EP0165860A1 - Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine - Google Patents

Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine Download PDF

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EP0165860A1
EP0165860A1 EP85401152A EP85401152A EP0165860A1 EP 0165860 A1 EP0165860 A1 EP 0165860A1 EP 85401152 A EP85401152 A EP 85401152A EP 85401152 A EP85401152 A EP 85401152A EP 0165860 A1 EP0165860 A1 EP 0165860A1
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Jean Marc Surdi
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Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/32—Locking, e.g. by final locking blades or keys
    • F01D5/323—Locking of axial insertion type blades by means of a key or the like parallel to the axis of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to an axial locking device for a turbomachine blade.
  • Axial blade locking devices are also known in which collective locks are used, however to disassemble a blade it is necessary to unlock an entire sector. Furthermore, the sectorized rings add an additional force to the disc because the centrifugal forces are taken up by the latter.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by using a device allowing unitary disassembly of the blades.
  • a locking ring having regularly spaced notches in each of which is inserted an axial protuberance of each blade root projecting downstream of the disc, said protuberance being engaged in the corresponding notch by the introduction of the shim between the blade root and the bottom of the cell thus ensuring the axial locking of the blade.
  • This locking device makes it possible, compared to French patent 2,507,679, to use a simplified disc and to avoid the presence of teeth both on the blades and on the disc, the realization of which is difficult.
  • the device according to the invention allows unitary disassembly of the blades unlike known collective locks which require unlocking of an entire sector to disassemble a blade.
  • the locking ring according to the invention which is in one piece does not add any additional force to the disc supporting it unlike sectored rings whose centrifugal forces are taken up by the disc.
  • the embodiment in which the locking ring is integrated into the compressor drum has the advantage of a further reduction in the number of parts because the attachment of the disc to the drum is achieved by means of the ring of locking.
  • Figure 1 there is shown a disc 1 of a turbomachine rotor having at the upper part of the upstream face a rim which is smooth, the lower part of the rim having a flange 2 on which is fixed a conical front cover 3 .
  • the rim of the disc 1 On its downstream face the rim of the disc 1 has a radial flange 5 which is intended for fixing, by bolts 6 of a locking ring 7 and of a sealing ring 8.
  • the sealing ring 8 comes to bear on the downstream edge of the platform 9 of the vanes 10 and its internal edge on the drum 11 of the intermediate compressor.
  • a lower flange 12 is also provided on the downstream face of the rim of the disc 1 and on this flange is fixed the drum 11 of the low pressure compressor.
  • Each blade 10 is mounted on the disk 1 by means of a foot 13 of dovetail-shaped section and which is slidably engaged in a cell 4 of the disk, said blade foot 13 being locked radially by a wedge 14 engaged between said foot 13 of the blade and the bottom of the cell 4.
  • the wedge 14 bears on one side against a stop 15 of the front cover 3 and on the other side against a flange 16 of the drum 11.
  • the rear part of the blade root 13 is extended by an axial protuberance 17 which is engaged in one of the notches 18 ( Figures 1, 3, 4 and 5) provided in the locking ring 7, said notches are regularly spaced in number equal to that of the blades.
  • the notches 18 of the ring 7 are located opposite the cells 4 of the disc rim and their sides partially mask each side of the cells 4.
  • the axial protuberance 17 which projects beyond the downstream face of the disc has two radial grooves 19, 19a machined on the sides of said protuberance ( Figures 3 and 5).
  • the grooves 19, 19a are engaged on the edges of the notch 18 of the locking ring 7 during the lifting of the foot 13 of the blade under the action of the wedge 14 thus ensuring the axial locking of the blade 10 .
  • the rear part of the foot 13 is extended by a radial protuberance 20 which can come to bear against the bottom of the notch 18, in the case of loss of a blade.
  • Each blade 10 is inserted from front to back into the corresponding socket 4 of the disc, until the rear face of the stilt comes to bear on the ring.
  • the front cover 3 is mounted on the flange 2 which axially locks the shims 4 in abutment against the flange 15.
  • the cover 3 is removed and the shim 14 is deposited, which has the effect of allowing the blade to descend to the bottom of the cell 4 and to release the rear part and the protuberance 17 of the locking ring 7.
  • the locking ring 7 is integrated into the drum 22 of the low pressure compressor and forms only one piece with it.
  • the ring 7 has, as previously, indentations 18 in which is engaged by radial grooves 19, 19a the protuberance 17 of the foot 13 of the dawn.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine, dans lequel la jante du disque de rotor présente des alvéoles à section en forme de queue d'aronde sensiblement axiales recevant les pieds d'aubes de forme correspondante qui sont verrouillés radialement par des cales placées entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole. Sur la face aval du disque (1) est fixé un anneau de verrouillage (7) présentant des échancrures (18) régulièrement espacées dans chacune desquelles est insérée une protubérance axiale (17) de chaque pied (13) d'aube faisant saillie vers l'aval du disque (1). L'invention est utilisée pour le verrouillage axial d'une aube de turbomachine.

Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine.
  • Par le brevet français 2 507 679, il est connu d'utiliser un dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine dans lequel l'aube est déplacée radialement vers l'extérieur par l'introduction d'une cale sous son pied. Par ce déplacement des butées transversales saillantes, solidaires de l'échasse ou du pied viennent en prise avec des portées sur la jante de façon à empêcher tout déplacement axial de l'aube. Ce dispositif a pour avantage de permettre un démontage unitaire des aubes, toutefois, il nécessite un assez grand nombre de pièces et la réalisation de dents sur les aubes et le disque dont la réalisation est difficile.
  • Par ailleurs, il existe un risque d'oubli au montage de l'un des verrous dont l'absence ne peut être constatée après montage.
  • On connaît également des dispositifs de verrouillage axial d'aubes dans lesquels on utilise des verrous collectifs, toutefois pour démonter une aube il faut déverrouiller tout un secteur. Par ailleurs, les anneaux sectorisés ajoutent un effort supplémentaire au disque du fait que les efforts centrifuges sont repris par celui-ci.
  • La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en utilisant un dispositif permettant un démontage unitaire des aubes.
  • Conformément à la présente invention, sur la face aval du disque est fixé un anneau de verrouillage présentant des échancrures régulièrement espacées dans chacune desquelles est insérée une protubérance axiale de chaque pied d'aube faisant saillie vers l'aval du disque ladite protubérance étant engagée dans l'échancrure correspondante par l'introduction de la cale entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole assurant ainsi le verrouillage axial de l'aube.
  • Ce dispositif de verrouillage permet par rapport au brevet français 2 507 679 d'utiliser un disque simplifié et d'éviter la présence de dents tant sur les aubes que sur le disque, dont la réalisation est difficile.
  • Il est également possible dans une variante de l'invention d'associer le verrou à la fixation du disque sur le tambour.
  • Avec le dispositif suivant l'invention, il est possible de combiner sur la protubérance axiale du pied de l'aube la fonction de surface d'appui radial pour absorber les déformations des alvéoles lors de la perte d'une aube.
  • Le dispositif suivant l'invention permet un démontage unitaire des aubes contrairement aux verrous collectifs connus qui nécessitent un déverrouillage de tout un secteur pour démonter une aube.
  • L'anneau de verrouillage suivant l'invention qui est en une seule pièce n'ajoute pas d'effort supplémentaire au disque le supportant contrairement aux anneaux sectorisés dont les efforts centrifuges sont repris par le disque.
  • Enfin, le mode de réalisation dans lequel l'anneau de verrouillage est intégré au tambour du compresseur présente l'avantage d'une réduction supplémentaire du nombre de pièces car la solidarisation du disque au tambour est réalisée par l'intermédiaire de l'anneau de verrouillage.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels ;
    • - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de fixation d'une aube sur le disque rotor d'une turbomachine,
    • - la figure 2 est une vue de dessus d'un alvéole du disque incliné de 10° par rapport à l'axe du disque,
    • - la figure 3 est une vue de face arrière de l'anneau de verrouillage,
    • - la figure 4 est une vue en plan de l'anneau de verrouillage et de la partie en aval du pied de l'aube,
    • - la figure 5 est une vue en coupe du pied de l'aube et de la protubérance engagée dans l'anneau de verrouillage,
    • - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation de l'anneau de verrouillage intégré au tambour du compresseur basse pression.
  • A la figure 1 on a représenté un disque 1 d'un rotor de turbomachine présentant à la partie supérieure de la face amont une jante qui est lisse, la partie inférieure de la jante comportant une bride 2 sur laquelle est fixé un capot avant cônique 3.
  • Dans la jante du disque 1 sont usinés par brochage des alvéoles 4 qui sont inclinés de 10" par rapport à l'axe du disque (Figure 2) ou qui sont parallèles à l'axe du disque (Figure 4). Ces alvéoles présentent en section la forme d'une queue d'aronde.
  • Sur sa face aval la jante du disque 1 comporte une bride radiale 5 qui est destinée à la fixation, par des boulons 6 d'un anneau de verrouillage 7 et d'un anneau d'étanchéité 8.
  • L'anneau d'étanchéité 8 vient porter sur le bord aval de la plateforme 9 des aubes 10 et son bord interne sur le tambour 11 du compresseur intermédiaire.
  • Unebride inférieure 12 est également prévue sur la face aval de la jante du disque 1 et sur cette bride est fixé le tambour 11 du compresseur basse pression.
  • Chaque aube 10 est montée sur le disque 1 au moyen d'un pied 13 à section en forme de queue d'aronde et qui est engagé par coulissement dans un alvéole 4 du disque, ledit pied 13 d'aube étant verrouillé radialement par une cale 14 engagée entre ledit pied 13 d'aube et le fond de l'alvéole 4.
  • La cale 14 est en appui d'un côté contre une butée 15 du capot avant 3 et de l'autre côté contre une bride 16 du tambour 11.
  • La partie arrière du pied 13 d'aube est prolongée par une protubérance axiale 17 qui est engagée dans l'une des échancrures 18 (Figures 1, 3, 4 et 5) prévues dans l'anneau de verrouillage 7, lesdites échancrures sont régulièrement espacées en nombre égal à celui des aubes.
  • Les échancrures 18 de l'anneau 7 sont situées en face des alvéoles 4 de la jante du disque et leurs flancs masquent partiellement chaque côté des alvéoles 4.
  • La protubérance axiale 17 qui fait saillie au-delà de la face aval du disque présente deux saignées radiales 19, 19a usinées sur les flancs de ladite protubérance (Figures 3 et 5). Les saignées 19, 19a sont engagées sur les bords de l'échancrure 18 de l'anneau de verrouillage 7 lors du soulèvement du pied 13 de l'aube sous l'action de la cale 14 assurant ainsi le verrouillage axial de l'aube 10.
  • Par ailleurs, la partie arrière du pied 13 est prolongée par une protubérance radiale 20 qui peut venir en appui contre le fond de l'échancrure 18, dans le cas de perte d'une aube.
  • Pour procéder au montage des aubes 10 sur le disque 1, les anneaux de verrouillage 7 et d'étanchéité 8 sont présentés sur le disque 1 et fixés au moyen de boulons 6.
  • Chaque aube 10 est insérée d'avant en arrière dans l'alvéole 4 correspondant du disque, jusqu'à ce que la face arrière de l'échasse vienne en appui sur l'anneau.
  • Sous le pied 13 de l'aube on insère une cale 14, jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre la bride 16, ce qui a pour effet :
    • - de remonter l'aube 10 radialement et de plaquer la face supérieure du pied 13 contre la paroi supérieure de l'alvéole 4,
    • - de faire pénétrer les flancs de l'échancrure 18 de l'anneau 7 dans les saignées radiales 19, 19a du pied 13 de l'aube.
  • Enfin, le capot avant 3 est monté sur la bride 2 ce qui verrouille axialement les cales 4 en butée contre la bride 15. Pour démonter une aube 10, on enlève le capot 3 et on dépose la cale 14, ce qui a pour effet de permettre la descente de l'aube au fond de l'alvéole 4 et de libérer la partie arrière et la protubérance 17 de l'anneau de verrouillage 7.
  • Il est alors possible d'extraire l'aube 10 vers l'avant du disque.
  • Suivant un autre mode de réalisation représenté à la figure 6, l'anneau 7 de verrouillage est intégré au tambour 22 du compresseur basse pression et ne forme qu'une seule pièce avec celui-ci.
  • L'anneau 7 présente comme précédemment des échancrures 18 dans lesquelles est engagée par des saignées radiales 19, 19a la protubérance 17 du pied 13 de l'aube.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du domaine de l'invention.

Claims (4)

1. Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine, dans lequel la jante du disque de rotor présente des alvéoles à section en forme de queue d'aronde sensiblement axiaux recevant les pieds d'aubes de forme correspondante qui sont verrouillés radialement par des cales placées entre le pied d'aube et le fond de l'alvéole caractérisé en ce que sur la face aval du disque (1) est fixé un anneau de verrouillage (7) présentant des échancrures (18) régulièrement espacées dans chacune desquelles est insérée une protubérance axiale (17) de chaque pied (13) d'aube faisant saillie vers l'aval du disque (1), ladite protubérance (17) étant engagée dans l'échancrure correspondante (18) par l'introduction de la cale (14) entre le pied d'aube (13) et le fond de l'alvéole (4) assurant ainsi le verrouillage axial de l'aube (10).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la protubérance axiale (17) du pied (13) d'aube situé à l'aval présente sur ses flancs deux saignées radiales (19, 19a) qui sont engagées sur les bords des échancrures (18) de l'anneau (7) de verrouillage lors du soulèvement du pied (13) de l'aube sous l'action de la cale (14).
3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (7) de verrouillage est maintenu serré au moyens de boulons (6) entre le disque (1) et un anneau d'étanchéité (8) venant porter par son bord externe sur le bord aval des plateformes (9) des aubes (10) et par son bord interne sur le tambour (11) du compresseur basse pression.
4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de verrouillage (7) présentant des échan- crures (18) est intégré au tambour (22) du compresseur basse pression.
EP85401152A 1984-06-14 1985-06-12 Dispositif de verrouillage axial d'une aube de turbomachine Expired EP0165860B1 (fr)

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