EP1498579A1 - Rétention de flasque de rotor - Google Patents

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EP1498579A1
EP1498579A1 EP20040291803 EP04291803A EP1498579A1 EP 1498579 A1 EP1498579 A1 EP 1498579A1 EP 20040291803 EP20040291803 EP 20040291803 EP 04291803 A EP04291803 A EP 04291803A EP 1498579 A1 EP1498579 A1 EP 1498579A1
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EP
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flange
diameter
foot
rod
recess
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EP20040291803
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Kamel Benderradji
Marc Marchi
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Safran Aircraft Engines SAS
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SNECMA Moteurs SA
SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/501—Elasticity

Definitions

  • the invention relates to a device for retaining a flange annular against a radial face of a disk and rotor.
  • a device for retaining a annular flange against a radial face of a rotor disc said disc having in said radial face an annular recess delimited by several walls, one of which is formed by the inner face of a flange which extends radially outwards, and said flange having, in its radially inner part, an annular base bearing against the wall radially outside the recess and a foot that extends radially inwards in the recess from the base, said device having a split annular retaining ring disposed in the recess, this ring having a first radial surface abutting against the inner face of the flange, a second radial surface abutting against the axially outer face of the foot and a peripheral surface in stop against said foot or said base.
  • the flange is intended to prevent the Axial displacement of fir-type vane blades whose feet are mounted in axial notches provided on the periphery of the disc of rotor.
  • To mount the flange we first have the annular ring split in the recess of the disc, and then compressed radially towards inside the recess by means of tools pressing on the wall ring device until these tools come to press the flange of the disc. Then, slide the base of the flange along the radially outer wall of the recess.
  • the ring has at its axially inner end a rabbet device in which the radially inner portion of the foot.
  • the outer diameter of the ring is smaller than the inner diameter the base of the flange to allow the release of the tools of compression during assembly and their introduction during disassembly possible.
  • the diameter of the bore of the flange foot is greater than diameter of the flange to allow the introduction of the inner portion of the flange in the recess around the compression tools in support against the periphery of the flange.
  • the flange being subjected to axial stresses during shocks on blades because of the ingestion of debris, which is taken up by the retaining ring there are shear moments on the ring because of the differences in diameter between the bore of the foot and the flange.
  • the manufacture of this ring requires expensive machining.
  • the retaining ring remains in the recess when dismounting the flange for repair or replacement of a dawn for example.
  • This ring is thus different from a circlip traditional that is expanded by means of a piece for its implementation around a tree and retracts elastically into a throat arranged on the periphery of the tree.
  • the object of the invention is to propose a retention system axial axis of a rotor disc flange that is simple to perform and little expensive and which makes it easier to assemble the parts.
  • the invention achieves its goal by the fact that the ring is formed by a rod interposed axially between the foot of the flange and the flange, and whose peripheral surface abuts against the base, said peripheral surface and said flange comprising in correspondence notches opening outwards and intended to receive tools for compression of said ring which retract into the contour of the flange when mounting or dismounting said flange.
  • This groove preferably has a U-shaped section and the rod has opposite planar radial faces.
  • the axial width of the groove is equal to or slightly greater than the thickness of the ring.
  • the foot of the flange has a bore whose diameter is substantially equal to the diameter of the flange.
  • the terms “inside” and “outside” designate a wall or a surface respectively near or far from the axis of rotation of the disk
  • the terms “internal” and “external” refer to a wall or a surface respectively close to or distant from the plane median of the disc 1.
  • the annular recess 7 is delimited radially on the outside by a substantially cylindrical wall 9 connected by a surface concave 10a an annular groove 12, of U-section, arranged behind a flange 13 which extends radially outwards and whose diameter is slightly greater than the diameter of the shoulder 14 formed by the concave surface 10 and the inner axial face of the groove 12.
  • the radially inner portion 6 of the flange 5 has a base 15 which extends into the recess 7 and which has a surface cylindrical peripheral 15a which bears against the cylindrical wall 9, and a foot 16 disposed under the base 15 and which extends radially towards inside.
  • the diameter of the bore 17 of the foot 16 is substantially equal or slightly greater than the diameter of the flange 13, in order to allow introducing the radially inner portion 6 of the flange 5 into the recess 7 during assembly, or its extraction for the needs of repair or maintenance of the blades 3.
  • the outer face 18 of the foot 16 is disposed in a radial plane passing through the groove 12 in the vicinity of the shoulder 14. This face 18 is connected to the radially inner face of the base 15, and forms with the latter a rabbet 19.
  • the ring 8 has two parallel axial faces perpendicular to the axis of rotation of the disc 1, namely an axial face external 20 bearing against the inner face of the flange 13 and a face internal axial 21 bearing against the outer face 18 of the foot 16 and its peripheral surface 22 bears against the radially inner face from the base 15.
  • the depth of the groove 7 is calculated to allow the retraction of the claws 25, during the compression of the rod 8.
  • the inner diameter of the rod 8, not subject to constraints, is preferably smaller than the diameter of the shoulder 14, so that the 8 is correctly positioned with respect to the groove when setting in place of the claws 25 in the notches 30b of the ring 8.
  • the rod 8 which is in the form of a split washer, is easy to manufacture and inexpensive.
  • the volume of the recess 7 can be limited to the maximum, which reinforces the periphery of the disc 1 which, in general, is subject to considerable centrifugal forces.

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Abstract

Un dispositif pour retenir un flasque annulaire (5) contre une face radiale (4) d'un disque de rotor (1) est presenté, ledit disque présentant dans ladite face radiale un évidement annulaire (7) derrière une bride (13) qui s'étend radialement vers l'extérieur, et ledit flasque (5) présentant, dans sa partie radialement intérieure, une base annulaire en appui contre la paroi radialement extérieure de l'évidement (7) et un pied qui s'étend radialement vers l'intérieur dans l'évidement (7) à partir de la base, ledit dispositif comportant une bague de retenue annulaire fendue disposée dans l'évidement (7). La bague est constituée par un jonc (8) interposé axialement entre le pied du flasque (5) et la bride (13), et dont la surface périphérique est en butée contre la base, ladite surface périphérique et ladite bride (13) comportant en correspondance des encoches (30a, 30b) débouchant radialement vers l'extérieur et destinées à recevoir des outils de compression dudit jonc (8), qui s'escamotent dans le contour de ladite bride (13) lors du montage ou du démontage dudit flasque (5). <IMAGE>

Description

L'invention concerne un dispositif de rétention d'un flasque annulaire contre une face radiale d'un disque et rotor.
Elle concerne plus précisément un dispositif pour retenir un flasque annulaire contre une face radiale d'un disque de rotor, ledit disque présentant dans ladite face radiale un évidement annulaire délimité par plusieurs parois dont l'une est formée par la face interne d'une bride qui s'étend radialement vers l'extérieur, et 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 la base, ledit dispositif comportant une bague de retenue annulaire fendue disposée dans l'évidement, cette bague ayant une première surface radiale en butée contre la face interne de la bride, une deuxième surface radiale en butée contre la face axialement externe du pied et une surface périphérique en butée contre ledit pied ou ladite base.
Un tel dispositif est connu par FR A 2 485 117, équivalent à US 4 304 523. Dans ce document, le flasque est prévu pour empêcher le déplacement axial d'aubes de type à attache sapin dont les pieds sont montés dans des encoches axiales prévues à la périphérie du disque de rotor. Pour monter le flasque, on dispose d'abord la bague annulaire fendue dans l'évidement du disque, puis on la comprime radialement vers l'intérieur de l'évidement au moyen d'outils appuyant sur la paroi périphérique de l'anneau jusqu'à ce que ces outils viennent appuyer sur la bride du disque. Ensuite, on fait coulisser la base du flasque le long de la paroi radialement extérieure de l'évidement.
On exerce une force axiale contre le flasque afin que le pied vienne en appui contre la paroi radiale interne de l'évidement. On relâche alors les outils qui comprimaient la bague annulaire. Cette dernière s'expanse radialement vers l'extérieur.
Ensuite, on supprime la force axiale exercée sur le flasque. La bague présente à son extrémité axialement intérieure une feuillure périphérique dans laquelle vient loger la portion radialement intérieure du pied. Le diamètre extérieur de la bague est inférieur au diamètre intérieur de la base du flasque afin de permettre le dégagement des outils de compression lors du montage et leur introduction lors d'un démontage éventuel. Le diamètre de l'alésage du pied du flasque est supérieur au diamètre de la bride pour permettre l'introduction de la portion interne du flasque dans l'évidement autour des outils de compression en appui contre la périphérie de la bride.
Le flasque étant soumis à des sollicitations axiales lors de chocs sur les aubes par suite de l'ingestion de débris, qui sont reprises par l'anneau de retenue, il se produit des couples de cisaillement sur la bague du fait des écarts de diamètre entre l'alésage du pied et la bride. Ceci exige que l'anneau de retenue soit massif, tout en étant suffisamment souple pour permettre sa compression et son installation dans l'évidement. La fabrication de cette bague nécessite un usinage coûteux.
FR 2 812 906 a proposé un anneau de retenue modifié qui présente à la périphérie de sa face radiale externe un chanfrein qui permet la compression automatique de ladite bague lors du passage du pied du flasque au cours du montage. Ce pied comporte des encoches pour permettre l'introduction d'outils de compression de la bague pour le démontage. Cette bague est également massive et nécessite un usinage coûteux.
Il est à noter que la bague de retenue reste dans l'évidement lors du démontage du flasque pour réparation ou remplacement d'une aube par exemple. Cette bague est ainsi différente d'un circlips traditionnel que l'on expanse au moyen d'une pièce pour sa mise en place autour d'un arbre et qui se rétracte élastiquement dans une gorge ménagée à la périphérie de l'arbre.
Le but de l'invention est de proposer un système de rétention axial d'un flasque de disque de rotor qui soit simple à réaliser et peu coûteux et qui permette de faciliter le montage des pièces.
L'invention atteint son but par le fait que la bague est constituée par un jonc interposé axialement entre le pied du flasque et la bride, et dont la surface périphérique est en butée contre la base, ladite surface périphérique et ladite bride comportant en correspondance des encoches débouchant vers l'extérieur et destinées à recevoir des outils de compression dudit jonc qui s'escamotent dans le contour de la bride lors du montage ou du démontage dudit flasque.
Très avantageusement, la portion radialement intérieure du jonc loge dans une rainure ménagée derrière la bride.
Cette rainure a de préférence une section en U et le jonc présente des faces radiales opposées planes. La largeur axiale de la rainure est égale ou légèrement supérieure à l'épaisseur du jonc.
Le pied du flasque présente un alésage dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de la bride.
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 1 est une vue en perspective d'une partie d'un disque de rotor de turbomachine équipée d'un flasque de retenue d'aubes, ces aubes n'étant pas montrées sur cette figure par souci de clarté,
  • la figure 2 est une coupe selon un plan contenant l'axe de rotation du disque aubagé de la figure 1 ;
  • la figure 3 montre le positionnement du jonc avant la mise en place du flasque ; et
  • les figures 4 à 6 montrent les diverses étapes du montage du flasque.
Les dessins montrent un disque 1 de turbomachine qui comporte à sa périphérie une pluralité d'alvéoles 2 sensiblement axiales, destinées à recevoir des pieds d'aubes 3 qui s'étendent radialement vers l'extérieur. Ces aubes sont immobilisées axialement au moins sur une face 4 du disque 1 par un flasque annulaire 5 dont la portion 6 radialement intérieure loge dans un évidement annulaire 7 ménagé dans la face 4 et y est immobilisée par une bague de retenue qui, selon l'invention, se présente sous la forme d'un jonc 8 fendu.
Dans le présent mémoire, les termes "intérieur" et "extérieur" désignent une paroi ou une surface respectivement proche ou éloignée de l'axe de rotation du disque, et les termes "interne" et "externe" désignent une paroi ou une surface respectivement proche ou éloignée du plan médian du disque 1.
L'évidement annulaire 7 est délimité radialement à l'extérieur par une paroi 9 sensiblement cylindrique raccordée par une surface concave 10a une rainure annulaire 12, de section en U, disposée derrière une bride 13 qui s'étend radialement vers l'extérieur et dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre de l'épaulement 14 formé par la surface concave 10 et la face axiale interne de la rainure 12.
Dans l'exemple montré sur les dessins, la rainure 12 et la bride 13 émergent sur la face 4 du disque 3, mais cette disposition n'est pas obligatoire pour la mise en oeuvre de l'invention.
La portion 6 radialement intérieure du flasque 5 présente une base 15 qui s'étend dans l'évidement 7 et qui présente une surface périphérique 15a cylindrique qui est en appui contre la paroi cylindrique 9, ainsi qu'un pied 16 disposé sous la base 15 et qui s'étend radialement vers l'intérieur. Le diamètre de l'alésage 17 du pied 16 est sensiblement égal ou légèrement supérieur au diamètre de la bride 13, afin de permettre l'introduction de la portion 6 radialement intérieure du flasque 5 dans l'évidement 7 lors du montage, ou son extraction pour des besoins de réparation ou d'entretien des aubes 3. La face 18 externe du pied 16 est disposée dans un plan radial passant dans la rainure 12 au voisinage de l'épaulement 14. Cette face 18 se raccorde à la face radialement intérieure de la base 15, et forme avec cette dernière une feuillure 19.
Dans cette feuillure 19 loge la portion radialement extérieure du jonc 8, dont la portion radialement intérieure loge en partie dans la rainure 12.
Le jonc 8 présente deux faces axiales parallèles perpendiculaires à l'axe de rotation du disque 1, à savoir une face axiale externe 20 en appui contre la face interne de la bride 13 et une face axiale interne 21 en appui contre la face externe 18 du pied 16 et sa surface périphérique 22 est en appui contre la face radialement intérieure de la base 15.
Pour permettre le montage ou le démontage du flasque 5, le jonc 8 est rétracté dans la rainure 12 au moyen d'outils de compression. Comme on le voit clairement sur la figure 1, la bride 13 et la périphérie du jonc 8 présentent en correspondance une pluralité d'encoches 30a sur la bride 13 et 30b sur le jonc 8, dans lesquelles on positionne les griffes 25 des outils de compression, ces griffes étant dimensionnées de telle manière que, lorsque le jonc 8 est rétracté, les paroi délimitant les paires d'encoches 30a et 30b étant alignées, les griffes 25 s'escamotent dans le diamètre ou le contour de la bride 13 et sont alors positionnées dans le cylindre géométrique défini par l'alésage 17 du pied 16.
La profondeur de la rainure 7 est calculée pour permettre l'escamotage des griffes 25, lors de la compression du jonc 8.
Avant de mettre en place le flasque 5, on introduit le jonc 8 dans l'évidement 7, sa partie radialement intérieure étant de préférence dans la rainure 12, ainsi que cela est montré sur la figure 3. Les griffes 25 de l'outil de compression sont écartées vers l'extérieur et on les dispose dans les encoches 30b du jonc 8. On rapproche les griffes 25 vers l'axe de rotation du disque 1 par serrage, ce qui comprime le jonc 8 qui s'escamote dans la rainure 7.
Lorsque les griffes 25 sont en appui contre les encoches 30a de la bride 13, comme cela est montré sur la figure 4, on rapproche le flasque 5 du disque 1 et on fait passer le pied 16 au-dessus de la bride 13, du jonc 8 et des griffes 25. On plaque alors le flasque 5 contre la face axiale 4, en appliquant sur lui une pression axiale F puis on retire les griffes 25, comme cela est représenté par une flèche sur la figure 5. Le jonc 8 s'expanse alors et sa périphérie 22 vient en appui contre la base 15. On supprime la pression axiale F exercée sur le flasque 5, et le jonc 8 est alors comprimé entre le pied 16 et la bride 13, ainsi que cela est montré sur la figure 6. Le démontage du flasque 5 se fait selon le processus inverse.
Le diamètre de l'épaulement 14 peut être égal au diamètre de la bride 13. Mais avantageusement, le diamètre de l'épaulement 14 est au plus égal au diamètre du fond des encoches 30a de la bride 13. Cette disposition permet aux griffes 25 de s'étendre au-dessus de l'épaulement 14, lors de la compression du jonc 8 sans gêner le montage du flasque 5.
Le diamètre intérieur du jonc 8, non soumis à des contraintes, est de préférence inférieur au diamètre de l'épaulement 14, afin que le jonc 8 soit correctement positionné par rapport à la rainure lors de la mise en place des griffes 25 dans les encoches 30b du jonc 8.
Lorsque la rainure 7 émerge sur la face 4 du disque 1, la mise en place du jonc 8 sur le disque 8 est plus aisée.
Le jonc 8, qui se présente sous la forme d'une rondelle fendue, est facile à fabriquer et peu coûteux. En outre, le volume de l'évidement 7 peut être limité au maximum, ce qui renforce la périphérie du disque 1 qui, en général, est soumise à des forces centrifuges considérables.

Claims (7)

  1. Dispositif pour retenir un flasque annulaire (5) contre une face radiale (4) d'un disque de rotor (1), ledit disque présentant dans ladite face radiale un évidement annulaire (7) délimité par plusieurs parois dont l'une est formée par la face interne d'une bride (13) qui s'étend radialement vers l'extérieur, et ledit flasque (5) présentant, dans sa partie radialement intérieure, une base annulaire (15) en appui contre la paroi radialement extérieure (9) de l'évidement (7) et un pied (16) qui s'étend radialement vers l'intérieur dans l'évidement (7) à partir de la base (15), ledit dispositif comportant une bague de retenue annulaire fendue disposée dans l'évidement (7), cette bague ayant une première surface radiale en appui contre la face interne de la bride, une deuxième surface radiale en appui contre la face axialement externe du pied et une surface périphérique en butée contre ledit pied ou ladite base,
       caractérisé par le fait que la bague est constituée par un jonc (8) interposé axialement entre le pied (16) du flasque (5) et la bride (13), et dont la surface périphérique (22) est en butée contre la base (15), ladite surface périphérique (22) et ladite bride (13) comportant en correspondance des encoches (30a, 30b) débouchant radialement vers l'extérieur et destinées à recevoir des outils de compression (25) dudit jonc (8), qui s'escamotent dans le contour de ladite bride (13) lors du montage ou du démontage dudit flasque (5).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la portion radialement intérieure du jonc (8) loge dans une rainure (12) ménagée derrière la bride (13).
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la rainure (12) a une section en U.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le diamètre de l'épaulement (14) formé par la rainure (12) et la paroi (10) de la cavité (7) a un diamètre au plus égal au diamètre de la bride (13).
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le diamètre de l'épaulement (14) est au plus égal au diamètre du fond des encoches (30a) de la bride (13).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le jonc (8) présente des faces radiales opposées planes, et l'épaisseur du jonc (8) est au plus égale à la largeur de la rainure (7).
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le pied (16) du flasque (5) présente un alésage (17) dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de la bride (13).
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