FR3118785A1 - BLOCKING PART FOR ASSEMBLY OF TURBOMACHINE ELEMENTS COMPRISING FUSE MEANS AND CORRESPONDING TURBOMACHINE - Google Patents
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Abstract
TITRE : PIECE DE BLOCAGE POUR ASSEMBLAGE D’ELEMENTS DE TURBOMACHINE COMPRENANT DES MOYENS FUSIBLES ET TURBOMACHINE CORRESPONDANTE L’invention concerne une pièce de blocage (5) pour l’assemblage de deux éléments de turbomachine, la pièce de blocage étant taraudée, destinée à être engagée avec une pièce de fixation (6) filetée et comprenant une jupe (20) de sertissage configurée pour se déformer plastiquement, un corps (21) prolongeant la jupe (20) et des moyens anti-rotation (26) destinés à venir en butée contre une nervure (18) d’un élément de turbomachine. Selon l’invention, les moyens anti-rotation (26) comprennent une portion fusible (34 ; 37, 41) configurée pour se rompre au moins en partie lorsque qu’un couple de réaction s’exerçant sur les moyens anti-rotation (26), en réaction d’un couple de serrage ou de desserrage de la pièce de fixation (6), est supérieur à une valeur prédéterminée. Figure pour l’abrégé : Figure 11TITLE: LOCKING PIECE FOR ASSEMBLY OF TURBOMACHINE ELEMENTS COMPRISING FUSE MEANS AND CORRESPONDING TURBOMACHINE engaged with a threaded fastener (6) and comprising a crimping skirt (20) configured to deform plastically, a body (21) extending the skirt (20) and anti-rotation means (26) intended to come into abutment against a rib (18) of a turbomachine element. According to the invention, the anti-rotation means (26) comprise a fusible portion (34; 37, 41) configured to break at least in part when a reaction torque exerted on the anti-rotation means (26 ), in response to a tightening or loosening torque of the fastener (6), is greater than a predetermined value. Figure for the abstract: Figure 11
Description
Domaine de l’inventionField of invention
La présente invention concerne le domaine des turbomachines. Elle vise en particulier une pièce de blocage destinée à être montée sur un premier élément de turbomachine pour l’assembler à un deuxième élément de turbomachine. L’invention vise également un module de turbomachine comprenant cette pièce de blocage et la turbomachine correspondante.The present invention relates to the field of turbomachines. It relates in particular to a blocking part intended to be mounted on a first turbomachine element in order to assemble it to a second turbomachine element. The invention also relates to a turbomachine module comprising this blocking part and the corresponding turbomachine.
Arrière-plan techniqueTechnical background
Il est connu des éléments de turbomachine qui sont assemblés entre eux au moyen d’un dispositif d’assemblage. Tel que cela est illustré sur la figure 1, la turbomachine comprend un premier élément 2 et un deuxième élément 3 comprenant chacun une bride 2a, 3a pourvue d’un orifice et un dispositif d’assemblage 4 comprenant une tige filetée 4a traversant les orifices et sur laquelle est engagé un écrou 4b formant alors une liaison boulonnée ou vissée.Turbomachine elements are known which are assembled together by means of an assembly device. As illustrated in Figure 1, the turbine engine comprises a first element 2 and a second element 3 each comprising a flange 2a, 3a provided with an orifice and an assembly device 4 comprising a threaded rod 4a passing through the orifices and on which is engaged a nut 4b then forming a bolted or screwed connection.
Certains des éléments de la turbomachine étant peu accessibles lors de l’assemblage, il est prévu que l’écrou 4b soit serti pour faciliter le vissage et le dévissage de la tige filetée 4a par rapport à l’écrou 4b. L’écrou comprend en effet une jupe engagée dans l’orifice de la bride 2a pour l’immobiliser en translation, un corps prolongeant la jupe 4a1 et une embase 4a2 s’étendant autour du corps. L’embase comprend des moyens formant butée destinés à venir en butée contre une nervure de la bride du premier élément 2 de façon à immobiliser l’écrou 4b en rotation par rapport au premier élément 2.Some of the elements of the turbomachine being not very accessible during assembly, provision is made for the nut 4b to be crimped to facilitate the screwing and unscrewing of the threaded rod 4a with respect to the nut 4b. The nut indeed comprises a skirt engaged in the orifice of the flange 2a to immobilize it in translation, a body extending the skirt 4a1 and a base 4a2 extending around the body. The base comprises means forming a stop intended to come into abutment against a rib of the flange of the first element 2 so as to immobilize the nut 4b in rotation relative to the first element 2.
Cependant, il arrive pour diverses raisons que l’écrou 4b et la tige 4a soient grippés ; les filets de l’écrou et de la tige filetée sont complètement solidaires les uns des autres empêchant tout mouvement entre l’écrou et la tige filetée et créant ainsi le blocage des éléments de la turbomachine entre eux. Dans cette situation et notamment en appliquant un couple de desserrage avec un outillage spécifique, la nervure présente une résistance mécanique trop faible pour arrêter l’écrou en rotation ce qui entraîne sa détérioration voire l’arrachement de certaines portions de la nervure. De tels désordres peuvent entraîner la mise au rebut de l’élément de turbomachine car non réparable pour la plupart.However, it happens for various reasons that the nut 4b and the rod 4a are seized up; the threads of the nut and the threaded rod are completely integral with each other preventing any movement between the nut and the threaded rod and thus creating the blocking of the elements of the turbomachine between them. In this situation and in particular by applying a loosening torque with specific tools, the rib has too low a mechanical resistance to stop the nut in rotation, which leads to its deterioration or even the tearing of certain portions of the rib. Such disorders can lead to the scrapping of the turbomachine element because it cannot be repaired for the most part.
La demande de brevet FR-A1-921422 a proposé de ménager une tôle entre la bride et l’écrou serti pour que les efforts de vissage et de dévissage de la tige filetée soient transmis à la tôle. La tôle comprend un rebord contre lequel les moyens de butée viennent en butée pour ne pas endommager la nervure du premier élément de turbomachine. Cependant, lors du dévissage d’un écrou et d’une tige filetée grippée, le couple de dévissage est transmis uniquement à l’écrou ce qui entraîne l’endommagement de la tôle. En cas de non grippage et si l’écrou est amené à tourner et arrive en butée sur le rebord, une petite partie du couple est transmis à l’écrou qui n’est pas important pour endommager sévèrement la tôle, ni l’écrou.Patent application FR-A1-921422 proposed to provide a sheet between the flange and the crimped nut so that the screwing and unscrewing forces of the threaded rod are transmitted to the sheet. The sheet includes a rim against which the abutment means come into abutment so as not to damage the rib of the first turbomachine element. However, when unscrewing a nut and a seized threaded rod, the unscrewing torque is transmitted only to the nut, which causes damage to the sheet. If there is no seizing and if the nut is caused to turn and comes to a stop on the edge, a small part of the torque is transmitted to the nut which is not important for severely damaging the sheet metal or the nut.
L’objectif de l’invention est de fournir une solution optimale permettant de ne pas endommager un élément de la turbomachine lors d’un phénomène de grippage dans un dispositif d’assemblage.The objective of the invention is to provide an optimal solution making it possible not to damage an element of the turbomachine during a seizure phenomenon in an assembly device.
On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à une pièce de blocage pour l’assemblage de deux éléments de turbomachine, la pièce de blocage étant taraudée, destinée à être engagée avec une pièce de fixation filetée et comprenant une jupe de sertissage configurée pour se déformer plastiquement, un corps prolongeant la jupe et des moyens anti-rotation destinés à venir en butée contre une nervure d’un élément de turbomachine, les moyens anti-rotation comprenant une portion fusible configurée pour se rompre au moins en partie lorsque qu’un couple de réaction s’exerçant sur les moyens anti-rotation, en réaction d’un couple de serrage ou de desserrage de la pièce de fixation, est supérieur à une valeur prédéterminée.This objective is achieved in accordance with the invention by means of a blocking part for assembling two turbomachine elements, the blocking part being threaded, intended to be engaged with a threaded fixing part and comprising a crimping skirt configured to deform plastically, a body extending the skirt and anti-rotation means intended to come into abutment against a rib of a turbomachine element, the anti-rotation means comprising a fusible portion configured to break at least in part when a reaction torque exerted on the anti-rotation means, in reaction to a tightening or loosening torque of the fastener, is greater than a predetermined value.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, la portion fusible permet de séparer au moins en partie des moyens anti-rotation de la pièce de blocage du reste de son corps pour protéger le premier élément en cas de grippage d’une pièce de fixation dans la pièce de blocage. Cela évitera alors le remplacement systématique et prématuré des éléments de turbomachine, notamment des éléments qui sont des pièces majeures dans le fonctionnement de la turbomachine et qui peuvent être onéreuses.Thus, this solution achieves the above objective. In particular, the fuse portion makes it possible to separate, at least in part, the anti-rotation means of the blocking part from the rest of its body to protect the first element in the event of seizing of a fixing part in the blocking part. This will then avoid the systematic and premature replacement of the turbomachine elements, in particular of the elements which are major parts in the operation of the turbomachine and which can be costly.
La pièce de blocage comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :The blocking piece also includes one or more of the following features, taken alone or in combination:
- la pièce de blocage comprend une embase s’étendant autour du corps et comportant les moyens anti-rotation.- the blocking part comprises a base extending around the body and comprising the anti-rotation means.
- les moyens anti-rotation comprennent deux oreilles faisant saillie radialement vers l’extérieur et étant opposées suivant une direction circonférentielle, la portion fusible comprenant une zone amincie ménagée entre chaque oreille et l’embase.- the anti-rotation means comprise two lugs projecting radially outwards and being opposite in a circumferential direction, the fusible portion comprising a thinned zone formed between each lug and the base.
- chaque oreille comprend une surface de contact de forme complémentaire avec une surface radialement interne de la nervure.- each lug comprises a contact surface of complementary shape with a radially inner surface of the rib.
- la portion fusible comprend une rainure annulaire ménagée entre le corps et l’embase, ayant une profondeur orientée suivant une direction parallèle à l’axe longitudinal et délimitée par un fond, et une pluralité de lumières qui traversent le fond de la rainure suivant l’axe longitudinal.- the fuse portion comprises an annular groove provided between the body and the base, having a depth oriented in a direction parallel to the longitudinal axis and delimited by a bottom, and a plurality of openings which pass through the bottom of the groove along the longitudinal axis.
- le rebord de la tôle s’étend radialement à l’intérieur de la nervure et radialement à l’extérieur de la surface périphérique de la pièce de blocage.- the edge of the sheet extends radially inside the rib and radially outside the peripheral surface of the blocking piece.
- l’embase comprend un méplat.- the base includes a flat.
- la pièce de blocage est réalisée dans un matériau métallique, tel qu’un inconel®.- the blocking piece is made of a metallic material, such as inconel®.
L’invention concerne également une module de turbomachine comprenant un premier élément de turbomachine, un deuxième élément de turbomachine et un dispositif d’assemblage destiné à assembler les premier et deuxième éléments, le dispositif d’assemblage comprenant une pièce de blocage présentant l’une quelconque des caractéristiques susmentionnées et une pièce de fixation filetée engagée avec la pièce de blocage.The invention also relates to a turbomachine module comprising a first turbomachine element, a second turbomachine element and an assembly device intended to assemble the first and second elements, the assembly device comprising a blocking part having one any of the aforementioned features and a threaded fastener engaged with the locking piece.
Le module de turbomachine comprend également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :The turbomachinery module also includes one or more of the following features, taken alone or in combination:
- le premier élément comprend une bride munie d’au moins un orifice destiné à recevoir la jupe de sertissage et la nervure s’étendant depuis la bride suivant l’axe longitudinal, l’embase comprenant une surface périphérique autour de l’axe longitudinal et la nervure étant destinée à être agencée radialement à l’extérieur de la surface périphérique.- the first element comprises a flange provided with at least one orifice intended to receive the crimping skirt and the rib extending from the flange along the longitudinal axis, the base comprising a peripheral surface around the longitudinal axis and the rib being intended to be arranged radially outside the peripheral surface.
- le dispositif d’assemblage comprend une tôle annulaire ayant une section sensiblement en forme de L avec une paroi annulaire et un rebord, la paroi annulaire étant destinée à être ménagée entre la bride et la pièce de blocage, les moyens anti-rotation étant destinés à venir en butée contre le rebord.- the assembly device comprises an annular sheet having a substantially L-shaped section with an annular wall and a rim, the annular wall being intended to be formed between the flange and the blocking part, the anti-rotation means being intended to come into abutment against the rim.
- la paroi annulaire comprend des trous ou des échancrures permettant le passage de la jupe de la pièce de blocage.- The annular wall comprises holes or indentations allowing the passage of the skirt of the blocking piece.
- le premier élément est un arbre basse pression et le deuxième élément est un arbre de soufflante, l’arbre de soufflante étant connecté à un disque de soufflante.- the first element is a low pressure shaft and the second element is a fan shaft, the fan shaft being connected to a fan disc.
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un module de turbomachine tel que susmentionnée.The invention also relates to a turbomachine comprising a turbomachine module as mentioned above.
L’invention concerne en outre un aéronef comprenant au moins une turbomachine telle que susmentionnée.The invention further relates to an aircraft comprising at least one turbomachine as mentioned above.
Brève description des figuresBrief description of figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :The invention will be better understood, and other aims, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly on reading the detailed explanatory description which follows, of embodiments of the invention given as purely illustrative and non-limiting examples, with reference to the appended schematic drawings in which:
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
La figure 1 a été décrite dans ce qui précède. Les éléments décrits précédemment et identiques dans la suite de la présente description portent les mêmes références numériques.Figure 1 has been described above. The elements described previously and identical in the remainder of this description bear the same reference numerals.
Dans la présente description, et de manière générale, les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport à la circulation des gaz dans la turbomachine qui est sensiblement parallèle à l’axe longitudinal X. De même, les termes « interne », « externe », « inférieur » et « supérieur » sont définis par rapport à un axe radial Z perpendiculaire à l’axe longitudinal X et au regard de l’éloignement par rapport à l’axe longitudinal X.In the present description, and in general, the terms "upstream" and "downstream" are defined with respect to the circulation of gases in the turbomachine which is substantially parallel to the longitudinal axis X. Similarly, the terms "internal" , "outer", "lower" and "upper" are defined with respect to a radial axis Z perpendicular to the longitudinal axis X and with respect to the distance from the longitudinal axis X.
La figure 2 illustre une turbomachine 1 comprenant un premier élément et un deuxième élément qui sont assemblés par un dispositif d’assemblage. Le dispositif d’assemblage 4 comprend au moins une pièce de blocage 5 et au moins une pièce de fixation 6 engagée avec la pièce de blocage 5.FIG. 2 illustrates a turbomachine 1 comprising a first element and a second element which are assembled by an assembly device. The assembly device 4 comprises at least one blocking part 5 and at least one fixing part 6 engaged with the blocking part 5.
La turbomachine 1 représentée est du type double flux et double corps destinée à être montée sur un aéronef. La turbomachine, d’axe longitudinal X, comprend de manière générale une soufflante 7 montée en amont d’un compresseur basse pression 8 suivant la circulation des gaz dans la turbomachine. La soufflante 7 est entrainée en rotation par un arbre de soufflante 9 d’axe longitudinal X et comprend une pluralité d’aubes de soufflantes 10 qui s’étendent radialement depuis un disque 11. Ce disque 11 est solidaire en rotation de l’arbre de soufflante 9. Lors de sa rotation, la soufflante 7 entraine un flux qui se divise en un flux primaire ou flux chaud circulant dans une veine primaire 12 traversant un générateur de gaz 13 (comprenant le compresseur basse pression 8) et un flux secondaire ou flux froid circulant dans une veine secondaire 14 autour du générateur de gaz 13.The turbomachine 1 shown is of the double-flow, double-body type intended to be mounted on an aircraft. The turbomachine, with a longitudinal axis X, generally comprises a fan 7 mounted upstream of a low-pressure compressor 8 following the flow of gases in the turbomachine. The fan 7 is driven in rotation by a fan shaft 9 with a longitudinal axis X and comprises a plurality of fan blades 10 which extend radially from a disc 11. This disc 11 is fixed in rotation to the fan shaft. fan 9. During its rotation, the fan 7 causes a flow which is divided into a primary flow or hot flow circulating in a primary stream 12 passing through a gas generator 13 (comprising the low pressure compressor 8) and a secondary flow or flow cold circulating in a secondary vein 14 around the gas generator 13.
L’arbre de soufflante 9 est couplé à un arbre basse pression 15 qui relie le rotor du compresseur basse pression 8 et le rotor d’une turbine basse pression (non représentée). L’arbre basse pression 15 est ici l’arbre de turbine basse pression. Le disque 11 de la soufflante est connecté au rotor du compresseur basse pression 8 via une liaison boulonnée ou vissée. Le disque 11 est également solidarisé à l’arbre de soufflante 9 par une liaison de préférence boulonnée ou vissée. Cette liaison est réalisée par le dispositif d’assemblage 4. Dans ce cas, la pièce de blocage 5 est taraudée et la pièce de fixation 6 est filetée (avec un filetage externe précisément). D’autres éléments dans la turbomachine peuvent être assemblés par le dispositif d’assemblage tels qu’un arbre de compresseur basse pression et l’arbre de turbine basse pression formant l’arbre basse pression 15.The fan shaft 9 is coupled to a low pressure shaft 15 which connects the rotor of the low pressure compressor 8 and the rotor of a low pressure turbine (not shown). The low pressure shaft 15 is here the low pressure turbine shaft. Fan disk 11 is connected to low pressure compressor rotor 8 via a bolted or screwed connection. Disc 11 is also secured to fan shaft 9 by a connection, preferably bolted or screwed. This connection is made by the assembly device 4. In this case, the blocking part 5 is threaded and the fixing part 6 is threaded (with an external thread precisely). Other elements in the turbomachine can be assembled by the assembly device such as a low pressure compressor shaft and the low pressure turbine shaft forming the low pressure shaft 15.
Pour réaliser cet assemblage, le disque 11 comprend une bride 11a annulaire qui s’étend radialement vers l’intérieur (en direction de l’axe longitudinal X) et qui est munie d’au moins un orifice 16 dont l’axe est parallèle à l’axe longitudinal X. L’orifice 16 traverse la paroi de la bride 11a de part et d’autre suivant l’axe longitudinal X. La bride 11a est située à une extrémité d’une virole 11b annulaire s’étendant depuis le corps du disque 11. En particulier, la bride 11a comprend plusieurs orifices 16 répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal X. L’arbre de soufflante 9 comprend également une bride 9a annulaire qui s’étend radialement vers l’extérieur (en s’éloignant de l’axe longitudinal X) et qui comprend au moins un orifice 17 dont l’axe est parallèle à l’axe longitudinal X. L’orifice 17 traverse la paroi de la bride 9a de part et d’autre suivant l’axe longitudinal X. La bride 9a est située à une extrémité distale 9b de l’arbre de soufflante 9 qui est creux. Plusieurs orifices 17 sont répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal X. Les orifices 16 et 17 sont destinés à coïncider et à être coaxiaux lors de l’assemblage. L’arbre de soufflante 9 comprend également une nervure 18 qui s’étend suivant l’axe longitudinal depuis une face aval 19a (visible sur la figure 7) de la bride 9a. La nervure 18 est annulaire et sensiblement cylindrique. Celle-ci est située à proximité de l’extrémité libre de la bride 9a.To achieve this assembly, the disc 11 comprises an annular flange 11a which extends radially inwards (in the direction of the longitudinal axis X) and which is provided with at least one orifice 16 whose axis is parallel to the longitudinal axis X. The orifice 16 passes through the wall of the flange 11a on either side along the longitudinal axis X. The flange 11a is located at one end of an annular ferrule 11b extending from the body of the disc 11. In particular, the flange 11a comprises several orifices 16 regularly distributed around the longitudinal axis X. The fan shaft 9 also comprises an annular flange 9a which extends radially outwards (away of the longitudinal axis X) and which comprises at least one orifice 17 whose axis is parallel to the longitudinal axis X. The orifice 17 passes through the wall of the flange 9a on either side along the longitudinal axis X. Flange 9a is located at a distal end 9b of fan shaft 9 which is hollow. Several orifices 17 are regularly distributed around the longitudinal axis X. The orifices 16 and 17 are intended to coincide and to be coaxial during assembly. The fan shaft 9 also comprises a rib 18 which extends along the longitudinal axis from a downstream face 19a (visible in FIG. 7) of the flange 9a. Rib 18 is annular and substantially cylindrical. This is located near the free end of flange 9a.
La pièce de fixation 6 dans le présent exemple et illustré sur la figure 2, comprend une vis ayant une tête prolongée d’une portion filetée. De manière alternative, la pièce de fixation comprend une tige filetée (sans tête).The fastener 6 in the present example and illustrated in Figure 2, comprises a screw having a head extended by a threaded portion. Alternatively, the fastener includes a threaded rod (headless).
En référence aux figures 3 à 6, la première pièce de blocage 5 comprend une jupe 20 de sertissage et un corps 21 prolongeant la jupe. La jupe 20 et le corps 21 sont cylindriques et d’axe A. La pièce de blocage 5 comprend également une embase 22 s’étendant radialement autour du corps 21.Referring to Figures 3 to 6, the first locking piece 5 comprises a crimping skirt 20 and a body 21 extending the skirt. The skirt 20 and the body 21 are cylindrical and of axis A. The locking part 5 also comprises a base 22 extending radially around the body 21.
Dans le présent exemple, la pièce de blocage 5 est un écrou qui est serti sur la bride 9a. Les filets internes de l’écrou sont avantageusement disposés sur une surface interne 23 du corps 21. La jupe 20 est destinée à être engagée dans l’orifice 17 comme cela est référencé sur la figure 7 pour immobiliser l’écrou en translation suivant l’axe longitudinal. En particulier, la jupe 20 de sertissage est configurée pour se déformer plastiquement. L’embase 22 comprend une surface de portée 24 en contact avec la face aval (dans laquelle débouche l’orifice 17) de la bride 9a. Le corps 21 de l’écrou s’étend depuis cette face aval 19a de la bride 9a. Typiquement, l’orifice 17 comprend une première surface interne cylindrique débouchant dans la face aval 19a (cf. figure 7) et une deuxième surface tronconique débouchant sur la face amont 19b (opposée axialement à la face aval) de la bride 9a. Le diamètre externe de la jupe 20 est sensiblement égal au diamètre de la première surface cylindrique de l’office 16. Tandis que le diamètre interne de la jupe 20 est supérieur au diamètre interne du corps 21. Une fois la jupe 20 engagée dans l’orifice 17 celle-ci est déformée plastiquement pour être en contact avec la surface tronconique à l’aide d’un outillage externe adéquat. Cela permet l’immobilisation axiale de l’écrou pour faciliter le vissage (ou serrage) et le dévissage (ou desserrage) de la portion filetée ou tige filetée de la pièce de fixation 6 dans l’écrou serti sur la bride 9a dont la face aval 19a n’est pas accessible lors du montage ; l’arbre de soufflante 9 ayant été monté préalablement dans la turbomachine. La vis est engagée dans l’orifice 16 par la face amont de la bride du disque 5.In this example, the blocking piece 5 is a nut which is crimped onto the flange 9a. The internal threads of the nut are advantageously arranged on an internal surface 23 of the body 21. The skirt 20 is intended to be engaged in the orifice 17 as referenced in FIG. 7 to immobilize the nut in translation along the longitudinal axis. In particular, the crimping skirt 20 is configured to deform plastically. The base 22 comprises a bearing surface 24 in contact with the downstream face (into which the orifice 17 opens) of the flange 9a. The body 21 of the nut extends from this downstream face 19a of the flange 9a. Typically, the orifice 17 comprises a first cylindrical internal surface opening into the downstream face 19a (cf. FIG. 7) and a second frustoconical surface opening onto the upstream face 19b (axially opposite the downstream face) of the flange 9a. The outer diameter of the skirt 20 is substantially equal to the diameter of the first cylindrical surface of the office 16. While the inner diameter of the skirt 20 is greater than the inner diameter of the body 21. Once the skirt 20 engaged in the orifice 17 it is plastically deformed to be in contact with the frustoconical surface using suitable external tools. This allows the axial immobilization of the nut to facilitate the screwing (or tightening) and the unscrewing (or loosening) of the threaded portion or threaded rod of the fixing part 6 in the nut crimped on the flange 9a whose face downstream 19a is not accessible during assembly; the fan shaft 9 having been previously mounted in the turbomachine. The screw is engaged in hole 16 by the upstream face of the flange of disc 5.
La déformation plastique est facilitée grâce à des encoches 25 qui s’étendent axialement dans la paroi de jupe 20. Il y a deux encoches 25 radialement opposées.Plastic deformation is facilitated by notches 25 which extend axially in the skirt wall 20. There are two radially opposed notches 25.
L’embase 22 est équipée de moyens anti-rotation 26 destinés à venir contre la nervure 18 de la bride 9a de l’arbre de soufflante. Cela permet d’éviter la rotation de l’écrou par rapport à la bride lors du vissage ou du dévissage. Les moyens anti-rotation 26 comprennent une portion fusible configurée pour se rompre lorsqu’un couple de réaction CR s’exerçant sur les moyens anti-rotation 26, en réaction d’un couple de desserrage ou de serrage de la pièce de fixation 6, est supérieur à une valeur prédéterminée. La valeur prédéterminée correspond, selon un premier exemple, à 120% du couple de serrage ou de desserrage. Selon un second exemple, la valeur prédéterminée correspond à 110% du couple de serrage ou de desserrage.The base 22 is equipped with anti-rotation means 26 intended to come against the rib 18 of the flange 9a of the fan shaft. This prevents the nut from rotating relative to the flange when screwing or unscrewing. The anti-rotation means 26 comprise a fusible portion configured to break when a reaction torque CR is exerted on the anti-rotation means 26, in reaction to a loosening or tightening torque of the fastener 6, is greater than a predetermined value. The predetermined value corresponds, according to a first example, to 120% of the tightening or loosening torque. According to a second example, the predetermined value corresponds to 110% of the tightening or loosening torque.
Ce couple de desserrage est exercé de manière générale par un outil spécifique externe tel qu’une clef dynamométrique. Un tel outil permet d’appliquer un couple prédéterminé pour le serrage ou le desserrage des liaisons boulonnées afin de répondre à des critères de tenues mécaniques très particuliers dans le domaine aéronautique notamment. Le couple de desserrage est de l’ordre de 100 Nm.This loosening torque is generally exerted by a specific external tool such as a torque wrench. Such a tool makes it possible to apply a predetermined torque for tightening or loosening the bolted connections in order to meet very specific mechanical strength criteria in the aeronautical field in particular. The loosening torque is around 100 Nm.
Suivant un premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, les moyens anti-rotation 26 comprennent deux oreilles 27a, 27b faisant saillie radialement vers l’extérieur depuis l’embase 22. En particulier, l’embase 22 comprend une surface périphérique 28 délimitant l’embase 22 et depuis laquelle s’étendent les oreilles 27a, 27b. Plus précisément encore les oreilles 27a, 27b sont opposées suivant une direction circonférentielle. De manière avantageuse, les oreilles 27a, 27b sont symétriques par rapport à un plan passant par l’axe central A et qui est vertical dans le plan de la figure 3. Chaque oreille 27a, 27b comprend une surface de contact 29 ayant une forme complémentaire avec une surface radialement interne de la nervure 18. Les plans des surfaces de contact 29 sont également confondus avec un méplat 30 de la surface périphérique 28. Ce méplat 30 s’étend entre les oreilles 27a, 27b suivant la direction circonférentielle. Chaque oreille 27a, 27b comprend également une surface latérale 31 définie dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan des surfaces de contact 29. Le plan est tangent à la surface périphérique 28 de l’embase 22. De manière avantageuse, chaque oreille 27a, 27b présente une forme sensiblement triangulaire. Les surfaces de contact 29 sont reliées d’une part, en un sommet 32 et d’autre part, par une base 33 (représentée en pointillé sur la figure 3).According to a first embodiment illustrated in Figures 3 and 4, the anti-rotation means 26 comprise two lugs 27a, 27b projecting radially outwards from the base 22. In particular, the base 22 comprises a peripheral surface 28 delimiting the base 22 and from which extend the ears 27a, 27b. More precisely still the ears 27a, 27b are opposite in a circumferential direction. Advantageously, the ears 27a, 27b are symmetrical with respect to a plane passing through the central axis A and which is vertical in the plane of FIG. 3. Each ear 27a, 27b comprises a contact surface 29 having a complementary shape with a radially inner surface of the rib 18. The planes of the contact surfaces 29 also coincide with a flat 30 of the peripheral surface 28. This flat 30 extends between the lugs 27a, 27b in the circumferential direction. Each ear 27a, 27b also comprises a lateral surface 31 defined in a plane substantially perpendicular to the plane of the contact surfaces 29. The plane is tangent to the peripheral surface 28 of the base 22. Advantageously, each ear 27a, 27b has a substantially triangular shape. The contact surfaces 29 are connected on the one hand, at a vertex 32 and on the other hand, by a base 33 (shown in dotted lines in FIG. 3).
Dans cet exemple, la portion fusible comprend une zone amincie 34 qui est ménagée entre chaque oreille 27a, 27b et l’embase 22. Chaque zone amincie 34 comprend une paroi formée par un premier congé 34a et un deuxième congé 34b. La paroi de la zone amincie 34 présente une épaisseur qui est inférieure à la largeur de la base 33 de l’oreille 27a, 27b. De manière avantageuse, la réduction de section à l’endroit de la zone amincie 34 est comprise entre 35% et 45%.In this example, the fusible portion comprises a thinned zone 34 which is formed between each lug 27a, 27b and the base 22. Each thinned zone 34 comprises a wall formed by a first fillet 34a and a second fillet 34b. The wall of the thinned zone 34 has a thickness which is less than the width of the base 33 of the ear 27a, 27b. Advantageously, the section reduction at the location of the thinned zone 34 is between 35% and 45%.
De la sorte, lorsque le couple de desserrage est appliqué sur la vis qui est grippée avec l’écrou, une des surfaces de contact 29 réalise une liaison appui plan avec la surface radialement interne. En effet, l’écrou tourne dans son orifice 17 à cause de grippage de la vis et sous l’effet du couple de desserrage. Sous la conjugaison des efforts de réaction de la nervure 18 et du couple de desserrage, l’oreille en contact avec la nervure se retrouve sollicitée en flexion. En particulier, le deuxième congé 34b travaille en compression tandis que le premier congé 34a travaille en traction. Lorsque le couple de réaction CR atteint une valeur prédéterminée, alors la zone amincie se rompt.In this way, when the loosening torque is applied to the screw which is seized with the nut, one of the contact surfaces 29 provides a plane support connection with the radially internal surface. Indeed, the nut rotates in its hole 17 due to seizing of the screw and under the effect of the loosening torque. Under the combination of the reaction forces of the rib 18 and the loosening torque, the lug in contact with the rib finds itself stressed in flexion. In particular, the second fillet 34b works in compression while the first fillet 34a works in tension. When the reaction torque CR reaches a predetermined value, then the thinned zone breaks.
Suivant le mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, la pièce de blocage 5 (écrou) diffère du précédent mode de réalisation par la configuration des moyens anti-rotation 26 et de la portion fusible. Comme cela est illustré, l’embase 22 comprend une portion transversale 35 qui prolonge transversalement l’embase par rapport à l’axe radial. La portion transversale 35 présente une surface de contact 36 ayant une forme sensiblement complémentaire avec la surface radialement interne de la nervure 18 de l’arbre de soufflante. La surface de contact 36 s’étend sur un secteur angulaire compris entre 35° et 50° et dont le centre est l’axe du corps de l’écrou. En d’autres termes, la surface de contact 36 s’étend de part et d’autre d’un plan passant par l’axe A du corps de l’écrou. La portion transversale 35 comprend également deux surfaces latérales 31’ (opposées suivant le plan vertical passant par l’axe du corps) qui sont définies chacune dans un plan qui est perpendiculaire au plan de la surface de contact 36. Comme pour les oreilles, les plans de surfaces latérales 31’ sont chacun tangent à la surface périphérique 28 de l’embase 22. Les moyens anti-rotation 26 sont formés par la portion transversale 35.According to the embodiment illustrated in Figures 5 and 6, the blocking part 5 (nut) differs from the previous embodiment by the configuration of the anti-rotation means 26 and of the fusible portion. As shown, the base 22 comprises a transverse portion 35 which extends the base transversely with respect to the radial axis. The transverse portion 35 has a contact surface 36 having a substantially complementary shape with the radially inner surface of the rib 18 of the fan shaft. The contact surface 36 extends over an angular sector comprised between 35° and 50° and the center of which is the axis of the body of the nut. In other words, the contact surface 36 extends on either side of a plane passing through the axis A of the body of the nut. The transverse portion 35 also comprises two lateral surfaces 31' (opposite along the vertical plane passing through the axis of the body) which are each defined in a plane which is perpendicular to the plane of the contact surface 36. As for the ears, the side surface planes 31' are each tangent to the peripheral surface 28 of the base 22. The anti-rotation means 26 are formed by the transverse portion 35.
La portion fusible comprend une rainure 37 annulaire ménagée, radialement, entre le corps 21 et l’embase 22. La rainure 37 présente une section en U et est ouverte sur une surface aval 38 de l’embase. La surface aval 38 est opposée à la surface de portée 24 suivant l’axe longitudinal (axe A de l’écrou). La rainure 38 comprend un fond 39 et deux parois latérales 40 qui s’étendent depuis le fond. Les parois latérales sont opposées radialement. La profondeur de la rainure 37 est orientée suivant une direction parallèle à l’axe longitudinal X et est délimitée par le fond 39. Comme cela est visible sur les figures 5 et 6, une pluralité de lumières 41 traversent le fond 39 de la rainure de part et d’autre suivant l’axe longitudinal. Les lumières 41 sont réparties régulièrement autour de l’axe longitudinal. Dans le présent exemple, les lumières 41 présentent chacune une forme oblongue dont la direction principale s’étend suivant la direction circonférentielle. Bien entendu, les lumières peuvent présenter d’autres formes telles que circulaire. La rainure 37 permet d’amincir l’épaisseur de l’embase notamment suivant l’axe longitudinal. Quant aux lumières, celles-ci permettent de réduire l’épaisseur suivant la direction circonférentielle et radialement.The fusible portion comprises an annular groove 37 formed, radially, between the body 21 and the base 22. The groove 37 has a U-section and is open on a downstream surface 38 of the base. The downstream surface 38 is opposite the bearing surface 24 along the longitudinal axis (axis A of the nut). Groove 38 includes a bottom 39 and two side walls 40 which extend from the bottom. The side walls are radially opposed. The depth of the groove 37 is oriented in a direction parallel to the longitudinal axis X and is delimited by the bottom 39. As can be seen in FIGS. 5 and 6, a plurality of openings 41 cross the bottom 39 of the groove of on either side along the longitudinal axis. The lights 41 are regularly distributed around the longitudinal axis. In the present example, the slots 41 each have an oblong shape, the main direction of which extends along the circumferential direction. Of course, the lights can have other shapes such as circular. The groove 37 makes it possible to thin the thickness of the base in particular along the longitudinal axis. As for the slots, these make it possible to reduce the thickness in the circumferential direction and radially.
De la sorte, lorsque le couple de desserrage est appliqué sur la vis qui est grippée avec l’écrou, au moins une partie de la surface de contact 36 réalise une liaison appui plan avec la surface radialement interne de la nervure. L’écrou tourne dans l’orifice 17 à cause de grippage de la vis et sous l’effet du couple de desserrage. Sous la conjugaison des efforts de réaction de la nervure 18 et du couple de desserrage, la rainure 37 de l’écrou se retrouve sollicitée en torsion. Lorsque le couple de réaction CR atteint une valeur prédéterminée, la zone amincie (rainure 37 et lumières 41) se rompt.In this way, when the loosening torque is applied to the screw which is seized with the nut, at least a part of the contact surface 36 provides a plane support connection with the radially internal surface of the rib. The nut rotates in hole 17 due to seizing of the screw and under the effect of the loosening torque. Under the combination of the reaction forces of the rib 18 and the loosening torque, the groove 37 of the nut finds itself stressed in torsion. When the reaction torque CR reaches a predetermined value, the thinned zone (groove 37 and slots 41) breaks.
Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l’écrou peut tourner sans obstacle après la rupture de la zone fusible. Cela est permis grâce au fait que la nervure 18 est agencée radialement à l’extérieur de la surface périphérique 28 de l’écrou.In the embodiments described above, the nut can rotate without hindrance after the rupture of the fusible zone. This is enabled by the fact that the rib 18 is arranged radially outside the peripheral surface 28 of the nut.
De manière avantageuse, l’écrou est réalisé dans un matériau métallique. Avantageusement, le matériau métallique est un inconel®.Advantageously, the nut is made of a metallic material. Advantageously, the metallic material is an inconel®.
Suivant un mode de réalisation représenté sur les figures 8 à 12, le dispositif d’assemblage 4 comprend une tôle 50 annulaire ayant une section sensiblement en forme de L avec une paroi annulaire 51 et un rebord 52. Une telle forme permet de suivre le profil de la bride 9a et de la nervure 18. La paroi annulaire 51 est destinée à être ménagée entre la bride 9a et la pièce de blocage, ici l’écrou. La paroi annulaire présente une face amont complémentaire avec la face aval 19 de la bride 9a. Le rebord 52 présente également une surface radialement externe de forme complémentaire avec la surface radialement interne avec la nervure 18 comme cela est visible sur la figure 7.According to one embodiment shown in Figures 8 to 12, the assembly device 4 comprises an annular sheet 50 having a substantially L-shaped section with an annular wall 51 and a flange 52. Such a shape allows to follow the profile the flange 9a and the rib 18. The annular wall 51 is intended to be provided between the flange 9a and the locking part, here the nut. The annular wall has a complementary upstream face with the downstream face 19 of the flange 9a. The flange 52 also has a radially outer surface of complementary shape with the radially inner surface with the rib 18 as can be seen in Figure 7.
En référence à la figure 9, la tôle 50 comprend plusieurs trous 53 traversant la paroi annulaire de part et d’autre suivant l’axe longitudinal. Les trous 53 sont répartis régulièrement autour de l’axe longitudinal. En situation d’installation, les trous sont coaxiaux avec l’orifice 17 de la bride. Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 10, la tôle 50 comprend des échancrures 54 qui s’étendent radialement et s’ouvrent sur une bordure 55 annulaire de la tôle. La bordure 55 annulaire est opposée radialement au rebord 52. La tôle 50 est installée sur la bride 9a avant le sertissage des écrous. Cependant, le diamètre des trous et des échancrures sont supérieurs au diamètre de chacun des orifices pour permettre le passage de la jupe 20 de l’écrou. Par ailleurs, l’embase 22, et notamment la surface de portée 24, appuie sur la tôle 50 pour la maintenir en position et contre la bride 9a comme cela est illustré sur les figures 11 et 12. Les dimensions de l’embase sont supérieures au diamètre des orifices et des échancrures.Referring to Figure 9, the sheet 50 comprises several holes 53 passing through the annular wall on either side along the longitudinal axis. The holes 53 are regularly distributed around the longitudinal axis. When installed, the holes are coaxial with port 17 of the flange. In another embodiment illustrated in Figure 10, the sheet 50 includes indentations 54 which extend radially and open onto an annular edge 55 of the sheet. The annular edge 55 is radially opposed to the edge 52. The sheet 50 is installed on the flange 9a before the crimping of the nuts. However, the diameter of the holes and the notches are greater than the diameter of each of the orifices to allow the passage of the skirt 20 of the nut. Furthermore, the base 22, and in particular the bearing surface 24, presses on the sheet 50 to hold it in position and against the flange 9a as illustrated in FIGS. 11 and 12. The dimensions of the base are greater to the diameter of the holes and notches.
La tôle est réalisée dans un matériau métallique. De manière avantageuse, le matériau métallique comprend un inconel®. Celle-ci présente une épaisseur comprise entre 0.1 et 1.5 mm. Avantageusement, l’épaisseur est de l’ordre de 1 mm.The sheet is made of a metallic material. Advantageously, the metallic material comprises an inconel®. This has a thickness of between 0.1 and 1.5 mm. Advantageously, the thickness is of the order of 1 mm.
En référence aux figures 11 et 12, les moyens anti-rotation 26 sont destinés à venir en butée contre le rebord 52 de la tôle 60 de manière à réduire les déformations de la nervure 18 lors du couple de desserrage ou serrage en cas de grippage. La tôle 50 fournit une protection à la bride et à la nervure 18 contre les efforts de dévissage. La tôle pourra facilement être remplacée si jamais elle est fortement endommagée lors d’un dévissage avec grippage. En cas de grippage de la pièce de fixation 6 dans l’écrou, le couple de desserrage entraîne les moyens anti-rotation 26 contre le rebord 52 et si le couple de réaction est supérieur à une valeur prédéterminée alors la portion fusible (rainure 37 ou oreille 27a, 27b) de l’écrou se rompt.Referring to Figures 11 and 12, the anti-rotation means 26 are intended to come into abutment against the rim 52 of the sheet 60 so as to reduce the deformations of the rib 18 during the loosening or tightening torque in the event of seizure. The sheet 50 provides protection to the flange and to the rib 18 against unscrewing forces. The sheet can easily be replaced if ever it is badly damaged during unscrewing with seizing. In the event of seizure of the fixing part 6 in the nut, the loosening torque drives the anti-rotation means 26 against the rim 52 and if the reaction torque is greater than a predetermined value then the fusible portion (groove 37 or ear 27a, 27b) of the nut breaks off.
Ainsi, la portion fusible est agencée de manière à pouvoir séparer une partie des moyens anti-rotation 26 (une des oreilles 27, 27b ou la portion transversale 35) du reste de l’écrou en cas d’un couple de réaction supérieur à une valeur prédéterminée. Cette séparation protège de manière optimale et à moindre coût la nervure de l’arbre de soufflante 9 et l’arbre de soufflante lui-même.Thus, the fusible portion is arranged so as to be able to separate part of the anti-rotation means 26 (one of the lugs 27, 27b or the transverse portion 35) from the rest of the nut in the event of a reaction torque greater than a predetermined value. This separation optimally and cost-effectively protects the fan shaft rib 9 and the fan shaft itself.
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