FR2979670A1

FR2979670A1 - Split ring for clamping e.g. electric connectors of turboshaft engine of aircraft, has groove for receiving flanges of parts, where ring is brought from deployed position to retracted position for allowing passage of flanges to clamp parts

Info

Publication number: FR2979670A1
Application number: FR1157802A
Authority: FR
Inventors: Etienne Juchauld; Alain Auguste Jacques Foucault; Stephane Rousselin
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-03-08
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: FR2979670B1

Abstract

The ring (1) has an annular clamping groove opening radially towards outside and for receiving two annular flanges (20, 22) of two parts (14, 16) that exhibit a cylindrical or circular cross-section. The ring is designed such that the ring is brought from a deployed position to a retracted position by elastic deformation for allowing passage of the flanges to clamp the two parts. The groove is formed in V-shape or trapezoidal shape. The ring is made of steel such as A286 steel, 60SC7 steel or XC80 steel.

Description

ANNEAU ELASTIQUE FENDU DE SERRAGE DE DEUX PIECES DE TURBOMACHINE, COMPRENANT UNE GORGE DE SERRAGE ANNULAIRE OUVERTE RADIALEMENT VERS L'EXTERIEUR DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de serrage de pièces de turbomachine, de préférence pour aéronef. Elle concerne en particulier les dispositifs de serrage permettant de fixer deux brides 15 annulaires plaquées l'une contre l'autre, qui sont respectivement prévues sur les deux pièces à serrer. De tels dispositifs peuvent être employés pour assurer la fixation de nombreuses pièces de la turbomachine, comme par exemple des pièces de 20 connecteurs électriques, d'injecteurs, de doseurs, de filtres, de raccords mécaniques, de débitmètres, de pompes, etc. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De l'art antérieur, il est connu de 25 réaliser l'assemblage de pièces d'éléments de turbomachine à l'aide de dispositifs de serrage logés intérieurement dans les pièces. La localisation à l'intérieur de ces pièces peut être motivée par des raisons fonctionnelles, de sécurité, aérodynamiques, ou bien même esthétiques. Elle peut également être retenue pour assurer une fonction anti-vandalisme. Pour ce faire, ces dispositifs de serrage intérieurs peuvent prendre différentes formes, comme un assemblage fileté, la pose de goupilles, ou encore un système à baïonnette. Néanmoins, ces dispositifs de serrage existants sont perfectibles, en particulier en termes de coûts, de facilité de montage/démontage, d'étanchéité, de fiabilité et de résistance mécanique. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement aux inconvénients mentionnés ci-dessus, relatifs aux réalisations de l'art antérieur. The present invention relates to the field of clamping devices for turbomachine parts, preferably for aircraft. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION It relates in particular clamping devices for fixing two annular flanges pressed against each other, which are respectively provided on the two parts to be clamped. Such devices may be employed to secure many parts of the turbomachine, such as electrical connector parts, injectors, metering devices, filters, mechanical connectors, flow meters, pumps, etc. STATE OF THE PRIOR ART It is known from the prior art to assemble the parts of turbomachine elements by means of clamping devices housed internally in the parts. The location inside these parts can be motivated by functional, safety, aerodynamic, or even aesthetic reasons. It can also be selected to provide an anti-vandalism function. To do this, these internal clamping devices can take different forms, such as a threaded connection, the installation of pins, or a bayonet system. Nevertheless, these existing clamping devices are perfectible, particularly in terms of cost, ease of assembly / disassembly, sealing, reliability and mechanical strength. DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is therefore to remedy at least partially the disadvantages mentioned above, relating to the embodiments of the prior art.

Pour ce faire, l'invention a pour objet un anneau fendu de serrage de deux pièces de turbomachine, comprenant une gorge de serrage annulaire ouverte radialement vers l'extérieur et destinée à recevoir deux brides annulaires appartenant respectivement auxdites deux pièces, et conçu de manière à pouvoir être amené, par déformation élastique, d'une position déployée de serrage à une position rétractée permettant le passage des brides. L'invention est remarquable en ce qu'elle diminue le nombre de références en comparaison de celui requis pour les réalisations de l'art antérieur. Il en résulte une diminution des coûts, une baisse du temps de montage/démontage, ainsi qu'une plus grande facilité de mise en oeuvre. To do this, the subject of the invention is a split clamping ring of two turbomachine parts, comprising an annular clamping groove radially outwardly open and intended to receive two annular flanges respectively belonging to said two parts, and designed so it can be brought, by elastic deformation, from an extended clamping position to a retracted position permitting the passage of the flanges. The invention is remarkable in that it decreases the number of references in comparison with that required for the embodiments of the prior art. This results in a reduction in costs, a decrease in the assembly / disassembly time, and a greater ease of implementation.

De plus, en étant agencé à l'intérieur des pièces qu'il relie, l'anneau selon l'invention ne vient pas altérer l'esthétisme et/ou les performances aérodynamiques de celles-ci. Il présente par ailleurs un caractère imperdable et fiable, améliorant la qualité de la turbomachine. La fonction anti-vandalisme est également renforcée. En outre, lorsque la pression à l'intérieur des pièces assemblées est supérieure à la pression 10 extérieure, le différentiel de pression renforce également le serrage. Par ailleurs, l'anneau selon l'invention est également très satisfaisant pour assurer les fonctions d'étanchéité et de résistance mécanique. Il 15 permet également éventuellement une liberté de rotation entre les pièces assemblées, selon l'axe de l'anneau et des brides qu'il enserre. L'anneau selon l'invention présente donc deux extrémités circonférentielles en regard et à 20 distance l'une de l'autre, qui sont préférentiellement employées pour assurer le passage de la position déployée de serrage à la position rétractée, et inversement. En effet, le passage de la position déployée de serrage à la position rétractée s'effectue 25 de préférence en rapprochant les deux extrémités l'une de l'autre, par exemple à l'aide d'un outillage approprié. Le rapprochement des deux extrémités a pour conséquence que l'anneau se rétracte radialement, de manière élastique, pour présenter un diamètre moyen 30 plus faible que celui adopté en position déployée de serrage. Un simple relâchement de la contrainte appliquée permet de revenir automatiquement, par élasticité, à cette position déployée permettant le serrage des brides logées dans la gorge annulaire de serrage. Moreover, being arranged inside the parts that it connects, the ring according to the invention does not alter the aesthetics and / or the aerodynamic performance thereof. It also has a captive and reliable character, improving the quality of the turbomachine. The anti-vandalism function is also enhanced. In addition, when the pressure inside the assembled parts is greater than the outside pressure, the pressure differential also increases the clamping. Furthermore, the ring according to the invention is also very satisfactory for providing the functions of sealing and mechanical strength. It also possibly allows freedom of rotation between the assembled parts, along the axis of the ring and the flanges it encloses. The ring according to the invention therefore has two circumferential ends opposite and at a distance from one another, which are preferably used to ensure the passage from the extended clamping position to the retracted position, and vice versa. Indeed, the transition from the extended clamping position to the retracted position is preferably carried out by bringing the two ends together, for example by means of appropriate tools. The bringing together of the two ends has the consequence that the ring retracts radially, elastically, to have a mean diameter 30 lower than that adopted in the extended clamping position. A simple release of the applied stress makes it possible to return automatically, by elasticity, to this extended position allowing the clamping of the flanges housed in the annular clamping groove.

De préférence, ladite gorge de serrage présente une section en forme de V ou de trapèze. Quoi qu'il en soit, cette section est de forme complémentaire de celle des brides annulaires plaquées l'une contre l'autre, destinées à être logées serrées dans ladite gorge. De préférence, l'anneau est réalisé en acier, dont le choix est effectué en fonction de la géométrie et de l'application. Il peut s'agir d'un acier fortement allié, comme l'acier A286 (Z3CNT25), ou d'un acier plus indiqué pour les ressorts comme l'acier 60SC7 présentant une haute limite d'élasticité lui évitant de plastifier trop rapidement. Il peut encore s'agir d'un acier XC80. L'invention a également pour objet un ensemble pour turbomachine comprenant deux pièces assemblées entres elles par un anneau tel que décrit ci-dessus. Les pièces peuvent par exemple être des pièces de connecteurs électriques, d'injecteurs, de doseurs, de filtres, de raccords mécaniques, de débitmètres, de pompes. De préférence, les pièces à assembler présentent chacune une forme globale de révolution, d'axe correspondant à celui de leur bride de fixation. A titre d'exemple, les pièces peuvent être cylindriques de section circulaire. Preferably, said clamping groove has a V-shaped or trapezoidal section. In any case, this section is of complementary shape to that of the annular flanges pressed against each other, intended to be housed tightly in said groove. Preferably, the ring is made of steel, the choice of which is made according to the geometry and the application. It can be a high-alloy steel, such as steel A286 (Z3CNT25), or a steel more suitable for springs such as 60SC7 steel with a high yield strength that prevents it from laminating too quickly. It can still be an XC80 steel. The invention also relates to a turbomachine assembly comprising two parts assembled together by a ring as described above. The parts may for example be parts of electrical connectors, injectors, metering devices, filters, mechanical connectors, flow meters, pumps. Preferably, the parts to be assembled each have an overall shape of revolution, of axis corresponding to that of their fastening flange. By way of example, the parts may be cylindrical with a circular section.

Enfin, l'invention a pour objet une turbomachine d'aéronef comprenant au moins un tel ensemble. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en perspective d'un anneau fendu de serrage selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 représente une demi-vue en coupe axiale d'un ensemble pour turbomachine selon l'invention, incorporant l'anneau montré sur la figure 1 ; - les figures 3 et 4 montrent différentes étapes pour le montage de l'anneau ; - les figures 5 et 6 représentent des 20 alternatives de réalisation pour l'anneau fendu de serrage ; - la figure 7 représente une alternative de réalisation pour l'ensemble montré sur la figure 2 ; et - les figures 8 et 9 montrent des 25 applications privilégiées pour la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, il est représenté un anneau élastique fendu 1 selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, cet 30 anneau servant au serrage de deux pièces de turbomachine. L'anneau 1 est fendu de manière à présenter deux extrémités circonférentielles en regard et à distance l'une de l'autre. Ces extrémités 2 sont équipées de moyens permettant leur préhension, ici des trous traversants 4 s'étendant selon des axes parallèles à l'axe principal 6 de l'anneau. Ces trous 4 sont destinés à recevoir un outillage approprié, telle qu'une pince, pour pouvoir amener l'anneau 1 d'une position déployée de serrage 10 montrée sur la figure 1, à une position rétractée radialement dans laquelle les extrémités circonférentielles 2 sont rapprochées, de sorte que l'anneau présente un diamètre moyen plus faible. Le passage de l'une à l'autre des deux 15 positions précitées s'effectue par déformation élastique de l'anneau, qui est de préférence réalisé d'une seule pièce en acier, par exemple un acier à ressort comme A286 (Z3CNT25), 60SC7, ou encore XC80. Le retour à la position déployée de 20 serrage s'effectue en revanche en libérant la contrainte appliquée par la pince, par élasticité. L'anneau 1 présente une surface radialement externe conformée de manière à définir une gorge annulaire de serrage 10 ouverte radialement vers 25 l'extérieur. Cette gorge 10 est de section transversale en forme de V ou de trapèze, s'évasant radialement vers l'extérieur. En référence à présent à la figure 2, il est représenté un ensemble 12 de deux pièces 14, 16 30 d'un élément de turbomachine, assemblées entre elles par l'anneau 1. Ces deux pièces sont préférentiellement cylindriques de section circulaire, d'axes confondus avec l'axe 6 de l'anneau. Pour assurer leur assemblage, ces deux pièces présentent chacune une bride annulaire de fixation centrée sur l'axe 6, respectivement référencées 20, 22 sur la figure 2. La bride 20 est agencée à l'extrémité aval de la pièce amont 14, tandis que la bride 22 est agencée à l'extrémité amont de la pièce aval 16. Elles sont plaquées l'une contre l'autre selon un plan d'interface 24 agencé transversalement, et présentent également une périphérie conformée pour permettre un guidage radial 25 de l'une par rapport à l'autre. Les brides 20, 22 sont maintenues serrées l'une contre l'autre à l'aide de l'anneau 1, placé intérieurement par rapport aux pièces 14, 16 qu'il enserre. En effet, la gorge 10 reçoit les brides 20, 22 qui se projettent quant à elles radialement vers l'intérieur. L'association de ces deux brides présente une forme complémentaire de celle de la gorge 10, de sorte que le déplacement relatif des brides vers l'intérieur de la gorge accentue le serrage de ces brides 20, 22 l'une contre l'autre. Pour assurer le montage de la pièce 14 sur la pièce 16, celles-ci sont d'abord rapprochées axialement afin d'obtenir le contact et le centrage des brides 20, 22. Ensuite, comme cela a été schématisé sur la figure 3, les extrémités d'une pince 30 sont insérées dans les trous 4 des extrémités circonférentielles 2 de l'anneau, qui est amené en 30 position rétractée par déformation élastique résultant du rapprochement de ces extrémités 2. Dans cette position à diamètre réduit, l'anneau est déplacé axialement au droit des brides 20, 22 situées radialement vers l'extérieur, comme cela a été schématisé que la figure 4. En effet, dans cette position, l'anneau 1 présente un diamètre suffisamment faible pour autoriser le passage des brides selon la direction axiale. Le relâchement de la contrainte appliquée par la pince permet ensuite d'obtenir l'insertion des brides 20, 22 dans la gorge 10, lorsque l'anneau tend à retrouver sa positon déployée montrée sur la figure 2, du fait de l'élasticité. Grâce à la coopération de forme entre les brides 20, 22 et la gorge 10, les brides 20, 22 sont fermement serrées l'une contre l'autre selon la direction axiale 6. La figure 5 montre une alternative de réalisation pour l'anneau 1, dans laquelle le trou 4 de chaque extrémité circonférentielle 2 est réalisé à partir d'un rebord enroulé 34 issu de cette extrémité. Finally, the subject of the invention is an aircraft turbomachine comprising at least one such assembly. Other advantages and features of the invention will become apparent in the detailed non-limiting description below. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS This description will be made with reference to the appended drawings among which; - Figure 1 shows a perspective view of a split clamp ring according to a preferred embodiment of the present invention; FIG. 2 represents a half-view in axial section of a turbomachine assembly according to the invention, incorporating the ring shown in FIG. 1; - Figures 3 and 4 show different steps for mounting the ring; FIGS. 5 and 6 show alternative embodiments for the split clamping ring; FIG. 7 represents an alternative embodiment for the assembly shown in FIG. 2; and Figures 8 and 9 show preferred applications for the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS With reference to FIG. 1, there is shown a split elastic ring 1 according to a preferred embodiment of the present invention, this ring serving for clamping two turbomachine parts. The ring 1 is split so as to have two circumferential ends opposite and at a distance from one another. These ends 2 are equipped with means for their gripping, here through holes 4 extending along axes parallel to the main axis 6 of the ring. These holes 4 are intended to receive a suitable tool, such as a clamp, to be able to bring the ring 1 from an extended clamping position 10 shown in FIG. 1 to a radially retracted position in which the circumferential ends 2 are close together, so that the ring has a smaller average diameter. The passage from one to the other of the two aforementioned positions is effected by elastic deformation of the ring, which is preferably made of a single piece of steel, for example a spring steel such as A286 (Z3CNT25). , 60SC7, or XC80. The return to the extended clamping position is effected by releasing the stress applied by the clamp, by elasticity. Ring 1 has a radially outer surface shaped to define an annular clamping groove 10 open radially outwardly. This groove 10 is of V-shaped cross-section or trapezium, flaring radially outwardly. Referring now to Figure 2, there is shown an assembly 12 of two parts 14, 16 30 of a turbomachine element, assembled together by the ring 1. These two parts are preferably cylindrical circular section, axes coinciding with the axis 6 of the ring. To ensure their assembly, these two parts each have an annular fixing flange centered on the axis 6, respectively referenced 20, 22 in Figure 2. The flange 20 is arranged at the downstream end of the upstream part 14, while the flange 22 is arranged at the upstream end of the downstream part 16. They are pressed against each other in an interface plane 24 arranged transversely, and also have a periphery shaped to allow radial guidance 25 one with respect to the other. The flanges 20, 22 are held tight against each other by means of the ring 1, placed internally with respect to the parts 14, 16 which it encloses. Indeed, the groove 10 receives the flanges 20, 22 projecting radially inwardly. The combination of these two flanges has a shape complementary to that of the groove 10, so that the relative displacement of the flanges towards the inside of the groove accentuates the tightening of these flanges 20, 22 against each other. To ensure the assembly of the part 14 on the part 16, they are first brought together axially in order to obtain the contact and the centering of the flanges 20, 22. Then, as shown schematically in FIG. ends of a clamp 30 are inserted into the holes 4 of the circumferential ends 2 of the ring, which is brought into the retracted position by elastic deformation resulting from the approximation of these ends 2. In this reduced diameter position, the ring is displaced axially to the right of the flanges 20, 22 located radially outwardly, as has been shown schematically as in FIG. 4. Indeed, in this position, the ring 1 has a sufficiently small diameter to allow the passage of the flanges according to the axial direction. Releasing the stress applied by the clamp then makes it possible to obtain the insertion of the flanges 20, 22 into the groove 10, when the ring tends to return to its deployed position shown in FIG. 2, because of the elasticity. Thanks to the shape cooperation between the flanges 20, 22 and the groove 10, the flanges 20, 22 are firmly clamped against each other in the axial direction 6. FIG. 5 shows an alternative embodiment for the ring 1, in which the hole 4 of each circumferential end 2 is made from a wound rim 34 issuing from this end.

La figure 6 montre que le fond de la gorge 10 peut être revêtu d'une couche 36 d'un matériau d'amortissement de vibrations, tandis que la figure 7 montre qu'au niveau du plan d'interface 24 entre les brides 20, 22, il peut être logé un joint d'étanchéité 40 centré sur l'axe de l'anneau 1, de manière à assurer l'étanchéité entre les deux pièces. Sur la figure 8, il est représenté une première application pour la présente invention. Il s'agit de serrer deux pièces 14, 16 d'un connecteur électrique 100 pour turbomachine à l'aide de l'anneau 1. La pièce 14 peut être le corps du connecteur, tandis que la pièce 16 peut être une bague de serrage à rotation libre, autorisée par la rotation de sa bride 22 dans la gorge 10 de l'anneau, selon l'axe 6. Sur la figure 9, il est représenté une 5 seconde application pour la présente invention. Il s'agit de serrer deux pièces 14, 16 d'un injecteur hydraulique 200 pour turbomachine à l'aide de l'anneau 1. Les pièces 14, 16 constituent ici deux tronçons cylindriques du corps extérieur d'injecteur, assemblées 10 par l'anneau 1. Ici également, au besoin, les brides 20, 22 peuvent être pivotées dans la gorge 10 selon l'axe 6, notamment dans le but d'appliquer un calage angulaire particulier à la pièce terminale 16, par exemple pour modifier l'orientation / la puissance du 15 jet 46. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 20 FIG. 6 shows that the bottom of the groove 10 may be coated with a layer 36 of a vibration damping material, while FIG. 7 shows that at the level of the interface plane 24 between the flanges 20, 22, it can be housed a seal 40 centered on the axis of the ring 1, so as to seal between the two parts. In Figure 8, there is shown a first application for the present invention. This involves tightening two pieces 14, 16 of an electrical connector 100 for a turbomachine using the ring 1. The part 14 can be the body of the connector, while the part 16 can be a clamping ring. free rotation, permitted by the rotation of its flange 22 in the groove 10 of the ring, along the axis 6. In Figure 9, there is shown a second application for the present invention. This involves clamping two parts 14, 16 of a hydraulic injector 200 for a turbomachine using the ring 1. The parts 14, 16 here constitute two cylindrical sections of the outer injector body, assembled 10 Ring 1. Here again, if necessary, the flanges 20, 22 can be pivoted in the groove 10 along the axis 6, in particular for the purpose of applying a particular angular setting to the end piece 16, for example to modify the The orientation / power of the jet 46. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the invention which has just been described, only by way of non-limiting examples. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Split ring (1) for clamping two turbomachine parts (14, 16), characterized in that it comprises an annular clamping groove (10) open radially outwards and intended to receive two annular flanges (20, 22) belonging respectively to said two parts, and in that it is designed so that it can be moved by elastic deformation from an extended clamping position to a retracted position permitting the passage of the flanges.

2. Ring according to claim 1, characterized in that said clamping groove (10) has a section V-shaped or trapezoidal.

3. Ring according to claim 1 or claim 2, characterized in that it is made of steel. 20

4. assembly (12) for turbomachine comprising two parts (14, 16) joined together by a ring (1) according to any one of the preceding claims. 25

5. An assembly according to claim 4, characterized in that it is an integral part of an electrical connector, an injector, a metering device, a filter, a mechanical connection, a flowmeter, 30 or a pump.

6. Aircraft turbomachine (1) comprising at least one assembly (12) according to claim 4 or claim 5.5