FR3007092A1 - Annneau d'arret d'un ecrou et ensemble comportant un tel anneau - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble comprenant un écrou (58) vissé sur une extrémité externe d'un arbre tubulaire (60) et un anneau d'arrêt (64) inséré dans une extrémité (84) de l'écrou (58) et comportant une paroi cylindrique (68) centrée à l'intérieur de l'écrou (58) et agencée en vis-à-vis axial de l'arbre (60). L'anneau (64) comprend également des moyens de solidarisation en rotation avec l'écrou et avec l'arbre. La paroi cylindrique (68) comprend au moins un doigt axial (74) s'étendant à l'opposé de l'arbre (60) et reliée à au moins une languette (66) élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle et dont l'extrémité libre opposée au doigt coopère par liaison de forme avec l'écrou (58) pour la retenue axiale de l'anneau (64).

Description

ANNNEAU D'ARRET D'UN ECROU ET ENSEMBLE COMPORTANT UN TEL ANNEAU L'invention concerne un anneau d'arrêt en rotation d'un écrou ainsi 5 qu'un ensemble comprenant un tel anneau et une turbomachine comprenant 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 10 une pluralité de rangées d'aubes mobiles portées par un arbre tubulaire dont une portée cylindrique porte un palier de guidage en rotation de l'arbre. Un organe 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 comprend à son extrémité amont une 15 partie en saillie axialement vers l'amont par rapport à l'arbre comprenant un filetage sur lequel est vissé un anneau de support de léchettes d'étanchéité. L'organe est bloqué en rotation et axialement vers l'aval par un anneau d'arrêt inséré depuis l'aval à l'intérieur de l'arbre. Cet anneau comprend une paroi cylindrique portant extérieurement 20 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. Des languettes élastiquement déformables s'étendent vers l'aval depuis l'extrémité aval de la paroi cylindrique et comprennent chacune à leur 25 extrémité aval un rebord en saillie radialement vers l'extérieur engagé dans une encoche de l'arbre. Avec un tel montage, l'organe est 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 30 languettes de manière à désengager les rebords des languettes des encoches de l'arbre, ce qui autorise après dévissage du support de léchettes une translation vers l'aval de l'organe et son démontage. Ce dispositif de blocage de l'organe n'est toutefois pas optimal puisque les languettes de l'anneau doivent être suffisamment longues pour garantir une déformation élastique de celles-ci et éviter toute déformation plastique. Cela impose également une dimension axiale suffisante de l'arbre pour pouvoir monter un tel anneau. Toutefois, dans le cas de moteurs pour avions d'affaires, les motoristes cherchent à réduire la dimension axiale du turboréacteur, ce qui ne permet pas d'intégrer un anneau tel que décrit ci-dessus.

En particulier, lorsque l'organe est vissé sur l'extrémité extérieure amont de l'arbre du compresseur haute pression, il n'est pas possible d'utiliser un anneau d'arrêt comme décrit précédemment du fait d'un espacement axial insuffisant entre l'extrémité amont de l'arbre du compresseur haute pression et l'extrémité aval du compresseur basse pression. La présente invention apporte une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. A cette fin, elle propose un ensemble comprenant un écrou vissé sur une partie d'extrémité externe d'un arbre tubulaire et un anneau d'arrêt inséré dans une partie d'extrémité de l'écrou et comportant une paroi cylindrique centrée à l'intérieur de l'écrou et agencée en vis-à-vis axial de l'arbre, l'anneau comportant des premier moyens de solidarisation en rotation avec l'écrou et des seconds moyens de solidarisation en rotation avec l'arbre, la paroi cylindrique comprenant au moins un doigt axial s'étendant à l'opposé de l'arbre et reliée à au moins une languette élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle et dont l'extrémité libre opposée au doigt coopère par liaison de forme avec l'écrou pour la retenue axiale de l'anneau. Selon l'invention, les languettes de l'anneau sont orientées en direction circonférentielle et non plus en direction axiale comme dans la technique antérieure. Avec une telle disposition, la dimension axiale de l'anneau d'arrêt peut être réduite, ce qui facilite son intégration dans une turbomachine par exemple. Cet anneau d'arrêt est bloqué en rotation sur l'arbre et sur l'écrou au moyen de premiers et seconds moyens de blocage en rotation et les extrémités libres des languettes assurent un blocage axial de l'anneau sur l'écrou. Avec un tel agencement, l'écrou vissé sur l'arbre est ainsi immobilisé en rotation sur l'arbre. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface interne de l'écrou comprend une alternance de rainures et de nervures axiales débouchant à l'extrémité libre de l'écrou opposée à l'arbre, chaque doigt comprenant un téton en saillie radialement vers l'extérieur engagé axialement dans une rainure de l'écrou et chaque languette comprenant à son extrémité libre un téton en saillie radialement vers l'extérieur engagé dans une encoche d'une nervure de l'écrou.

Lors du montage en translation de l'anneau d'arrêt dans l'écrou, l'opérateur maintient les extrémités libres des languettes fléchies radialement vers l'intérieur pour pouvoir engager par translation axiale le ou les tétons du ou des doigts dans des rainures internes de l'écrou. Lorsque l'anneau est en position à l'intérieur de l'écrou, l'opérateur relâche les extrémités libres des languettes de manière à ce que le ou les tétons du ou des languettes s'insèrent dans une ou des encoches des nervures. Dans une réalisation de l'invention, l'anneau comprend quatre doigts régulièrement répartis autour de l'axe de l'anneau et chacun relié à une languette élastiquement déformable, les languettes étant orientées circonférentiellement dans un même sens autour de l'axe de l'anneau depuis les doigts. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les seconds moyens de solidarisation sont formés à l'extrémité de la paroi cylindrique en vis-à-vis de l'arbre et comprennent des indentations axiales formées par une alternance de parties creuses et de parties pleines engagées dans des parties pleines et des parties creuses, respectivement, de l'extrémité de l'arbre. Préférentiellement, les indentations sont du type en créneaux, ce qui réalise un blocage en rotation optimal de l'anneau sur l'extrémité de l'arbre. Dans une réalisation préférée, les bords circonférentiels de chaque languette sont à surface concave, ce qui permet de répartir les contraintes dues à l'effort de flexion radialement vers l'extérieur appliqué à chaque languette sur toute l'étendue angulaire de la languette et limite ainsi la formation de zones de contraintes dans la languette, en particulier au niveau de la zone de raccordement entre la languette et un doigt axial.

L'invention concerne également un compresseur haute pression dans une turbomachine, comprenant un ensemble du type décrit ci-dessus, l'écrou étant vissé sur une partie d'extrémité externe amont de l'arbre du rotor du compresseur haute pression. L'invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un 15 turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion comprenant un compresseur du type de celui décrit au paragraphe précédent. Enfin, l'invention concerne aussi un anneau de freinage d'un écrou comprenant une paroi cylindrique et au moins un doigt s'étendant selon l'axe de l'anneau et reliant la paroi cylindrique à au moins une languette 20 élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle et comportant à son extrémité opposée au doigt un téton en saillie radiale. Préférentiellement, chaque doigt porte également un téton en saillie radiale et dans lequel l'extrémité de la paroi cylindrique opposée au doigt comprend des indentations en créneaux orientées selon l'axe de l'anneau. 25 Dans une réalisation de l'anneau, les tétons des languettes et les tétons des doigts sont formés en saillie radialement vers l'extérieur. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins 30 annexés dans lesquels : - la figure 1 est une schématique en coupe axiale d'une partie interne et amont d'un arbre de compresseur haute pression ; la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale représentant de manière isolée l'extrémité amont de l'arbre ainsi qu'un organe de blocage et un anneau d'arrêt selon l'art antérieur ; la figure 3 est une vue schématique en perspective de l'anneau d'arrêt des figures 1 et 2 ; la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie interne et amont d'un arbre de compresseur haute pression selon l'invention ; la figure 5 est une vue schématique en perspective de l'extrémité amont de l'arbre de compresseur haute pression de la figure 4 ; la figure 6 est une vue schématique depuis le dessus d'une languette élastiquement déformable d'un anneau d'arrêt selon l'invention. 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 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 20 conique 20 destiné à engrener avec 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. La surface interne de la portée cylindrique 12 de l'arbre comprend une première surface amont 22 et une seconde surface aval 24 25 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 30 comprend une partie filetée 32 externe dépassant axialement vers l'amont par rapport à 30 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 30 et coopère à son extrémité amont au moyen 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 30. Un anneau 44 d'arrêt en rotation de l'organe 30 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 quatre doigts 50 axiaux engagés dans des encoches de l'extrémité aval de l'organe pour le blocage en rotation de l'organe 30 sur l'arbre 10. L'extrémité aval de l'anneau 44 comprend quatre languettes 52 élastiquement déformables chacune alignée 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 bloqué en rotation à l'intérieur de l'arbre 10 par l'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. Toutefois, comme indiqué précédemment, dans certaines configurations de turbomachine, l'étendue axiale de la portée cylindrique 12 30 n'est pas suffisante pour permettre le montage d'un anneau d'arrêt comme décrit précédemment.

En particulier, dans certaines configurations d'arbre de compresseur haute pression comme représenté en figure 4, l'organe 30 de l'art antérieur (figure 1) est remplacé par un écrou 58 vissé sur l'extrémité amont externe de l'arbre 60. L'espace axial entre l'extrémité amont de l'arbre 60 du 5 compresseur haute pression et l'extrémité aval de l'arbre 62 du compresseur basse pression agencé en vis-à-vis axial n'est pas suffisant pour permettre le montage d'un anneau d'arrêt 30 comme décrit précédemment, qui serait monté à l'intérieur de l'écrou 58 et bloqué en rotation sur l'écrou 58 et sur l'arbre 60 et dont les rebords des languettes 10 52 seraient engagées dans des encoches de la surface interne de l'écrou. En effet, pour cela, il serait nécessaire d'augmenter la longueur de l'écrou 58, ce qui n'est pas acceptable. L'invention apporte une solution à ce problème en proposant un frein d'écrou 64 comportant des languettes 66 s'étendant en direction 15 circonférentielle et non plus en direction axiale. L'anneau 64 selon l'invention comprend une paroi cylindrique 68 comportant à son extrémité aval une denture en créneaux coopérant avec une denture en créneaux de l'extrémité amont de l'arbre de manière à ce que les parties pleines 70 de l'anneau soient engagées axialement dans 20 des parties creuses de l'extrémité amont de l'arbre 60 et à ce que les parties pleines 72 de l'extrémité amont de l'arbre 60 s'engagent dans des parties creuses de l'anneau 64. La paroi cylindrique 68 comprend quatre doigts 74 régulièrement répartis autour de l'axe de l'anneau 64 et reliés à leurs extrémités 25 opposées à la paroi cylindrique 68 à une languette 66 élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle. Les languettes 66 s'étendent toutes dans une même direction circonférentielle depuis un doigt 74. Chaque doigt 74 et l'extrémité libre de chaque languette 66 comprend un téton 76, 78 en saillie radialement vers l'extérieur. Le téton 76 de 30 chaque doigt 74 a en vue de dessus une section sensiblement carrée et le téton 78 de chaque languette 66 a en vue de dessus une section sensiblement rectangulaire, qui est allongée en direction circonférentielle. L'écrou 58 comprend une partie filetée 80 vissée sur un filetage 82 externe correspondant de l'arbre 60 et comprend une partie d'extrémité 84 opposée au filetage 80 qui dépasse axialement vers l'amont par rapport à l'extrémité amont de l'arbre 60. Afin de réaliser le montage en translation de l'anneau 64 dans l'écrou 58, celui-ci comprend sur sa surface interne une alternance de rainures 86 et de nervures 88 axiales débouchant à l'extrémité amont de l'écrou 58. Chaque nervure 88 comprend une encoche 90 formée sensiblement au débouché axial de la nervure 88. Ainsi, le montage est réalisé de la manière suivante : l'écrou 58 est tout d'abord vissé sur le filetage 82 de l'arbre 60 puis les extrémités libres des languettes 66 sont fléchies radialement vers l'intérieur. L'anneau 64 est ensuite engagé axialement vers l'aval à l'intérieur de l'écrou 58 jusqu'à ce que la denture de l'anneau 64 s'engage dans la denture de l'extrémité amont de l'arbre 60, les tétons 76 des doigts coulissant dans les rainures 86 de l'écrou 58. L'effort de flexion appliqué aux languettes 66 est enfin relâché de manière à ce que les tétons 78 des languettes 66 s'insèrent dans les encoches 90 des nervures 88.

Avec un tel montage, l'encombrement axial de l'anneau 64 de freinage (figure 5) est fortement réduit par rapport à celui de l'art antérieur (figure 3). Dans la réalisation représentée aux figures, la surface externe 92 de la paroi cylindrique 68 de l'anneau est en contact avec une surface cylindrique 94 correspondante de l'écrou 58 formée immédiatement en aval des rainures 86 pour le centrage de l'anneau dans l'écrou 58. De plus, dans ce montage, le support 18 de pignon conique 20 est bloqué axialement vers l'amont par l'extrémité aval de l'écrou 58. Comme représenté en figure 6, les bords circonférentiels amont 96 30 et aval 98 de chaque languette 66 sont à surface concave de manière à répartir les contraintes de flexion sur l'ensemble de la languette 66.

Dans une variante de réalisation de l'invention, chaque doigt 74 peut être relié à deux languettes s'étendant dans des directions circonférentielles opposées. Ainsi, dans une telle réalisation, l'anneau ne comprend que deux doigts diamétralement opposés de manière à éviter un balourd en rotation. Dans encore une autre variante de l'invention, l'anneau peut être bloqué en rotation sur l'écrou au moyen de cannelures formées sur la surface externe de la paroi cylindrique et coopérant avec des cannelures correspondantes formées sur la surface 92 de l'anneau.

Dans une réalisation pratique de l'invention, l'anneau est réalisé en titane. Les languettes s'étendent angulairement sur au moins 65° et ont une épaisseur de l'ordre de 1 millimètre.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble comprenant un écrou (58) vissé sur une partie d'extrémité externe d'un arbre tubulaire (60) et un anneau d'arrêt (64) inséré dans une partie d'extrémité (84) de l'écrou (58) et comportant une paroi cylindrique (68) centrée à l'intérieur de l'écrou (58) et agencée en vis-à-vis axial de l'arbre (60), l'anneau (64) comportant des premier moyens de solidarisation en rotation avec l'écrou (58) et des seconds moyens de solidarisation en rotation avec l'arbre, la paroi cylindrique (68) comprenant au moins un doigt axial (74) s'étendant à l'opposé de l'arbre (60) et relié à au moins une languette (66) élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle et dont l'extrémité libre opposée au doigt coopère par liaison de forme avec l'écrou (58) pour la retenue axiale de l'anneau (64).
2. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la surface interne de l'écrou (58) comprend une alternance de rainures (86) et de nervures (88) axiales débouchant à l'extrémité libre de l'écrou (58) opposée à l'arbre (60), chaque doigt (74) comprenant un téton (76) en saillie radialement vers l'extérieur engagé axialement dans une rainure (86) de l'écrou (58) et chaque languette (66) comprenant à son extrémité libre un téton (78) en saillie radialement vers l'extérieur engagé dans une encoche (90) d'une nervure (88) de l'écrou (58).
3. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'anneau (64) comprend quatre doigts (74) régulièrement répartis autour de l'axe de l'anneau et chacun relié à une languette (66) élastiquement déformable, les languettes (66) étant orientées circonférentiellement dans un même sens autour de l'axe de l'anneau (64) depuis les doigts (74).
4. 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les seconds moyens de solidarisation sont formés à l'extrémité de la paroi cylindrique en vis-à-vis de l'arbre et comprennent des indentations axiales formées par une alternance de parties creuses et de partiespleines (70) engagées dans des parties pleines (72) et des parties creuses, respectivement, de l'extrémité de l'arbre (60).
5. 5. Ensemble selon la revendication 4, dans lequel les indentations sont du type en créneaux.
6. 6. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les bords circonférentiels (96, 98) de chaque languette (66) sont à surface concave.
7. 7. Compresseur haute pression dans une turbomachine, comprenant un ensemble selon l'une des revendications précédentes, l'écrou (58) étant vissé sur une partie d'extrémité externe amont de l'arbre (60) du rotor du compresseur haute pression.
8. 8. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion comprenant un compresseur selon la revendication 7.
9. 9. Anneau (64) de freinage d'un écrou comprenant une paroi cylindrique et au moins un doigt (74) s'étendant selon l'axe de l'anneau et reliant la paroi cylindrique (68) à au moins une languette (66) élastiquement déformable s'étendant en direction circonférentielle et comportant à son extrémité opposée au doigt un téton (66) en saillie radiale.
10. 10. Anneau selon la revendication 9, dans lequel chaque doigt (74) porte également un téton (76) en saillie radiale et dans lequel l'extrémité de la paroi cylindrique opposée au doigt comprend des indentations en créneaux orientées selon l'axe de l'anneau.
11. 11. Anneau selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les tétons (78) des languettes (66) et les tétons (76) des doigts (74) sont formés en saillie radialement vers l'extérieur.