FR2975449A1

FR2975449A1 - Dispositif de fixation d'une piece annulaire sur un arbre de turbomachine

Info

Publication number: FR2975449A1
Application number: FR1154304A
Authority: FR
Inventors: Christophe Perdrigeon; Philippe Gerard Edmond Joly
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-11-23
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: FR2975449B1

Abstract

Dispositif de fixation d'une pièce annulaire (112) sur un arbre (110) de turbomachine, cet arbre comportant une partie cylindrique de montage de la pièce et présentant un filetage interne, ou externe (116) respectivement, sur lequel est vissé un écrou (132) de serrage de la pièce sur l'arbre, caractérisé en ce que l'écrou comprend à son extrémité opposée à la pièce des moyens annulaires (154) d'appui radial sur une surface cylindrique externe, ou interne (156) respectivement, de l'arbre.

Description

Dispositif de fixation d'une pièce annulaire sur un arbre de turbomachine

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'une pièce annulaire sur un arbre de turbomachine. Dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, l'arbre du compresseur basse-pression comprend une partie d'extrémité amont cylindrique (partie mâle) qui est engagée coaxialement dans une partie cylindrique (partie femelle) d'un disque de soufflante. La partie cylindrique du disque de soufflante comprend des cannelures rectilignes internes engagées dans des cannelures rectilignes complémentaires de l'arbre du compresseur pour rendre l'arbre et le disque solidaires l'un de l'autre en rotation. La partie cylindrique de l'arbre de compresseur comprend au voisinage de son extrémité amont un filetage externe de vissage d'un écrou à filetage interne. Cet écrou est vissé depuis l'amont sur la partie cylindrique de l'arbre de compresseur et comprend à son extrémité aval des moyens d'appui axial sur le disque de soufflante pour le serrer axialement entre l'écrou et une butée axiale de l'arbre de compresseur. Des moyens de blocage en rotation de l'écrou vis-à-vis de l'arbre de compresseur sont prévus pour empêcher le desserrage de l'écrou en fonctionnement. En cas de perte d'une aube de soufflante, des efforts importants sont générés au niveau de l'arbre de compresseur et peuvent produire une ovalisation des parties cylindriques précitées du disque de soufflante et de l'arbre de compresseur. L'écrou n'est pas contraint de s'ovaliser avec l'arbre de compresseur et conserve donc une forme sensiblement cylindrique, ce qui se traduit par des désengagements locaux des filetages de l'écrou et de l'arbre du compresseur. Un ou plusieurs filets de l'écrou peuvent se désengager des filets correspondants de l'arbre de compresseur. Il existe donc un risque de desserrement de l'écrou et de perte de serrage de l'arbre et du disque.

2 L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. Elle propose à cet effet un dispositif de fixation d'une pièce annulaire sur un arbre de turbomachine, cet arbre comportant une partie cylindrique de montage de la pièce et présentant un filetage interne, ou externe respectivement, sur lequel est vissé un écrou de serrage de la pièce sur l'arbre, caractérisé en ce que l'écrou comprend à son extrémité opposée à la pièce des moyens annulaires d'appui radial sur une surface cylindrique externe, ou interne respectivement, de l'arbre.

Les moyens d'appui radial sur l'arbre de l'écrou selon l'invention contraignent l'écrou à suivre toutes les déformations radiales de l'arbre en fonctionnement, en particulier en cas de perte d'une aube de soufflante lorsque la pièce annulaire fixée sur l'arbre est un disque de soufflante. Il n'y a donc plus de risque de désengagement, même partiel, des filets de l'écrou de ceux de l'arbre, ce qui permet de maintenir le serrage et la fixation de la pièce même dans des cas extrêmes de perte d'une aube de soufflante. Dans le cas où l'écrou comporte un filetage interne, les moyens d'appui radial de l'écrou sont destinés à coopérer avec une surface cylindrique interne de l'arbre, et dans le cas où l'écrou comporte un filetage externe, les moyens d'appui radial de l'écrou sont destinés à coopérer avec une surface cylindrique externe de l'arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'écrou comprend à son extrémité opposée à la pièce une partie d'extrémité à section en C qui est destinée à être engagée sur un rebord cylindrique de l'arbre. L'écrou peut comprendre à son extrémité opposée à la pièce des crochets en C qui sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal de l'écrou et qui sont destinés à être engagés sur le rebord cylindrique de l'arbre. Dans le cas où l'arbre comporte un filetage externe, la patte radialement externe de chaque crochet forme des moyens d'appui radial vers l'extérieur sur une surface radialement interne de l'arbre. Dans le cas contraire où l'arbre comporte un filetage interne, la patte radialement interne de chaque crochet forme des moyens d'appui radial vers l'intérieur sur une surface radialement externe de l'arbre. Le rebord cylindrique précité de l'arbre peut comprendre des dents axiales. En position de montage et de serrage de l'écrou sur l'arbre, chaque crochet peut être situé dans un plan passant par une dent de l'arbre et par l'axe longitudinal de l'écrou. Avantageusement, un anneau de blocage en rotation de l'écrou vis-à-vis de l'arbre est engagé axialement à l'intérieur de l'écrou et comporte des saillies radiales engagées entre les crochets et les dents précités et coopérant par butée en direction circonférentielle avec ces crochets et ces dents. Les crochets de l'écrou comportent de préférence une gorge annulaire dans laquelle est monté un jonc fendu d'arrêt axial de l'anneau de blocage.

La pièce peut comporter des cannelures rectilignes engagées dans des cannelures rectilignes complémentaires de l'arbre pour solidariser en rotation l'arbre et la pièce. Dans un cas particulier de réalisation de l'invention, la pièce est un disque de soufflante ou un autre arbre de turbomachine ou un tourillon.

La présente invention concerne également un écrou pour un dispositif tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un filetage interne, ou externe respectivement, et une partie d'extrémité à section en C formant des moyens d'appui radial vers l'extérieur, ou vers l'intérieur respectivement.

L'invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif du type précité. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de fixation d'une pièce annulaire sur un arbre d'une turbomachine, selon la technique antérieure ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective du dispositif de fixation de la figure 1, vu de l'amont et de côté ; - la figure 3 est une demi-vue schématique en coupe axiale d'un dispositif de fixation d'une pièce annulaire sur un arbre d'une turbomachine, selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective du dispositif de fixation de la figure 3, vu de l'amont et de côté. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de fixation d'un disque 12 de soufflante sur un arbre 10 de compresseur basse-pression dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.

L'arbre 10 du compresseur comprend une partie d'extrémité amont 14 sensiblement cylindrique formant une partie mâle et comportant sur sa surface cylindrique externe un filetage amont 16, une butée axiale aval 18 et des cannelures rectilignes 20 situées entre le filetage 16 et la butée 18. Le disque 12 de la soufflante comprend une paroi cylindrique 22 dont l'extrémité amont est reliée par une paroi tronconique 24 à des moyens 26 de support d'aubes de soufflante (non visibles). La paroi cylindrique 22 du disque 12 forme une partie femelle et comporte sur sa surface cylindrique interne des cannelures rectilignes 28 destinées à être engagées dans les cannelures rectilignes 20 complémentaires de l'arbre 10 du compresseur pour rendre l'arbre 10 et le disque 12 solidaires l'un de l'autre en rotation. La paroi cylindrique 22 du disque 12 comprend à son extrémité aval des moyens 30 d'appui axial sur la butée 18 précitée de l'arbre 10 du compresseur.

Un écrou 32 à filetage interne est vissé depuis l'amont sur le filetage 16 de l'arbre 10 du compresseur et comprend à son extrémité aval des moyens d'appui sur l'extrémité amont de la paroi cylindrique 22 du disque 12. Le serrage de l'écrou 32 assure le serrage de la paroi cylindrique 22 du disque 12 entre l'écrou et la butée 18 du disque 12 et donc la fixation de l'arbre et du disque.

L'écrou 32 comporte à son extrémité amont des dents 34 qui s'étendent axialement vers l'amont et qui sont régulièrement espacées les unes des autres autour de l'axe longitudinal A de l'écrou (figure 2). L'arbre 10 du compresseur comporte des dents 36 similaires aux dents 34, ces dents 36 s'étendant axialement vers l'amont depuis l'extrémité amont de l'arbre et étant régulièrement espacées les unes des autres autour de l'axe A de telle façon à ce que les dents 34 de l'écrou se retrouvent en direction radiale en face des dents 36 de l'arbre (pour autoriser le montage d'un anneau 38 de blocage en rotation de l'écrou 32). En position de serrage de l'écrou 32, chaque dent 34 de l'écrou est située dans un plan passant par une dent de l'arbre 10 et par l'axe longitudinal A. Les dents 34 et 36 ont sensiblement la même étendue circonférentielle autour de l'axe A. L'anneau 38 de blocage en rotation de l'écrou 32 est engagé depuis l'amont à l'intérieur de l'écrou. Cet anneau 38 a un diamètre externe inférieur au diamètre interne des dents 34 de l'écrou pour permettre son engagement à l'intérieur des dents 34. L'anneau 38 comprend au moins une patte radiale externe 40 engagée entre deux dents 34 de l'écrou et au moins une patte radiale interne 42 engagée entre deux dents 36 de l'arbre 10. Les pattes 38 coopèrent par butée en direction circonférentielle avec les dents 34, 36, disposées de part et d'autre de ces pattes, pour bloquer en rotation l'écrou 32 vis-à-vis de l'arbre 10. Les dents 34 de l'écrou comprennent une gorge annulaire interne de logement d'un jonc d'arrêt annulaire 44 fendu. Ce jonc 44 prend appui axialement sur l'anneau 38 et l'empêche de se désengager de l'écrou 32 et de l'arbre 10.

Cette technologie présente un inconvénient décrit plus haut car, en cas de perte d'une aube de soufflante, des efforts importants sont générés au niveau de l'arbre 10 et peuvent produire une ovalisation de l'arbre 10 et du disque 12 et un désengagement partiel des filets de l'écrou 32 et de l'arbre 10. L'invention permet de remédier à ce problème grâce à un écrou qui comporte des moyens annulaires d'appui radial sur une surface cylindrique interne de l'arbre lorsque cet arbre porte un filetage externe et sur une surface cylindrique externe de l'arbre lorsque cet arbre porte un filetage interne. Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté aux figures 3 et 4, l'arbre 110 du compresseur diffère de celui décrit ci-dessus en ce que sa butée axiale 118 est située axialement entre son filetage externe 116 et ses cannelures rectilignes 120, et le disque 112 de soufflante diffère de celui des figures 1 et 2 en ce qu'il comprend en amont de ses cannelures 128 un rebord radial interne 150 destiné à être serré axialement entre la butée 118 précitée et l'écrou 132. La partie d'extrémité amont de l'écrou 132 a en section une forme en C et est formée de plusieurs crochets 152 en C régulièrement espacés les uns des autres autour de l'axe longitudinal A. Dans la position de montage représentée dans les dessins, les crochets 152 de l'écrou 132 sont engagés sur un rebord cylindrique amont de l'arbre 110. Les crochets 152 comprennent des pattes radialement internes 154 qui s'étendent axialement vers l'aval et sont destinées à glisser sur la surface cylindrique interne 156 de l'arbre 110 lors du vissage de l'écrou 132 sur l'arbre 110. Les pattes 154 des crochets 152 ont un diamètre externe qui est égal et de préférence légèrement inférieur au diamètre interne de la surface cylindrique 156 de l'arbre 110. En cas d'ovalisation de la partie cylindrique de l'arbre 110, les pattes 154 des crochets 152 prennent appui radialement sur le rebord cylindrique de l'arbre 110 et contraignent l'écrou à suivre les déformations radiales de l'arbre et donc à s'ovaliser également, ce qui empêche les filets de l'écrou de se désolidariser de ceux de l'arbre 110. Comme dans la technique antérieure, l'arbre 110 du compresseur comporte des dents 136 qui s'étendant axialement vers l'amont depuis l'extrémité amont de l'arbre et qui sont régulièrement espacées les unes des autres autour de l'axe A. En position de serrage de l'écrou 132, chaque crochet 152 de l'écrou 132 est situé dans un plan passant par une dent 136 de l'arbre 10 et par l'axe longitudinal A. Les crochets 152 et les dents 136 ont sensiblement la même étendue circonférentielle autour de l'axe A. Un anneau 138 de blocage en rotation est engagé depuis l'amont à l'intérieur de l'écrou 132, cet anneau 138 ayant un diamètre externe inférieur au diamètre interne des crochets 152 de l'écrou pour permettre son engagement à l'intérieur des crochets. L'anneau 138 comprend au moins une saillie radiale externe 140 engagée entre deux dents 136 de l'arbre 110 et deux pattes 154 de crochets 152 de l'écrou 132. La saillie 140 coopère par butée en direction circonférentielle avec les dents 136 et les crochets 152 disposés de part et d'autre de cette saillie, pour bloquer en rotation l'écrou 132 vis-à-vis de l'arbre 110.

Les pattes 154 des crochets 152 de l'écrou 132 comprennent une gorge annulaire interne de logement d'un jonc d'arrêt annulaire 144 fendu, ce jonc 144 prenant appui axialement sur l'anneau 138 et l'empêchant de se désengager de l'écrou 132 et de l'arbre 110. Dans une variante non représentée où l'écrou comporterait un filetage externe, les crochets de l'écrou comporteraient des pattes radialement externes destinées à entourer une surface cylindrique externe de l'arbre et à prendre appui radialement sur cette surface en cas d'ovalisation de l'arbre en fonctionnement.30

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de fixation d'une pièce annulaire (112) sur un arbre (110) de turbomachine, cet arbre comportant une partie cylindrique de montage de la pièce et présentant un filetage interne, ou externe (116) respectivement, sur lequel est vissé un écrou (132) de serrage de la pièce sur l'arbre, caractérisé en ce que l'écrou comprend à son extrémité opposée à la pièce des moyens annulaires (154) d'appui radial sur une surface cylindrique externe, ou interne (156) respectivement, de l'arbre.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écrou (132) comprend à son extrémité opposée à la pièce (112) une partie d'extrémité à section en C qui est destinée à être engagée sur un rebord cylindrique de l'arbre (110).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écrou (132) comprend à son extrémité opposée à la pièce (112) des crochets en C (152) qui sont régulièrement répartis autour de l'axe longitudinal (A) de l'écrou et qui sont destinés à être engagés sur un rebord cylindrique de l'arbre (110).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rebord cylindrique de l'arbre (110) comprend des dents axiales (136), et en ce qu'un anneau (138) de blocage en rotation de l'écrou vis-à-vis de l'arbre est engagé axialement à l'intérieur de l'écrou et comporte des saillies radiales (140) engagées entre les crochets (152) de l'écrou et les dents (136) de l'arbre et coopérant par butée en direction circonférentielle avec ces crochets et ces dents.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les crochets (152) de l'écrou (132) comportent une gorge annulaire dans laquelle est monté un jonc fendu (144) d'arrêt axial de l'anneau de blocage (138).
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'écrou (132) comporte un filetage interne et en ce que sesmoyens d'appui radial sont destinés à coopérer avec une surface cylindrique interne (156) de l'arbre (110).
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce (112) comporte des cannelures rectilignes (128) engagées dans des cannelures rectilignes (120) complémentaires de l'arbre (110).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce (112) est un disque de soufflante ou un autre arbre de turbomachine ou un tourillon.
9. Ecrou (132) pour un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filetage interne, ou externe respectivement, et une partie d'extrémité à section en C formant des moyens annulaires d'appui radial vers l'extérieur, ou vers l'intérieur respectivement.
10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8