FR2832179A1

FR2832179A1 - Rotary machine stator section has series of rings with springs for blade roots and axial positioning pins

Info

Publication number: FR2832179A1
Application number: FR0114691A
Authority: FR
Inventors: Pierre Yves Bailleul; Sebastien Goux; Rene Lefloch; Patrice Mazzotta; Gabrijel Radeljak; Dominique Raulin; Alain Repussard; Basilio Michel San
Original assignee: SNECMA Moteurs SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2001-11-14
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2003-05-16
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: FR2832179B1

Abstract

The machine stator section, especially for a stage with rectifier blades (21, 22) and cavities (19, 20) for blade roots, is made up of a series of rings (12, 13, 14), with the blade roots (23) fixed in the cavities by axial expansion springs (26) and regulated by axial positioning pins (29). The rings can be complete or in concentric sections, and they are fitted separately round the rotor and joined together by fastenings (18) through flanges (15, 16).

Description

STATOR D'UNE MACHINE ET PROCEDES DE MONTAGE ET
DEMONTAGE. MACHINE STATOR AND ASSEMBLY METHODS AND
REMOVAL.

DESCRIPTION
On décrira ici un stator d'une machine ainsi que des procédés de montage et démontage particuliers qu'il permet. DESCRIPTION
We will describe here a stator of a machine as well as specific assembly and disassembly methods that it allows.

Le domaine de cette invention est les machines tournantes où le stator porte des étages d'aubes fixes, dites de redresseur, qui alternent avec des étages circulaires d'aubes mobiles d'un rotor. Le montage et le démontage de telles machines sont généralement compliqués en raison de l'imbrication des étages d'aubes, ce qui rend les opérations d'entretien particulièrement longues et onéreuses. C'est pourquoi, dans la structure de stator illustrée à la figure 1, le carter extérieur du stator comprend deux demi-coquilles 1 (une seule est représentée, l'autre étant semblable et symétrique) jointes entre elles par des brides plates 2 et qui portent des rainures 3 en demi-cercle dans lesquels des secteurs angulaires 4 des étages redresseurs 5 sont glissés. Il convient d'arrêter les, mouvements des secteurs angulaires 4 glissant dans les rainures 3, ce qu'on obtient en disposant une barrette 6 devant les rainures 3 à la jonction des demicoquilles 1, entre des brides 2 jointives, afin de barrer la route aux secteurs angulaires 4. The field of this invention is rotary machines where the stator carries stages of fixed vanes, called rectifier, which alternate with circular stages of mobile blades of a rotor. The assembly and disassembly of such machines is generally complicated due to the nesting of the blade stages, which makes maintenance operations particularly long and expensive. This is why, in the stator structure illustrated in FIG. 1, the external casing of the stator comprises two half-shells 1 (only one is shown, the other being similar and symmetrical) joined together by flat flanges 2 and which carry grooves 3 in a semicircle in which angular sectors 4 of the rectifier stages 5 are slid. It is necessary to stop the movements of the angular sectors 4 sliding in the grooves 3, which is obtained by placing a bar 6 in front of the grooves 3 at the junction of the half-shells 1, between flanges 2 contiguous, in order to block the road to the angular sectors 4.

Le démontage de ce stator particulier est très facile puisqu'il suffit de déboulonner les brides 2 et d'écarter les demi-coquilles 1 par un simple mouvement radial. Les secteurs angulaires 4 peuvent The disassembly of this particular stator is very easy since it suffices to unbolt the flanges 2 and to separate the half-shells 1 by a simple radial movement. The angular sectors 4 can

aussi être extraits sans difficulté des rainures 3, et les aubes du rotor sont complètement exposées. On rencontre toutefois l'inconvénient que l'assemblage des demi-coquilles 1 n'est pas très précis et impose de laisser des jeux de quelques centièmes ou quelques dixièmes de millimètres supplémentaires dans la machine, ce qui réduit ses performances en produisant des fuites de gaz. On peut aussi relever que la barrette 6 ne produit qu'un arrêt d'ensemble des étages d'aubes de redresseurs 5, qui n'empêche pas les secteurs angulaires 4 de jouer et de produire des vibrations. C'est pourquoi d'autres constructions du stator retiennent aussi l'intérêt. also be easily extracted from the grooves 3, and the rotor blades are fully exposed. However, there is the drawback that the assembly of the half-shells 1 is not very precise and requires leaving clearances of a few hundredths or a few tenths of a millimeter in the machine, which reduces its performance by producing leaks of gas. It can also be noted that the bar 6 only produces an overall stop of the stages of rectifier blades 5, which does not prevent the angular sectors 4 from playing and producing vibrations. This is why other constructions of the stator also hold interest.

L'une d'entre elles, qui n'est pas illustrée ici, comprend un carter dit en chaussette, c'est-à-dire qui s'étend sur un anneau complet, et où les secteurs angulaires des étages redresseurs sont accrochés au carter par des boulons traversant le carter et accessibles de l'extérieur, sans être retenus dans des rainures. Le carter présente une rigidité plus grande que dans la solution précédente puisqu'il est d'un bloc, mais le montage et le démontage sont particulièrement compliqués. One of them, which is not illustrated here, comprises a so-called sock casing, that is to say which extends over a complete ring, and where the angular sectors of the rectifier stages are hooked to the housing by bolts passing through the housing and accessible from the outside, without being retained in grooves. The casing has greater rigidity than in the previous solution since it is of a block, but the assembly and disassembly are particularly complicated.

L'invention exposée ici a en commun avec cette conception que le carter n'est pas composé de demi-coquilles s'étendant sur des moitiés de cercles ; elle s'en distingue par de nombreux points importants, et en particulier en ce qu'on y retrouve le logement des secteurs angulaires des étages redresseurs dans des rainures où ils glissent. Elle concilie donc la The invention presented here has in common with this concept that the casing is not composed of half-shells extending over halves of circles; it differs therefrom by many important points, and in particular in that there is the housing of the angular sectors of the rectifier stages in grooves where they slide. It therefore reconciles

facilité de montage des étages redresseurs et la rigidité du stator. ease of assembly of the rectifier stages and the rigidity of the stator.

Son originalité majeure, d'après les deux conceptions antérieures mentionnées, consiste en ce que le carter est divisé en viroles successives jointives devant les rainures et les divisant, ce qui permet d'accéder aux étages de redresseurs de l'extérieur après avoir séparé les viroles par un mouvement d'écartement dans l'axe de la machine. Les pieds des aubes des étages redresseurs sont calés dans les rainures par des ressorts dont l'expansion est dans l'axe du stator et qui assurent donc qu'aucun jeu latéral des étages redresseurs dans les rainures ne subsiste quand les viroles sont montées ; des pions d'orientation radiale pointent dans les rainures pour arrêter les mouvements de glissement des secteurs angulaires dans les rainures, en remplacement de la barrette 6 imparfaite. Bien entendu, les viroles portent des moyens de liaison tels que des brides qui permettent de les boulonner mutuellement. Its major originality, according to the two previous designs mentioned, consists in that the casing is divided into successive ferrules contiguous in front of the grooves and dividing them, which gives access to the rectifier stages from the outside after having separated the ferrules by a spreading movement in the axis of the machine. The feet of the blades of the rectifier stages are wedged in the grooves by springs whose expansion is in the axis of the stator and which therefore ensure that no lateral play of the rectifier stages in the grooves remains when the ferrules are mounted; radially oriented pins point in the grooves to stop the sliding movements of the angular sectors in the grooves, replacing the imperfect bar 6. Of course, the ferrules carry connecting means such as flanges which allow them to be bolted to each other.

Il est avantageux et normal que les viroles s'étendent sur des anneaux complets. It is advantageous and normal for the ferrules to extend over complete rings.

D'autres aspects, détails et caractères de l'invention seront maintenant décrits au moyen des figures suivantes : - la figure 1, déjà décrite, illustre un carter de stator : - la figure 2 illustre un carter de stator d'après l'invention, et les figures 3 à 5 illustrent des étapes de son montage. Other aspects, details and characters of the invention will now be described by means of the following figures: - Figure 1, already described, illustrates a stator housing: - Figure 2 illustrates a stator housing according to the invention , and Figures 3 to 5 illustrate stages of its assembly.

A la figure 2, on voit que le stator comprend une enveloppe 10 extérieure porteuse du carter 11, qui se compose ici d'une virole avant 12, une virole arrière 13 et un anneau amortisseur 14 (constituant une troisième virole au sens de l'invention) ; les viroles 12 et 13 sont jointes et boulonnées entre elles par des paires de brides 15, la virole arrière 13 et l'anneau amortisseur 14 par des paires de brides 16, et l'anneau amortisseur 14 à l'enveloppe 10 par des paires de brides 17 ; les boulons de jonction portent la référence générale 18. In FIG. 2, it can be seen that the stator comprises an outer casing 10 carrying the casing 11, which here consists of a front ferrule 12, a rear ferrule 13 and a damping ring 14 (constituting a third ferrule within the meaning of invention); the ferrules 12 and 13 are joined and bolted together by pairs of flanges 15, the rear ferrule 13 and the damping ring 14 by pairs of flanges 16, and the damping ring 14 to the casing 10 by pairs of flanges 17; the connecting bolts have the general reference 18.

Sous les paires de brides 15 et 16 s'étendent des rainures 19 et 20 orientées vers l'intérieur du stator et que divisent la virole arrière 13 et, respectivement, la virole avant 12 et l'anneau amortisseur 14. Les rainures 19 et 20 ressemblent à celles de la conception de la figure 1 et elles servent de même à retenir deux étages redresseurs 21 et 22 dont les pieds 23 y sont logés de la façon que voici. Ils comprennent un crochet 24 à l'arrière, dirigé d'abord vers l'arrière puis vers l'extérieur et qui pénètre dans une feuillure 25 occupée par un ressort 26 circulaire et de forme ondulée, qui presse sur une face arrière que le crochet 24 lui présente et repousse donc le pied 23 vers l'avant ; et un crochet 27 à l'avant, recourbé vers l'avant et qui pénètre dans une feuillure 28 de l'élément voisin du carter. Ce crochet 27 est entaillé pour reçevoir un pion 29 enfoncé dans un perçage 30 de cet élément du carter mais qui en sort en pointant vers l'arrière. Le pion 29 s'oppose à la rotation du secteur angulaire de l'étage redresseur 21 Under the pairs of flanges 15 and 16 extend grooves 19 and 20 oriented towards the inside of the stator and which divide the rear ferrule 13 and, respectively, the front ferrule 12 and the damping ring 14. The grooves 19 and 20 resemble those of the design in FIG. 1 and they likewise serve to retain two rectifier stages 21 and 22, the feet 23 of which are housed therein as follows. They include a hook 24 at the rear, directed first towards the rear then towards the outside and which penetrates into a rebate 25 occupied by a circular spring 26 and of wavy shape, which presses on a rear face than the hook 24 presents him and therefore pushes the foot 23 forward; and a hook 27 at the front, curved forward and which penetrates into a rebate 28 of the neighboring element of the casing. This hook 27 is notched in order to receive a pin 29 inserted in a bore 30 of this element of the casing but which emerges therefrom pointing backwards. The pin 29 opposes the rotation of the angular sector of the rectifier stage 21

ou 22 dans lequel il pénètre ; il peut être prévu avantageusement à autant d'exemplaires qu'il n'y a de secteurs redresseurs. or 22 into which it enters; it can advantageously be provided for as many copies as there are rectifier sectors.

Avant de passer à une description du procédé de montage ou de démontage du stator, on mentionnera que la virole arrière 13 et l'anneau amortisseur 14 présentent chacun, autour de la feuillure 25 qu'ils portent, une lèvre 31 la délimitant par l'extérieur et présentant localement une entaille 32 un peu plus large que les secteurs angulaires de redresseurs, et que cette lèvre 31 sert aussi à soutenir l'élément de carter situé en avant, près de sa bride de liaison 15 ou 16, en s'ajustant dans une portion concentrique de cet élément. Enfin, la virole avant 12 comprend une nervure 33 à l'avant dont l'extrémité est recourbée pour s'appuyer sur un crochet 34 de l'enveloppe extérieure 10. Before going on to a description of the method of assembling or disassembling the stator, it will be mentioned that the rear ferrule 13 and the damping ring 14 each have, around the rebate 25 which they carry, a lip 31 delimiting it by the exterior and locally having a notch 32 slightly wider than the angular sectors of rectifiers, and that this lip 31 also serves to support the casing element located in front, near its connecting flange 15 or 16, by adjusting in a concentric portion of this element. Finally, the front ferrule 12 comprises a rib 33 at the front, the end of which is curved to rest on a hook 34 of the outer casing 10.

Passons à la figure 3, qui représente la portion correspondante de la machine à l'état démonté, l'enveloppe 10 ayant été retirée : les viroles 12 et 13 et l'anneau amortisseur 14 sont placés autour d'un rotor 35 de la machine, au moyen d'outillages d'un genre usuel dans cette technique, portant la référence générale 36 et comprenant des mandrins ou anneaux de support suspendus à un bâti fixe et des doigts d'accrochage. Le rotor 35 porte des étages d'aubes mobiles 37,38 et 39 successifs entre lesquels les étages de redresseurs doivent s'intercaler. Les éléments du carter 11 comportent des surfaces 40 de confinement de la veine des gaz, venant normalement devant les étages d'aubes mobiles 37 à 39, mais qui ne Let us pass to FIG. 3, which represents the corresponding portion of the machine in the disassembled state, the casing 10 having been removed: the ferrules 12 and 13 and the damping ring 14 are placed around a rotor 35 of the machine , by means of tools of a type customary in this technique, bearing the general reference 36 and comprising mandrels or support rings suspended from a fixed frame and hooking fingers. The rotor 35 carries successive stages of movable blades 37, 38 and 39 between which the stages of rectifiers must be inserted. The elements of the casing 11 comprise surfaces 40 for confining the gas flow, normally coming in front of the stages of movable blades 37 to 39, but which do not

sont pas encore à leur position définitive, les viroles 12 et 13 étant fortement déplacées vers l'avant, alors que l'anneau amortisseur 14 est légèrement déplacé vers l'arrière. are not yet in their final position, the ferrules 12 and 13 being greatly displaced towards the front, while the damping ring 14 is slightly displaced towards the rear.

La première étape du montage consiste à introduire l'étage redresseur arrière 22 à sa place, entre les étages d'aubes utiles 38 et 39, par un mouvement centripète de ses secteurs angulaires en les faisant passer successivement par l'entaille 32, après quoi ils sont déplacés angulairement le long de la feuillure 25. Comme il est usuel, ils sont déplacés d'un demi-secteur quand le dernier a été installé de façon qu'aucun ne s'étende complètement devant l'entaille 32. Quand l'étage redresseur arrière 22 a été complètement monté, la virole arrière 13 peut être reculée pour insérer les crochets 27 dans la feuillure 28, et venir s'appuyer sur la lèvre 31 : cet état est représenté à la figure 4. On voit que les viroles 12 et 13 sont alors fortement écartées, ce qui permet de glisser les éléments de l'étage redresseur avant 21 entre elles de la même façon que pour l'étage 22, entre les étages d'aubes mobiles 37 et 38. La virole avant 12 est ensuite reculée, et l'anneau amortisseur 14 avancé, ce qui permet de joindre complètement les éléments du carter par le contact des paires de brides 15 et 16. L'enveloppe extérieure 10 peut alors être installée. On constate qu'il est assez facile d'atteindre les étages de redresseurs 21 et 22 ou les aubes mobiles 37,38 et 39 sans devoir démonter l'ensemble du carter, et que l'assemblage est rigide et précis. Le démontage se ferait aussi facilement par des opérations inverses : The first stage of assembly consists in introducing the rear rectifier stage 22 in its place, between the stages of useful blades 38 and 39, by a centripetal movement of its angular sectors by passing them successively through the notch 32, after which they are angularly displaced along the rebate 25. As is usual, they are displaced by a half-sector when the latter has been installed so that none of them extends completely in front of the notch 32. When the rear rectifier stage 22 has been completely assembled, the rear ferrule 13 can be moved back to insert the hooks 27 into the rebate 28, and come to rest on the lip 31: this state is shown in FIG. 4. It can be seen that the ferrules 12 and 13 are then greatly separated, which allows the elements of the front rectifier stage 21 to be slid between them in the same way as for stage 22, between the stages of movable blades 37 and 38. The front ferrule 12 is then re abutment, and the shock absorber ring 14 advanced, which allows to completely join the elements of the housing by the contact of the pairs of flanges 15 and 16. The outer casing 10 can then be installed. It can be seen that it is fairly easy to reach the stages of rectifiers 21 and 22 or the movable vanes 37, 38 and 39 without having to dismantle the entire casing, and that the assembly is rigid and precise. Disassembly would also be done easily by reverse operations:

il consisterait à disjoindre les viroles et à les séparer par un mouvement axial dans la machine, à sortir les secteurs angulaires redresseurs des rainures et à les entraîner d'un mouvement radial entre les viroles. it would consist of disjoining the ferrules and separating them by an axial movement in the machine, removing the angular straightening sectors from the grooves and driving them in a radial movement between the ferrules.

Claims

1. End stator of a machine, comprising a casing and stages of stator vanes (21, 22) housed by feet in respective grooves (19, 20) of the stator and composed of angular rectifier sectors, the stages of blades (37, 38, 39) of rectifier alternating with stages of blades of a rotor, characterized in that the stator is divided (12, 13, 14) into successive ferrules contiguous in front of the grooves, the feet (23) stator vanes are wedged in the grooves by springs (26) of axial expansion in the stator, pins (29) of axial orientation in the stator point in the grooves by stopping the angular rectifier sectors, and the ferrules carry flanges (15,16) for mutual connection.

2) end stator of a machine according to claim 1, characterized in that the ferrules extend over complete rings.

3) end stator of a machine according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the ferrules comprise concentric portions (31) of mutual support.

4) A method of mounting a stator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it consists in placing the ferrules (12, 13, 14) separately around the rotor, in radially introducing the angular rectifier sectors between the ferrules, to join the ferrules by an axial movement in the machine and to clamp them when the stages

stator vanes were assembled in the grooves.

5) A method of dismantling a stator according to any one of claims 1 and 3, characterized in that it consists in disjoining the ferrules and in separating them by an axial movement in the machine, in removing the angular rectifier sectors from grooves and to drive them in a radial movement between the ferrules.