’aube 61 dans l’alvéole 51 au moins dans un sens axial par le biais de la plaque de butée axiale 71 plaquée contre la surface d’appui 50b. Le dispositif de fixation 78 dans ce mode de réalisation fixe la plaque de butée axiale 71 au pied d’aube 61 et empêche de déplacer axialement le pied d’aube 61 dans un sens axial en étant en butée contre la surface d’appui 50a. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de fixation 78 est fixé au disque 5 et permet de faire une butée du pied d’aube.
Le dispositif de retenu axial 7 permet ainsi dans cet exemple de retenir axialement le pied d’aube 61 dans l’alvéole 56 dans le sens axial de l’aval vers l’amont par la plaque de butée axiale 71 fixée au pied d’aube 61 et plaquée contre la surface d’appui 50b du disque 5.
En l’occurrence, dans cet exemple de ce mode de réalisation, le dispositif de fixation 78 est un boulon comprenant un écrou 781 et une vis 780 comprenant une tête 782. Dans ce mode de réalisation, le pied d’aube 61 comprend un trou 610 traversant et débouchant sur les faces amont 61a et aval 61b (référencé sur la ), la vis 780 traversant le 610. Le pied d’aube 61 et la plaque de butée axiale 71 sont pris en sandwich entre la tête 782 et l’écrou 781. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de fixation 78 est donc fixé au pied d’aube 61 et à la plaque de butée axiale 71 en les prenant en sandwich.
Dans cet exemple, la tête 782 de la vis 780 est plaquée contre la face amont 61a du pied d’aube 61 et l’écrou 781 est plaqué contre la surface extérieure 7e de la plaque de butée axiale 71. Bien entendu cela pourrait être l’inverse. Dans cet exemple, la plaque de butée axiale 71 comprend un orifice 70 traversant, débouchant sur la face interne 7i et la face externe 7e, la vis 780 traverse cet orifice. Selon un autre exemple non représenté, la plaque de butée axiale 71 comprend une encoche traversée par la vis.
La représente une vue selon la face amont 1a d’une partie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1, selon cet exemple de ce mode de réalisation. En l’occurrence, on peut voir dans cet exemple que le pied d’aube 61 comprend une encoche ouverte axialement délimitée par deux surfaces de butées 682c, 682d planes s’étendant chacune dans un plan parallèle à l’axe de la vis 780 et parallèle entre eux. L’encoche est en outre formée dans cet exemple par une autre surface plane reliant les deux surfaces planes. Ces surfaces de butées 682c, 682d permettent de venir en butée contre une surface plane de la tête 782 de la vis 780 pour l’empêcher de pivoter dans les deux sens de rotation (vissage et dévissage). Cela permet de simplifier la fixation du boulon, mais aussi d’empêcher une rotation de la vis 780 une fois vissée. Dans cet exemple, la tête 782 du dispositif de retenue comprend une forme d’un parallélépipède, en l’occurrence une section carré et l’encoche du pied d’aube 61 a une section correspondant à l’empreinte d’au moins une partie de la tête, soit ici de forme rectangulaire.
Bien entendu, selon un autre exemple, l’encoche du pied d’aube 61 peut être du côté de l’écrou 781 pour l’empêcher de tourner et avoir une forme correspondant à l’empreinte d’au moins une partie de l’écrou.
Selon un autre exemple, le trou 610’ peut être taraudé comme représenté sur la représentant une vue de face aval d’un pied d’aube 61’ selon un autre exemple de ce mode de réalisation identique à l’exemple précédent sauf en ce que ce trou 610’ est fileté et en ce que le dispositif de fixation 78 comprend uniquement la vis 780 vissée dans le taraudage du trou 610’. Dans cet exemple le trou 610’ n’est pas forcément débouchant. En outre le pied d’aube 61’ est dans cet exemple dépourvue de l’encoche comprenant les surfaces de butées 682, puisque la tête de vis est nécessairement en appui contre la plaque de butée axiale 71. Ainsi la plaque de butée axiale 71 est dans cet exemple plaquée contre la face aval du pied d’aube 61’ et une surface d’appui du disque. Bien entendu, la plaque de butée axiale 71 peut aussi être plaquée contre la face amont du pied d’aube 61’ (le trou fileté 610’ débouche alors au moins du côté de cette face amont).
Selon un autre exemple non représenté, l’orifice 70 de la plaque de butée axiale 71 est taraudée. Dans cet exemple, le dispositif de fixation 78 comprend uniquement la vis 780 vissée dans le taraudage de l’orifice 70 et le pied d’aube 61 ne comprend pas d’encoche. Autrement dit la plaque de butée axiale 71 forme l’écrou.
Selon ces différents exemple de ce mode de réalisation, optionnellement le pied d’aube 61, 61’ et la plaque de butée axiale 71 comprennent chacun un élément d’indexage 612, 72 emboités l’un dans l’autre permettant de simplifier le montage (visible en particulier sur les figures 2, 8 et 9). En l’occurrence ici, l’élément d’indexage 612 du pied d’aube est un trou non débouchant et l’élément d’indexage 72 de la plaque de butée axiale 71 est une protubérance (en forme de tige) faisant saillie de la surface de face interne 7i de la plaque de butée axiale 71, la protubérance étant logée dans le trou non débouchant.
Selon ces différents exemple de ce mode de réalisation, optionnellement chaque plaque de butée axiale 71 comprend un orifice de passage d’air 75 (visible en particulier sur les figures 2 et 8) en vis-à-vis d’un espace formé entre le clinquant 8 recouvrant la face d’extrémité radiale interne 615 du pied d’aube 61 et la surface de fond 566 du disque 5 formant l’alvéole 56. Cet espace et l’orifice de passage d’air 75 permet ainsi à ce que de l’air puisse circuler entre la face amont 1a et la face aval 1b permettant de refroidir le pied d’aube 61 (ici par le biais du clinquant), la surface de fond du disque 5 et la plaque de butée axiale 71 en fonctionnement.
En outre, dans ces exemples de ce mode de réalisation, l’ensemble rotatif 1 comprend une entretoise annulaire 4 entourant l’axe de rotation, aussi appelée anneau mobile, séparant deux étages de la turbine. Cette entretoise annulaire 4 est par exemple comme dans l’exemple de l’art antérieur de la , fixée au disque 5, notamment par une bride et un boulon. Comme visible sur la et la , l’entretoise annulaire 4 comprend une paroi annulaire 47 en appuie axiale contre la surface externe 7e de chaque plaque de butée axiale 71. On peut voir en particulier sur la , que la paroi annulaire 47 de l’entretoise annulaire 4 est plaquée contre la surface externe 7e de différentes plaques de maintenue 71 fixées chacune par un dispositif de fixation 78 contre le pied d’aube 61 correspondant pour retenir axialement le pied d’aube 61 dans l’alvéole 51 au moins dans un sens axial par le biais de la plaque de butée axiale 71 plaquée contre la surface d’appui 50b. Cette entretoise annulaire permet ainsi de retenir axialement l’ensemble aube 6 et le dispositif de retenu axial 7 dans le sens axial de l’amont vers l’aval.
Selon un deuxième mode de réalisation d’un ensemble rotatif de turbomachine 1’, représenté en , identique au premier ensemble rotatif de turbomachine 1 sauf en ce qui concerne sa face amont 1a’, en particulier les différences sont expliquées ci-dessous.
Principalement, la différence avec le premier mode de réalisation est que chaque dispositif de retenue 7’ de l’ensemble rotatif de turbomachine 1’ comprend en outre de la plaque de butée axiale 71, appelée dans la suite première plaque de butée axiale 71, une deuxième plaque de butée axiale 7’ contre l’autre face (en l’occurrence la face amont 61a’) du pied d’aube 61’. Cette deuxième plaque de butée axiale 7’ est en vis-à-vis d’une autre surface d’appui 50a sur la face amont 5a’ du disque 5’ opposée axialement à la première plaque de butée axiale 71. Cette surface d’appui 50a est en l’occurrence comme la surface d’appui 50b de la face amont 5a, formée dans un renfoncement par rapport à la surfaces d’extrémités axiales 54a, le fond d’un logement logeant la deuxième plaque de butée axiale 7’.
Cette deuxième plaque de butée axiale 71’ est identique à la première plaque de butée axiale 71 du côté de la face aval 1b (identique à celle de l’exemple du premier mode de réalisation) sauf en ce qu’elle comporte optionnellement en outre une surface de butée 7182 anti-rotation s’étendant axialement vers l’amont de la surface externe 7e' de la deuxième plaque de butée axiale 71’, permettent de venir en butée contre une surface plane de la tête 782 (cela pourrait aussi être contre une surface plane de l’écrou 781).
Le dispositif de fixation 78 est aussi identique à celui du premier exemple du premier mode de réalisation, mais pourrait être deux vis vissées dans un trou taraudé comme dans l’exemple de la du premier mode réalisation, soit un trou taraudé débouchant de part et d’autre des faces aval et amont du pied d’aube ou deux trous dont un débouche sur la face aval et l’autre sur la face amont du pied d’aube.
Le dispositif de retenu axial 7’ permet ainsi de retenir dans les deux sens axiaux le pied d’aube 61’ dans l’alvéole 56 du disque 5. En effet la deuxième plaque de butée axiale 71’ retient axialement l’ensemble aube 6, le dispositif de fixation 78 et la première plaque de butée axiale 71 dans le sens axial de l’amont vers l’aval.
Dans cet exemple, l’aube 6’ est différent du premier mode de réalisation, en ce que la face amont 61a’ du pied d’aube 61’ comprend en outre un deuxième élément d’indexage 612’ s’étendant axialement vers l’amont à partir de la surface en contact avec la surface de face interne 7i de la deuxième plaque de butée axiale 71’. Comme dans l’exemple du premier mode de réalisation, et comme du côté de la face aval 1b, le deuxième élément d’indexage 612’ est un trou logeant l’élément d’indexage 72 de la deuxième plaque de butée axiale 71’.
Pour des raisons de contrainte de dimensionnement axiale ( pouvant être thermique ou de fabrication) des différentes pièces (longueur axiale du pied d’aube, longueur axiale entre deux surfaces de contact 50a, 50b, du disque 5) un jeu est formé au moins entre l’une des deux plaques de butée axiale 71, 71’, et une des deux surfaces de contact 50a, 50b correspondante. Autrement dit, la longueur axiale du pied d’aube 61 est conçu pour être plus petite que celle entre les deux surfaces de contact 50a, 50b, du disque 5 en prenant les contraintes de dimensionnement axiale. Ainsi, chaque aube 2 est indépendante, et possède une liberté de mouvement axiale correspondant à ce jeu. Cependant le dispositif de retenu axial 7’ assure son rôle de retenir axialement le pied d’aube 61 dans son alvéole 56. Une autre solution aussi est de diminuer l’épaisseur axiale dune des plaques de butée axiale 71, 71’ au niveau de sa surface interne 7i (épaulement sur le pourtour de la surface interne 7i) en contact avec la surface de contact 50a, 50b. Selon un exemple, une lame ressort peut-être disposée entre l’une des deux plaques de butée axiale 71, 71’, pour réduire les vibrations entre les plaques de butée axiale 71, 71’ et le disque 5. La lame ressort peut-être sur le pourtour de la plaque de butée axiale.
Dans ces différents exemples de ces différents modes de réalisation, le dispositif de fixation 78 utilise une vis 780 pour visser la ou les plaques de butée axiale 71, 71’, mais d’autres possibilités de fixation sont possibles, tel que par rivetage, ou soudage, emboîtage par exemple de type baïonnette etc….
L’ensemble rotatif de turbomachine 1, 1’ comprend ainsi au moins un dispositif de retenue 7, 7’ selon l’invention qui assure un blocage axial des pieds d’aubes 61, 61’ dans les alvéoles 56 du disque 5, 5’ sans nécessiter d’aucun crochet sur l’aube 6, 6’, ni aucun disque de retenue retenant l’ensemble des pieds d’aubes. De plus, un tel dispositif de retenue est facilement monté (sans montage par forçage), il peut être démonté individuellement en cas d’usure de ce dispositif de retenue ou d’un autre élément tel que le clinquant et présente un encombrement réduit facilitant son montage sur le disque 5 de l’ensemble rotatif de turbomachine 1. Par conséquent, les différentes pièces du dispositif de retenue 7 ne sont pas montées sous contrainte par déformation, mais uniquement fixé par exemple par vissage, ce qui limite considérablement le risque d’endommagement du dispositif de retenue 7 et les différents problèmes qui en découlent. La durée de vie de l’ensemble rotatif de turbomachine 1 selon l’invention est alors augmentée et les interventions couteuses de maintenance du moteur sont limitées ainsi que la nécessité d’un changement des éléments du dispositif de retenue 7, 7’ endommagés.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Claims (11)
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) d’axe (X) de rotation comprenant :
- un disque (5, 5’) centré sur l’axe (X), qui présente une face amont (5a, 5a’) et une face aval (5b) opposée axialement à la face amont (5a, 5a’) et présentant à sa périphéries des dents (52) s’étendant axialement de la face amont (5a, 5a’) à la face avale (5b), et des alvéoles (56) délimitées circonférentiellement et formées entre les dents (52), le disque (5, 5’) présentant en outre au moins une surface d’appui (50a, 50b) sur une des faces amont ou aval (5a, 5b) du disque (5, 5’),
- une pluralité d’aubes (6) comprenant chacune un pied d’aube (61, 61’) monté dans une alvéole (56) correspondante du disque (5, 5’), le pied d’aube (61, 61’) comprenant une face amont (61a, 61a’), une face aval (61b) opposée axialement à la face amont (61a, 61a’),
- caractérisée en ce que l’ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) comprend en outre au moins un dispositif de retenu axial (7, 7’) pour une aube (6, 6’), comprenant:
- au moins une plaque de butée axiale (71, 71’) comprenant une face externe (7e) et une face interne (7i) opposée à la face externe (7e) et comprenant deux bords d’extrémités circonférentielles (71c, 71d) distant l’un de l’autre suivant une longueur maximale mesurée tangentiellement inférieure au rayon du disque (5, 5’), la face interne (7i) étant en face d’une part de l’une des faces amont ou aval (61a, 61a’, 61b) du pied d’aube (61, 61’) de l’aube (6, 6’) correspondante et d’autre part de la surface d’appui (50a, 50b) de la face amont ou aval (5a, 5a’, 5b) correspondante du disque (5, 5’),
- un dispositif de fixation (78) fixant la plaque de butée axiale (71, 71’) au pied d’aube(61, 61’) ou au disque (5, 5’), le dispositif de retenu axial (7, 7’) retenant axialement le pied d’aube (61, 61’) dans l’alvéole (51) au moins dans un sens axial par le biais de la plaque de butée axiale (71, 71’) en étant plaquée contre la surface d’appui (50a, 50b).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) pour turbomachine selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de fixation (78) est fixé au pied d’aube (61, 61’) et la plaque de butée axiale (71, 71’) est fixée au pied d’aube (61, 61’) en étant prise en sandwich entre le pied d’aube (61, 61’) et le dispositif de fixation (78).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) pour turbomachine selon la revendication 2, dans lequel, le pied d’aube (61, 61’) comprend un trou (610, 610’) s’étendant axialement et débouchant sur la face amont ou aval (61a, 61a’, 61b) du pied d’aube (61, 61’) en contact avec la plaque de butée axiale (71, 71’), laquelle comprend un orifice (70) s’étendant axialement et débouchant sur le trou (610, 610’) du pied d’aube (61, 61’), le dispositif de fixation (78) comprenant une vis (780) traversant la plaque de butée axiale (71, 71’) et comprend une partie logé dans le trou (610) pour fixer la plaque de butée axiale (71, 71’) contre le pied d’aube (61, 61’).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon la revendication 3, dans lequel le trou (610’) comporte un taraudage, la vis (780) étant vissée dans le trou (610’) du pied d’aube (61, 61’) et comprend une tête (782) en appui contre la face externe de la plaque de butée axiale (71, 71’).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon la revendication 3, dans lequel le trou (610) est débouchant et s’étend de la face amont (61a, 61a’) à la face aval (61b), la vis (780) traverse le trou et dans lequel le dispositif de fixation (78) comprenant un écrou (781) serré sur la vis (780) en prenant en sandwich le pied d’aube (61, 61’) et la plaque de butée axiale (71, 71’) l’un contre l’autre.
- Ensemble rotatif de turbomachine (1’) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de retenu axial (7’) comprend en outre une deuxième plaque de butée axiale (71’) par aube (6’), chaque deuxième plaque de butée axiale (71’) comprenant une face externe (7e) et une face interne (7i) opposée à la face externe (7e), la face interne (7i) étant plaquée contre la face amont ou aval (61a’, 61b) du pied d’aube (61’) de l’aube (6’) correspondante opposée à celle contre laquelle est plaquée la première plaque de butée axiale (71), la deuxième plaque de butée axiale (71’) est en outre plaquée contre respectivement une surface d’appui (50a) de la face amont ou aval (5a’, 5b) correspondant du disque (5’), la vis (780) du dispositif de fixation (8) traversant les deux plaque de butée axiale (71, 71’) pour prendre en sandwich le pied d’aube (61, 61’) entre les deux plaques de butée axiale (71, 71’) plaquées chacune contre une surface d’appui (50a, 50b) du disque (5, 5’).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une entretoise (4) fixé au disque (5), l’entretoise (4) comprenant une paroi annulaire (47) en appuie contre la face externe (7e) de la plaque de butée axiale (71).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque plaque de butée axiale (71, 71’) comprend un élément d’indexage (72) et chaque pied d’aube (61, 61’) comprend un élément d’indexage (612, 612’) coopérant avec celui de la plaque de butée axiale (71, 71’).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel :
- le pied d’aube (61, 61’) comprend une face d’extrémité radiale interne (615) reliant la face amont (61a, 61a’) à la face avale (61b), le disque (5, 5’) comprenant une surface de fond (566) par alvéole formée entre les deux dents (52),
- chaque plaque de butée axiale (71, 71’) comprend un orifice de sortie d’air (75) en vis-à-vis de l’espace s’étendant axialement dans l’alvéole (56) formée entre la surface de fond (566) et la surface d’extrémité radiale interne (615) du pied d’aube (61, 61’).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le disque (5, 5’) comprend une surface d’extrémité axiale (54a, 54b) sur chacune de sa face amont (5a, 5a’) et sa face aval (5b) et un logement (57) logeant la plaque de butée axiale (71, 71’), dont la surface d’appui (50a, 50b) forme un fond du logement (57) en retrait axial par rapport à la surface d’extrémité axiale (54a, 5b) d’au moins l’épaisseur de la plaque de butée axiale (71, 71’) mesurée entre sa face interne (7i) et sa face externe (7e).
- Ensemble rotatif de turbomachine (1, 1’) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dispositif de retenu axial (7, 7’) par aube (6, 6’) monté sur le disque (5).
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