FR3007070A1

FR3007070A1 - Ensemble pour turbomachine

Info

Publication number: FR3007070A1
Application number: FR1355451A
Authority: FR
Inventors: Romain Lagarde; Francois Jean Comin; Julien Meyer
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-19
Anticipated expiration: 2033-06-12
Also published as: GB2517048A; FR3007070B1; US20140369784A1; GB2517048B; US9574600B2; GB201410177D0

Abstract

L'invention concerne un ensemble pour turbomachine, comportant un écrou (64) vissé sur une partie d'extrémité d'un arbre tubulaire (60) et un organe (86) de verrouillage de l'écrou (64) sur l'arbre (60), ledit organe (86) comportant des moyens (90, 78) de couplage en rotation à l'écrou (64) et des moyens (92, 68) de couplage en rotation à l'arbre (60), ledit organe (86) étant mobile entre une position de couplage en rotation de l'écrou (64) par rapport à l'arbre (60), et une position de libération de l'écrou (64) par rapport à l'arbre (60). L'écrou (64) comporte un logement (72) dans lequel ledit organe (86) est apte à être maintenu, dans sa position de libération.

Description

Ensemble pour turbomachine La présente invention concerne un ensemble pour turbomachine, comportant un écrou vissé sur une partie d'extrémité d'un arbre tubulaire et un organe de verrouillage de l'écrou sur l'arbre, ainsi qu'une turbomachine comportant un tel ensemble. Une turbomachine comprend classiquement un compresseur haute pression agencé dans une turbomachine entre un compresseur basse pression amont et une chambre de combustion. Ce compresseur comprend une pluralité de rangées d'aubes mobiles portées par un arbre tubulaire du compresseur haute pression lequel comprend une portée cylindrique portant un palier de guidage en rotation de l'arbre. Un organe de blocage est inséré à l'intérieur de l'arbre et comprend un épaulement radial venant en appui vers l'amont sur un épaulement correspondant de l'arbre. Cet organe de blocage comprend à son extrémité amont une partie filetée en saillie axialement vers l'amont par rapport à l'extrémité amont de l'arbre et sur laquelle est vissé un anneau de support de léchettes d'étanchéité. Ledit organe est bloqué en rotation et axialement vers l'aval par un anneau d'arrêt ou de verrouillage, inséré depuis l'aval à l'intérieur de l'arbre. Cet anneau comprend une paroi cylindrique portant extérieurement des cannelures engagées axialement dans des cannelures correspondantes de la surface interne de l'arbre et des doigts s'étendant vers l'amont engagés dans des encoches de l'extrémité aval de l'organe de blocage. Des languettes élastiquement déformables s'étendent vers l'aval depuis l'extrémité aval de la paroi cylindrique et comprennent chacune à leur extrémité aval un rebord, en saillie radialement vers l'extérieur, engagé dans des encoches de l'arbre. Avec un tel montage, l'organe de blocage est ainsi bloqué en rotation et en déplacement axial sur l'arbre. Le démontage est réalisé en appliquant un effort de flexion radialement vers l'intérieur aux extrémités aval des languettes de manière à désengager les rebords des languettes des encoches de l'arbre, afin de retirer complètement l'anneau de verrouillage. Ceci permet une translation vers l'aval de l'organe de blocage et son démontage, après dévissage du support de léchettes.

Lors d'un tel démontage, il existe un risque de perte de l'anneau de verrouillage. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un ensemble pour turbomachine, comportant un écrou vissé sur une partie d'extrémité d'un arbre tubulaire et un organe de verrouillage de l'écrou sur l'arbre, ledit organe comportant des moyens de couplage en rotation à l'écrou et des moyens de couplage en rotation à l'arbre, ledit organe étant mobile entre une position de couplage en rotation de l'écrou par rapport à l'arbre, et une position de libération de l'écrou par rapport à l'arbre, caractérisé en ce que l'écrou comporte un logement dans lequel ledit organe est apte à être maintenu, dans sa position de libération. De cette manière, lorsque l'on souhaite dévisser l'écrou de l'arbre, il convient de déplacer l'organe de déverrouillage et l'amener dans le logement précité, où il sera maintenu dans sa position de libération. Il n'existe donc plus de risque de perte de l'organe de verrouillage lors du dévissage de l'écrou. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de verrouillage comporte une partie déformable élastiquement et s'étendant circonférentiellement, ledit logement de l'écrou étant formé par au moins une première gorge apte à recevoir la partie circonférentielle de l'organe de verrouillage lorsqu'il est dans sa position de libération. Dans un tel cas, l'écrou peut comporter une seconde gorge, décalée axialement de la première gorge et apte à recevoir la partie circonférentielle de l'organe de verrouillage lorsqu'il est dans sa position de couplage en rotation.

Les gorges définissent ainsi des positions stables de l'organe de verrouillage, facilement identifiables par un opérateur, aussi bien au toucher qu'à la vue. Ceci permet d'éviter tout risque de mauvais positionnement de l'organe de verrouillage par un opérateur.

Les gorges permettent également une rotation de l'organe de verrouillage à l'intérieur desdites gorges. Ceci facilite le positionnement angulaire de l'organe de verrouillage par rapport à l'arbre et/ou par rapport à l'écrou. De préférence, les moyens de couplage en rotation dudit organe à l'arbre et/ou les moyens de couplage en rotation dudit organe à l'écrou comportent des doigts aptes à coopérer avec des zones en creux de l'arbre et/ou de l'écrou. Dans ce cas, l'extrémité correspondante de l'arbre peut comporter des dents, agencées sur toute la périphérie de l'arbre, au moins un premier doigt de l'organe de verrouillage étant apte à s'engager les zones en creux définies entre lesdites dents de l'arbre, dans la position de couplage en rotation de l'organe de verrouillage. En outre, l'écrou peut comporter une zone annulaire comprenant des dents, agencées sur toute la périphérie de ladite zone annulaire, au moins un second doigt de l'organe de verrouillage étant apte à s'engager dans les zones en creux définies entre lesdites dents de l'écrou, dans la position de couplage en rotation de l'organe de verrouillage. Avantageusement, la zone annulaire de l'écrou comprenant les dents est située axialement entre les première et seconde gorges de l'écrou. De plus, la partie circonférentielle de l'organe de verrouillage peut être formée par une portion d'anneau déformable élastiquement et dont les extrémités libres comportent des masses d'équilibrage de l'organe de verrouillage.

L'invention concerne également une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion, comportant un ensemble du type précité. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques 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 vue schématique en coupe axiale d'une partie interne et amont d'un arbre d'un compresseur haute pression de l'art 10 antérieur, - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale représentant de manière isolée l'extrémité amont de l'arbre ainsi qu'un écrou et un anneau d'arrêt selon l'art antérieur, - la figure 3 est une vue schématique en perspective de 15 l'anneau d'arrêt des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'un ensemble selon l'invention, l'organe de verrouillage étant en position de couplage en rotation de l'écrou et de l'arbre, - la figure 5 est une vue schématique, en coupe axiale, d'une 20 partie de l'ensemble de la figure 4, l'organe de verrouillage étant en position de couplage en rotation de l'écrou et de l'arbre, - la figure 6 est une vue en perspective d'une partie de l'ensemble des figures 4 et 5, l'organe de verrouillage étant en position de couplage en rotation de l'écrou et de l'arbre, 25 - les figures 7 à 9 sont des vues correspondant respectivement aux figures 4 à 6, dans lesquelles l'organe de verrouillage est en position de libération de l'écrou par rapport à l'arbre. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un arbre tubulaire 10 d'un compresseur haute pression selon la technique antérieure 30 portant extérieurement une pluralité de rangées annulaires d'aubes mobiles (non représentées). L'extrémité amont de l'arbre comprend une portée cylindrique 12 autour de laquelle est agencé un palier à roulement à billes 14 bloqué indirectement à son extrémité aval sur un épaulement radial 16 de l'arbre 10 et à son extrémité amont par un support 18 d'un pignon conique 20 destiné à engrener un pignon conique correspondant d'un arbre radial (non représentés) pour l'entrainement d'équipements dans un boitier d'accessoires d'une manière bien connue de l'homme du métier. Comme cela est mieux visible à la figure 2, la surface interne de la portée cylindrique 12 de l'arbre comprend une première surface amont 22 et une seconde surface aval 24 sensiblement cylindriques reliées l'une à l'autre par une surface annulaire radiale 26 formant un épaulement radial sur lequel est appliqué un rebord annulaire radial 28 aval d'un organe de blocage 30 engagé depuis l'aval à l'intérieur de l'arbre 10. L'extrémité amont de l'organe de blocage 30 comprend une partie filetée 32 externe dépassant axialement vers l'amont par rapport à l'extrémité amont de l'arbre 10. Un support 34 de léchettes 36 d'étanchéité portant et bloquant axialement vers l'amont le support 18 de pignon conique 20 est vissé sur la partie filetée 32 de l'organe de blocage 30 et coopère à son extrémité amont aux moyens des léchettes 36 avec la surface interne d'un flasque annulaire d'étanchéité 40 portant des tubes d'amenée 42 d'air sous pression d'une manière bien connue de l'homme du métier. Le support 34 est agencé en vis-à-vis axial de l'extrémité amont de l'arbre 10 du compresseur haute pression et bloque ainsi axialement vers l'aval le démontage de l'organe de blocage 30. Un anneau 44 de verrouillage ou d'arrêt, destiné à coupler en rotation l'organe de blocage 30 et l'arbre 10, est monté depuis l'aval à l'intérieur de la portée cylindrique 12 en aval de l'épaulement 26 de l'arbre 10 et comprend des cannelures axiales 46 coopérant avec des cannelures axiales 48 de la seconde surface de la portée cylindrique 12. L'extrémité amont de l'anneau 44 comprend cinq doigts 50 axiaux (figure 3) engagés dans des encoches de l'extrémité aval de l'écrou pour le blocage en rotation de l'organe 30 sur l'arbre 10. L'extrémité aval de l'anneau 44 comprend cinq languettes 52 élastiquement déformables chacune alignées axialement avec un doigt axial 50 et comportant chacune à leur extrémité aval un rebord 54 s'étendant radialement vers l'extérieur engagé dans une encoche 56 de la portée cylindrique 12 de l'arbre du compresseur haute pression pour le blocage axial de l'anneau 44 à l'intérieur de l'arbre 10. Avec un tel montage, l'organe 30 est ainsi bloqué en rotation à l'intérieur de l'arbre 10 par un anneau 44 bloqué en rotation et axialement sur l'arbre 10. Comme représenté en figure 2, le démontage de l'anneau 44 est obtenu en appliquant un effort de flexion, orienté radialement vers l'intérieur aux extrémités aval des languettes 52, de manière à les désengager des encoches 56 de la portée cylindrique 12 de l'arbre 10. Cet anneau est alors complètement dégagé de l'écrou et de l'arbre et il existe un risque de perte accidentelle de cet anneau par un opérateur.

Les figures 4 à 9 illustrent un ensemble selon l'invention permettant de remédier à cet inconvénient. Cet ensemble comporte un arbre creux 60 de compresseur haute pression comportant une partie amont filetée 62 sur laquelle est vissé un écrou 64. L'extrémité amont annulaire de l'arbre 60 comporte des dents 66 s'étendant axialement, régulièrement réparties sur toute la circonférence de l'extrémité. Les dents 66 définissent entre elles des zones en creux 68 dont la fonction sera détaillée après. L'écrou 64 comporte une partie aval dont la surface radialement interne comprend un taraudage 70 de façon à pouvoir coopérer avec le filetage 62 de l'arbre 60. L'écrou 64 comporte de plus une partie amont ayant une surface radialement interne dans laquelle sont ménagées une première gorge, dite gorge amont 72, et une seconde gorge, dite gorge aval 74, écartées axialement l'une de l'autre. Les deux gorges 72, 74 sont séparées axialement l'une de l'autre par une partie annulaire présentant des dents 76 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis la surface interne de l'écrou 64. Les dents 76 sont régulièrement réparties sur toute la circonférence de ladite partie annulaire et définissent entre elles des zones en creux 78, dont la fonction sera détaillée après. Comme cela est mieux visible à la figure 5, la gorge aval 74 a une section carrée ou rectangulaire et une largeur (c'est-à-dire une dimension axiale) L1. En outre, la gorge amont 72 a une largeur L2 et comporte une paroi de fond présentant une portion amont tronconique 80 et une portion aval cylindrique 82. L'extrémité annulaire amont de l'écrou 64 présente des encoches 84 débouchant à l'amont, servant de prise pour un outil de vissage ou dévissage de l'écrou. Afin d'immobiliser l'écrou 64 en position sur l'arbre 60, un organe de verrouillage 86 est monté à l'extrémité amont de l'arbre 60 et radialement à l'intérieur de l'écrou 64. Cet organe de verrouillage 86 comporte une partie élastiquement déformable 88 en portion d'anneau, dont la zone circonférentiellement médiane comporte un doigt 90 s'étendant axialement vers l'amont et un doigt 92 s'étendant axialement vers l'aval. Les deux doigts 90, 92 s'étendent de préférence dans le prolongement l'un de l'autre. Les extrémités libres de la partie élastiquement déformable 88 comportent des zones élargies 94 en portion de cylindre, destinées à 20 former des masses d'équilibrage et éviter ainsi les balourds en fonctionnement, c'est-à-dire lors de la rotation de l'ensemble. Chaque zone élargie 94 comporte un trou 96 servant à l'engagement d'un pion d'un outil destiné à déformer l'organe de verrouillage 86. Les figures 4 à 6 illustrent une position de l'organe de verrouillage 25 86, dite de couplage en rotation de l'écrou 64 par rapport à l'arbre 60. Dans cette position, la partie déformable en portion d'anneau 88 est engagée dans la gorge aval 74, le doigt 92 est engagé dans une zone de creux 68 de l'arbre 60, et le doigt 90 est engagé dans une zone de creux 78 de l'écrou 64. La largeur de la partie déformable 88 est sensiblement égale à 30 la largeur Ll de la gorge aval 74, un jeu de fonctionnement étant toutefois prévu.

Les parties élargies 94 en portion de cylindre recouvrent une partie des gorges 72, 74 et des dents 76 de l'écrou 64. Lorsque l'on souhaite retirer l'écrou 64 de l'arbre 60, il est nécessaire de déplacer l'organe de verrouillage 86 de sa position précitée de couplage en rotation. Pour cela, un opérateur déforme l'organe de verrouillage 86 en rapprochant les extrémités libres de la partie déformable 88, par l'intermédiaire d'un outil venant s'engager dans les trous 96. Le diamètre de l'organe de verrouillage 86 est ainsi réduit, à la manière d'un anneau élastique de type circlips. Ceci permet de déplacer axialement l'organe de verrouillage 86 au travers de la zone annulaire portant les dents 76, puis de relâcher la partie déformable 88 de façon à ce que l'organe de verrouillage 86 soit dans sa position dite de libération de l'écrou 64, illustrée aux figures 7 à 9. Dans cette position, la partie déformable 88 en portion d'anneau et le doigt 90 sont logés, au moins en partie, dans la gorge amont 72, le doigt 92 s'étendant radialement à l'intérieur des dents 76. Selon une variante non représentée, le doigt 92 peut s'engager, au moins en partie, dans les zones en creux 78 définies entre les dents 76 de l'écrou 64, dans la position de libération de l'organe de verrouillage 86.

Les largeurs cumulées du doigt 90 et de la partie déformable 88 sont inférieures à la largeur L2 de la gorge amont 72. La portion tronconique 80 permet de faciliter le bon positionnement axial de l'organe de verrouillage 86, lorsqu'il se trouve dans sa position de libération. Dans cette position de libération, l'organe de verrouillage 86 n'est plus lié en rotation à l'arbre 60, l'écrou 64 pouvant ainsi être dévissé et démonté. Lors de cette phase de démontage, l'organe de verrouillage 86 reste piégé à l'intérieur de la gorge amont 72 de l'écrou 64, ce qui permet d'éviter toute perte accidentelle dudit organe 86. Lorsque l'on souhaite à nouveau visser et immobiliser l'écrou 64 sur l'arbre 60, il convient de s'assurer que, après vissage, au moins deux zones en creux 68, 78 de l'arbre 60 et de l'écrou 64 sont disposées en regard l'une de l'autre. Les dimensions et le nombre des zones en creux 68, 78 sont tels que, pour chaque plage angulaire d'une valeur réduite déterminée (par exemple un degré) de l'écrou 64 par rapport à l'arbre 60, il est possible de trouver deux zones en creux 68, 78 de l'arbre 60 et de l'écrou 64 qui sont en regard l'une de l'autre. L'organe de verrouillage 86 peut alors être déformé, positionné angulairement de façon à aligner les doigts 90, 92 avec les zones en creux 68, 78 visées, puis déplacé dans sa position de couplage en rotation. Une fois relâché, l'organe de verrouillage 86 est ainsi maintenu fixement dans cette position et assure à nouveau un couplage en rotation de l'écrou 64 et de l'arbre 60. On remarque que, durant toutes ces étapes de montage ou de démontage de l'écrou 64, les risques de perte de l'organe de verrouillage 86 sont maîtrisés.

Claims

REVENDICATIONS1. Ensemble pour turbomachine, comportant un écrou (64) vissé sur une partie d'extrémité d'un arbre tubulaire (60) et un organe (86) de verrouillage de l'écrou (64) sur l'arbre (60), ledit organe (86) comportant des moyens (90, 78) de couplage en rotation à l'écrou (64) et des moyens (92, 68) de couplage en rotation à l'arbre (60), ledit organe (86) étant mobile entre une position de couplage en rotation de l'écrou (64) par rapport à l'arbre (60), et une position de libération de l'écrou (64) par rapport à l'arbre (60), caractérisé en ce que l'écrou (64) comporte un logement (72) dans lequel ledit organe (86) est apte à être maintenu, dans sa position de libération.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (86) comporte une partie (88) déformable élastiquement et s'étendant circonférentiellement, ledit logement (72) de l'écrou (64) étant formé par au moins une première gorge (72) apte à recevoir la partie circonférentielle (88) de l'organe de verrouillage (86) lorsqu'il est dans sa position de libération.
3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'écrou (64) comporte une seconde gorge (74), décalée axialement de la première gorge (72) et apte à recevoir la partie circonférentielle (88) de l'organe de verrouillage (86) lorsqu'il est dans sa position de couplage en rotation.
4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage en rotation dudit organe (86) à l'arbre (60) et/ou les moyens de couplage en rotation dudit organe (86) à l'écrou (64) comportent des doigts (90, 92) aptes à coopérer avec des zones en creux (68, 78) de l'arbre (60) et/ou de l'écrou (64).
5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que 30 l'extrémité correspondante de l'arbre (60) comporte des dents (66), agencées sur toute la périphérie de l'arbre (60), au moins un premier doigt 300 70 70 11 (92) de l'organe de verrouillage (86) étant apte à s'engager dans les zones en creux (68) définies entre lesdites dents (66) de l'arbre (60), dans la position de couplage en rotation de l'organe de verrouillage (86).
6. Ensemble selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que 5 l'écrou (64) comporte une zone annulaire comprenant des dents (76), agencées sur toute la périphérie de ladite zone annulaire, au moins un second doigt (90) de l'organe de verrouillage (86) étant apte à s'engager dans les zones en creux (78) définies entre lesdites dents (76) de l'écrou (64), dans la position de couplage en rotation de l'organe de verrouillage 10 (86).
7. Ensemble selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que la zone annulaire de l'écrou (64) comprenant les dents (76) est située axialement entre les première et seconde gorges (72, 74) de l'écrou (64).
8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en 15 ce que la partie circonférentielle de l'organe de verrouillage (86) est formée par une portion d'anneau (88) déformable élastiquement et dont les extrémités libres comportent des masses d'équilibrage (94) de l'organe de verrouillage (86).
9. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un 20 turbopropulseur d'avion, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble selon l'une des revendications 1 à 8.