<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements apportes à des ensembles rotors. "
L'invention est relative à la construction d'ensembles rotor comprenant un rotor de compresseur ou SURALIMONTOUR et un second élément rotor, tel qu'une turbine, un accouplement d'ar- bre ou un second rotor de compresseur, ces ensembles étant dési- griés ci-après comme étant *des ensembles rotors du genre spécifié".
Elle est applicable au cas où le premier élément rotor principal doit être fixé coaxialement et d'une manière très rigide et robus- te, capable de transmettre un couple important et d'autres charges au deuxième élément et au ças où la constitution de l'ensemble est telle qu'il serait désirable que le deuxième élément puisse être détaché en ayant accès au coté du premier élément qui est écarté du deuxième. Un cas typique de ce genre se présente pour un turbo-suralimenteur ou une turbine à gaz pour lequel un compres- seur d'air et une turbine sont directement reliés entre-eux et pour lequel un nombre considérable de facteurs importants doi- vent être satisfaits par un montage approprié et l'invention cherche à. réaliser ces conditions d'une manière simple et effi- cace.
En plus du but principal, qui réside dans la réalisation d'un ensemble rotor, rigide par lui-même et résidant aux charges, on a en vue de rendre cet ensemble tel qu'il puisue être monté et démonté aisément ENTENANT compte des enveloppes, certers et autres organes, de forme plus ou moins compliquée, qui se trou- vent au voisinage de cet ensemble. Il est également désirable que les paliers puissent, autant que possible, être enlevés en entier, comme accessoires complets, pour l'inspection, leur rem-
<Desc/Clms Page number 2>
placement, etc... et il peut être préférable de laisser les pa- liers intacts même après démontage partiel de l'appareil complet.
Il est également désirable que les ensembles rotor du genre spécifié puissent être montes, partiellement démontés et ré- assemolées dans l'enseuble de la lachise de manière que l'équili- bre, relise au début, puisse être rétabli avec grande précision simplement à la suite d'un assemolage correct. Pour les machines du genre en question il peut être nécessaire de constituer le rotor du compresseur en un alliage léger alors que celui de la turbine est en acier ou en un alliage résistant à la chaleur, et propre à supporter des tensions élevées, ces rotors ayant un axe commun. La liaison entre ces éléments constitue un pro- blème très difficile si l'on tient compte des'propriétés méca- niques et thermiques très différentes des matériaux utilisés.
L'invention a pour but de solutionner ces difficultés de cons- truciton et de satisfaire à des considérations secondaires qui concernent, plus spécialement l'application envisagée avant tout pour l'invention, c'est-à-dire une machine avec turbine à gaz pour la propulsion par réaction d'un avion ou utilisée pour fournir, comme mécanisme moteur principal, de la puissan- ce à un arbre. Pour ces applications plus spécifiques, il est généralement nécessaire d'entraîner des accessoires pour l'en- semble rotor principal et, par contre, de permettre à l'ensem- ble rotor d'être entraîné pour la mise en marche ou le démarra- ge.
L'invention comprend également une construction appropriée d'un arbre entraîneur auxiliaire, à utiliser de pair avec l'en- semble rotor principal et pour lequel les difficultés pour réa- liser un alignement extrêmement précis sont écartées, alors que cet arbre joue également un rôle important quand la machine doit être démontée ou assemblée, en ce sens qu'il intervient comme une sorte de clavette ou clé alors qu'après assemblage final, il est utilisé, en outre, comme dispositif dà verrouil- lage.
Afin que l'invention puisse être aisément comprise, on aécrira son objet comme étant appliqué à un ensemble roor com- Prenant, principalement, une roue à aubes centrifuges et une roue de turbine unique en porte à faux, étant toutefois entendu que ces organes peuvent être de nature différente. Ainsi, la roue à aubes peut être coulement axial ou la turbine peut être à étages multiples.
Conformément à la présente invention, les deux éléments rotor principaux faisant partie de l'ensemble rotor (c'est-à- dire la roue à aubes et la roue de turbine) sont assemblés, d'une manière amovible, pour former unensemble auto-rigide et propre à transmettre le couple moteur.
L'invention consiste, principalement, à ménager dans l'un des éléments (la roue à aubes) un alésage ou passage axial et à monter sur cet élément un arbre creux (dénommé arbre tubulai- re) propre à être relié en torsion et avec un alignement et em- placement fines à un bout d'arbre monté rigidement sur l'autre élément rotor principal (roue de turbine) ledit bout d'arbre s'étendant axialement et étant fixé à l'arbre tubulaire par des moyens de vissage qui sont accessibles à travers l'alésage du premier élément ou quitraversent cet alésage et de préférence celui de l'arbre de sortie .
Un avantage immédiat, obtenu par cette disposition, est que la turbine, le bout d'abre et l'ense.ble d'un palier qui peut être monté sur celui-ci, sont démontables ou remplaçables sans que l'on ait à enlever la roue à aubes de la machine ou du moteur et simplement an ayant accès à l'extrémité de la roue, qui est écartée de la turbine.
<Desc/Clms Page number 3>
De plus, selon l'invention, leb moyens -le vissage, dont question plus haut, .sont constitués, par ,un arbre ôu un prolon- gement d'écrou, traversant l'alesage du premier élégant (roue à aubes) et dont une extrémité (la plus voisine de l'autre uni- té, par exemple la turbine) porte un écrou ou organe taraudé alors que son autre extrémité est logé de préférence dans l'alé- sage de l'arbre de sortie des organes supplémentaires teis que des griffes ou cannelures permettant sa mise en rotation pen- dant l'assemblage ou le montage.
Cet arbre de- sortie est, de preference, supporté de manière à être immobilisé radialement, dans 'un alésage coaxial d'une pièce annulaire occupant une posi- tion exacte par rapport à la roue aubes. également selon l'invention et quand on désire réaliser une transmission motrice vers et depuis l'ensemble rotor, con- sidéré comme un tout, par exemple pour obtenir un actionnement auxiliaire ou pour la mise en marche, on a recours à une liai- son d'enpraïnement auxiliaire, sous forme d'un arbre auxiliaire qui est loé dans l'alésage de l'arbre de sortei en faisant saillie sur celui-ci.
L'extrémité interne de cet arbre auxiliai- re agit comme une clé tubulaire pour une de se3 fonctions. Getes extrémité à la forme d'un cylindre creux dont la face mterme porte deux series de cannelures ou griffes écartées. Elle porte également, à l'extérieur, une série de cannelure., qui ont une forme différente de celle des cannelures internes pour consti- tuer une sorte de vernier, comme expliqué ci-après, Sur l'ex- tremité avant du prolongement d'écrou, qui traverse la roue à aubes, on a prévue une série de cannelures externes qui cor- respond aux deux séries de l'arbre auxiliaire. L'intervalle axial existant entre les deux séries de cannelures de l'arbre auxiliai- re est légèrement plus grand que la longueur axiale des canne- lures dudit prolongement.
La fonction de cette disposition est la suivante. Pendant l'assemblage et après que le bout d'arbre a été refoulé à sa place par l'arbre tubulaire, on fait tourner le prolongement d'écrou à l'aide de l'arbre auxiliaire qui est légèrement dégagé à cet effet, c'est-à-dire amené à la position pour laquelle une érie de cannelures'est'seulement en contact avec une serie de celles de la tige filetée. Cet arbre auxiliai- re est ainsi utilisé comme une clé tubulaire et le bout d'arbre est serré autant que voulu par ce moyen. Quand le vissage est terminé, l'arbre angulaire est refoulé vers l'intérieur (c'est- à-dire vers la roue à aubes) et, dans une position interméediai- re, elle peut tourner librement puisque toutes ses cannelures sont dégagées.
On trouve alors pour elle une position à l'ai- de de l'effet de vernier dont question plus haut, pour laquelle elle peut être refoulée exactement en place et pour laquelle les cannelures extérieures et intérieures de l'arbre auxiliai- re sont en contact, pour ce qui est cannelures extérieures, avec des cannelures complémentaires de l'arbre tubulaire et celles de l'intérieur avec les cannelures de la tige filetée.
Dans ces conditions, l'arbre auxiliaire est relié, par clavet- te, à l'ensemble rotor pour permettre l'entraînement alors que la tige filetée est calée positivement contre tout jeu.
D'autres particularités constructives apparaîtront au cours de la description d'un mode de réalisation de l'inven- tion en se référant aux dessins ci-annexés.
La fig. 1 montre, schématiquement et en élévation (par- ties en coupe), une partie d'une machine avec turbine à gaz pour la propulsion d'un avion par réaction, établie selon l'invention.
La fig. 2 montre, semblablement et à plus grande échelle, l'agencement de son ensemble rotor et des organes y adjoints.
<Desc/Clms Page number 4>
la machine,utilisée dans l'e but spécifié, comprend un compresseur centrifuge avec entrées bilatérales, un dispositif à combustion dans îequel tout le débit d'air du compres- seur est introduit et dans lequel on brûle du combustible li- quide, et une turbine à gaz, à étage unique, alimentée avec
EMI4.1
les pro-'-iits gazeux résultant de la combustion et qui entraî- ne le compresseur par des moyens mécaniques. Les gaz, qui sortent de la turbine, forment le jet propulseur. Sur la fig.
1 le dispositif à combustion a eté omis. Il comprend une série de chambres établies symétriquement autour de l'arbre de la ma- chine (qui est également un arbre de poussée) et chaque cham- bre comprenant an conduit d'admission venant du compresseur et un conduit de sortie aboutissant à la turbine.
Sur les dessins, le carter ou l'enveloppe 1 du compres- seur a des entrées d'air lA et 1B soutenues par des supports en treillis 2 qui relient le carter 1 à une structure avant 3 contenant une boite de vitesses auxiliaire 4 et à une structure arrière 5 qui comporte l'enveloppe d'un palier pour la turbi- ne. Vers ou à la périphérie du carter 1 (et non montrée sur les dessins) est prévue une série de sorties reliées, par des conduits, à des chambres d'air du système de combustion hors
EMI4.2
desquelles les produits de la combustion sont amenés, par des conduits coudés 6, à un anneau continu 7 avec les tuyères pour la turbine, celle-ci comprenant une seule série d'aubes
EMI4.3
8. Les gaz, sort-nt cU st.?tor annulaire de la turbine, dont recueillis par le conduit d'échappement 9.
La turbine comprend un disque ou une roue 10, qui fait partie intégrante du coût d'arbre 11. Elle est montés en porte-
EMI4.4
à-faux et est supportée principalaneat par un palier à billes, agencé comme suit. Une cage extérieure 12 est constituée par une partie d'une spère (dans un but d'auto-alignement) et cette cage est logée dans une douille 13 à nervures extérieu- res pour pouvoir coulisser librement dans un manchon 15, avec rainures intérieures 14 et logé dans une boite 16 fixée à la structure 5 . Une serie de billes 17 supporte la cage intérieu- re 18 eagagée sur une partie cylindrique du bout d'arbre 11 et qui es: r tenue axialement comme expliqué ci-aprés. Dans la boite 16 sont ménagés des trous d'aération (non montrés) au voisinage du palier de la turbine.
La bout d'arbre 11 présente Jeu cannelures externes 11a et est fileté à son extrémité 11B. Il est logé dans un arbre tubulaire 20 avec cannelures internes correspondant à celles désignées par 11A afin que les deux arbres soient solidaires
EMI4.5
en rotet4on. L'extrémité avant, de l'arbre tubulaire porte un 1'''00:". extérieur 21 avea de.3 trous dans lesquels sont logées des vis 22, engagées dans le moyeu Je L roue àaubes 23. Le rebord 21 présente une gorge 21A servant de logement à une nervure de centrage de la roue 23. Dans cette extrémité de L'arbre tubumaire est prévu un épaulement annulaire 24 sur lequel prend appui une rondelle annulaire et élastique 25.
Cette rondelle ondulee ou avec soufflet est telle, qu'elle
EMI4.6
exarç un effort axis.! donné clur,nd elle est comprimée à un 3er connu. On obtient ainji une charge prealable entre le bout d'arbre Il et l'arbre tubulaire 20. Entre un épaulement lit d- l'arbre 11 et l'extrércité arrière de l'arbre 20 est Ii±.in"Cel1ue la cage à billes interne 18, par l'intermédiaire de deux se.:,r-ents annulaires.
<Desc/Clms Page number 5>
L'extrémité filstée 11B porte un écrou de forme spéciale et dont l'extrémité circulaire 26 est taraudée et porte un re- bord périphérique 26A engagé surtout entre l'extrémité de l'ar- bre tubulaire 20 et le corps de la roue 23. L'extrémité 26 termine un arbre tubulaire 26B logé dans un alésage axial traversant le corps de la roue 23 en faisant légèrement sail- lie sur la face avant de celle-ci où ledit arbre est centré par une plaque annulaire 27. Bette extrémité en saillie porte une série unique de cannelures externes 260. L'arbre 26B est, en réalité, un prolongement de l'écnou.
La tête 26 est un écrou qui, en étant mis en place, sollicite les arbres 11 et 20 axialement l'un vers l'autre en comprimant la rondelle 25 ce qui exerce un effort prédéter- miné sur la cage 18 et elle constitue, en définitive, le seul organe de retenue entre le bout d'arbre 11 et la turbine 10.
La turbine peut donc être détachée par enlèvement de l'écrou 26 qui, par son rebord 26A, peut agir comme un extracteur si cela est nécessaire.
Du côté de la face avant de la roue 23 eot prevu un arbre de sortie 28, retenu d'une manière analogue à celle de l'arbre tubulaire. Cet arbre 28 est creux et il est soute- nu, extérieurement, par un palier articulé et de poussée 29, monté sur la structure avant 3 de la machine . Il est évident que les deux paliers de l'ensemble rotor coimprenent des mo- yens de lubrification et ,1 étanchéité convenables, qui ne font pas partie de l'invention.
Dans l'alésage de l'arbre de sortie 28 est engagé un arbre tubulaire ou "càé" 30 qui constitue un arbre d'entraï- nement auxiliaire. L'extrémité interne de celui-.:! porte deux séries de cannelures 30A et 30B, espacées axialement, dont chacune est propres à être engagée sur l'extrémité à cannelures 26C de l'arbre prolongeant l'écrou. Extérieurement, l'arbre 30 porte des cannelures 30C propres à coopérer avec les canne- lures internes de l'arbre de sortie 28.
L'agencement des canne- lures et, de préférence, du genre des verniers afin que des emplacements précis et différents peuvent être obtenus, lors de l'engagement.L'extrémité avant de l'arbre 30 sort de l'ar- bre 28 et porte des cannelures externes pour pouvoir être en- gagée dans une partie du mécanisme, tel qu'une boite de vites- ses auxiliaire, que l'on veut entraîner et dont le premier pi- gnon, du train reducteur, est désigné par 31.
Pour le démontage de l'ensemble, on tire l'arbre auxi- liaire 30 vers l'avant pour dégager les cannelures 300 et pour- écarter 30A de 26C. pendant que les cannelures 30b s'engagent entre celles désignées par 26C. L'arbre 30 est ainsi utilisé comme ureclé pour faire tourner l'arbre 268. Après montage, l'arbre 30 est refoulé en arrière et on cherche la position pour laquelle les cannelures 30A viennent s'engager dans les cannelures 26C et simultanément dans les cannelures 30C.
Ce nouvel engagement for.e un verrouillage positif pour l'arbre auxiliaire 30 et, par conséquent, pour l'arbre tubulaire 26B et l'écrou 26. En reliant alors la boite de vitesses 4 à la machine, on empêche que l'arbre 30 puisse avancer de sorte qu'un déverrouillage accidentel devient impossible et qu'on évite, par conséquent, des accidents plus graves.
On voit que la turbine peut être montée sur la machine sans que l'on ait derangé d'autres organes que le conduit
<Desc/Clms Page number 6>
d'echappement et la boîte de vitesses 4. De plus, il est évident que l'ensemble du palier de la turbine peut être en- levé en même temps que laturbine en glissant sur les clavet- tes 14. Une conséquence importante de cette disposition est, si l'on veille à un équilibrage et un ajustage précis au cours de la fabrication, que l'on peut remplacer complètement la turbine ou un palier ou procéder à l'inspeciton de ceux- ci sans déranger la roue à aubes. Comme l'enlèvement de cette rouer0cessite l'ouverture du carter du compresseur, cet avan- tage est donc important.
De même il n'est pas nécessaire d'enlever ou de déranger un organe quelconque du dispositif à comeustion, avec ses joints d'étanchéité, etc... pour enle- ver ou remonter la turbine.
L'agencement à cannelures du palier de turbine pré- sente, par lui-mYme. des avantagea fonctionnels importants puisqu'il permet les effets les à la dilatation thermique (des cannelures latérales avec jeu radial sont utilisées) et qa'il empoche qu'aucune poussée axiale ne soit exercée sur lui. Les accouplements d'arbres, par des cannelures, pré- vues sur dûs arbres internes et dans l'arbre de sortie per- met une liaison à torsion qui ne nécessite pas une précision extrême pour l'alignement, ce qui facilite sa liaiàon à une boîte de vitesses auxiliaire.
On voit que l'invention peut être apppiquée à des dispositions pour lesquelles l'arbre tubulaire ne fait pas necessairement partie d'une turbine. Par exemple, il peut si'river ge l'élément rotor 23 doive être relie à une partie d'un accouplement d'arbre qui, à son tour, est relié à une turbine et dans ce cas il peut être judicieux d'adopter le dispositif proposé pour rendre l'accouplement (qui dans ce cas constitue le deuxième element rotor) aisément amovible par rapport au premier éler.ent rotor.
REVENDICATIONS
EMI6.1
1 - Ensemble rotor du genre spécifié p,ur lequel on ména- ;e dans l'un des éléments (la roue à aubes) un alésage ou passage axial et à monter sur cet élément un arbre creux (dénommé arbre tabulaire) propre à être relié, en torsion et avec un Q alignement et emplacement fixes, à un bout d'arbre monté ri- -'- a..;) <./ 1'7'1::: --ider-ent, -ur l'autre rotor rri::.c:.pal (roue de tnubine) lcdil bout d'urbro :.;' ",tendant axialement et et ànt fixé a l "irbre t,ih"tl:tiz3 1,-Iz- ieswoyen3 de vis.:",::;e qui sont accessibles à travers 1'wlésa'e du premier élément ou qui traversent cet =.lsaja.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.