Appareil pour le transfert d'un module de turbine complet d'une machine d'équilibrage à un moteur et vice versa, et un procédé pour faire fonctionner ledit appareil

Ce qui est revendiqué comme neuf et souhaité par les lettres patentes des États-Unis est:

1. Un appareil pour transférer un module de turbine d'une machine d'équilibrage à un ensemble de moteur et vice versa, le module comprenant un boîtier externe du réseau de buses de guidage d'entrée de la turbine dans lequel est monté l'étage de stator de la turbine, le rotor de turbine Incorporant des disques et des rangées de lame et est fixé à l'arbre de transmission du moteur par des boulons d'attache positionnés dans un réseau autour de l'axe du rotor et s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe, et le module comprenant en outre un boîtier de cloche à l'extrémité aval du rotor et portant Un siège de montage, ledit appareil comprenant:

Des moyens pour monter ledit boîtier externe sur une balanceuse,

Des moyens pour interconnecter temporairement les disques du rotor, et

Des moyens de transport assurant l'interconnexion des disques de turbine après le retrait de la machine d'équilibrage, dans lequel lesdits moyens pour monter ledit boîtier externe comprennent en outre,

Une partie en amont avec une base conique ayant un siège permettant le montage du module sur l'équilibreur,

Une partie de bord aval ayant une bride pour fixer les moyens pour monter ledit boîtier externe sur ledit boîtier externe du module et

Une partie aval portant une partie interne, cylindrique, coaxiale et coopérant avec ledit logement de montage du boîtier de cloche et comprenant en outre,

Des moyens de bride agencés au niveau d'un bord périphérique externe de celui-ci pour être fixés à une bride aval dudit boîtier externe du module.

2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen pour interconnecter temporairement les disques du rotor comprend en outre

Une bague ayant un filetage à la partie de bord interne de celle-ci,

Un tube interne ayant un premier filetage vissé sur la vis de la bague et ayant un second filetage,

Un élément tubulaire coaxial avec et couché à l'intérieur du tube interne,

Ledit élément tubulaire ayant un filetage en prise avec le second filetage du tube interne et ayant des moyens à son extrémité aval agencés pour coopérer avec le logement du boîtier de cloche.

3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen pour interconnecter temporairement les disques vers le rotor comprend en outre

Une bague ayant un filetage à la partie de bord interne de celle-ci,

Un tube interne ayant un filetage vissé sur le filetage de la bague et ayant un second filetage,

Un élément tubulaire coaxial avec et couché à l'intérieur du tube interne,

Ledit élément tubulaire ayant un filetage en prise avec le second filetage du tube interne et ayant des moyens à son extrémité aval agencés pour coopérer avec le logement du boîtier de cloche.

4. Appareil selon la revendication 2, dans lequel les moyens à l'extrémité aval du tube interne pour coopérer avec l'assise du boîtier de cloche comprennent en outre un collier de butée et une bague de centrage en appui contre le collier et l'assise du boîtier de cloche.

5. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le moyen de transport comprend

Une base tronconique, en amont, avec

Une partie de bordure externe adaptée pour être fixée à une bride amont dudit boîtier externe,

Une partie de bord interne agencée pour être fixée au rotor de turbine,

Une pluralité de boulons de liaison servant à fixer la partie de bord interne du rotor de turbine, la

Une partie aval comprenant un disque circulaire ayant une ouverture centrale,

Un manchon fixé autour de l'ouverture coaxiale avec l'axe du module et

Une bride située sur le bord extérieur du disque, de sorte que la partie aval peut être fixée au module.

6. Procédé de transfert d'un module de turbine complet entre un ensemble de moteur et une machine d'équilibrage et ensuite de la machine d'équilibrage à un ensemble de moteur, le module incorporant un boîtier externe du réseau de buses de guidage d'entrée de la turbine dans lequel l'étage de stator de La turbine est montée, le rotor de turbine incorporant des disques et des rangées de lame et étant fixé à l'arbre de transmission du moteur par des boulons d'attache positionnés dans un réseau autour de l'axe du rotor et s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe, le module comprenant en outre un boîtier de cloche au niveau de l'axe Extrémité aval du rotor et portant un siège de montage, le procédé comprenant les étapes consistant à

I. équilibrage du rotor de la turbine dans le module, y compris les étapes de:

(A) fixer une partie en amont du boîtier externe du réseau de buses de guidage d'entrée vers une partie amont des moyens de montage,

(B) fixer le rotor de la turbine à l'arbre de l'équilibreur par des boulons,

(C) fixer la partie aval des moyens de montage à une partie aval du carter externe du réseau de buses de guidage d'entrée, la partie cylindrique de la partie aval du moyen de montage coopérant avec le siège restant monté sur le boîtier de cloche et

(D) équilibrage du rotor,

II. En transférant le module de turbine, le rotor ayant été équilibré, y compris les étapes suivantes:

(A) retirer le moyen de montage de l'ensemble d'arbre et le module de turbine de la machine d'équilibrage et placer le module dans une position verticale à l'intérieur d'un moyen de désassemblage,

(B) la mise en place d'un élément de vis de serrage le long d'un axe dudit boîtier de cloche,

(C) dévissage des écrous des boulons d'attache de l'arbre de l'équilibreur,

(D) enlever la partie arrière des moyens de montage,

(E) localiser la partie aval du dispositif de transport sur une bride du module de turbine,

(F) démonter le casinag du réseau de buses de guidage d'entrée de la partie avant des moyens de montage, la partie avant et les boulons de fixation restant sur place sur l'arbre de l'équilibreur, et

(G) localiser la partie avant du dispositif de transfert sécurisé à l'aide desdits boulons de fixation et fixer les disques; et

III. Localiser le module de turbine dans le moteur, y compris les étapes de:

(A) enlever les boulons de vissage de transfert de la partie avant des moyens de transfert,

(B) présenter le module au moteur, puis fixer les boulons de fixation restant sur l'arbre de transmission pour fixer les trous des disques et guider l'ensemble en position,

(C) fixer le boîtier du réseau de buses de guidage d'entrée du module sur le boîtier de la chambre de combustion et

(D) enlever la partie arrière des moyens de transport.




CONTEXTE DE L'INVENTION

1. Domaine de l'invention

L'invention concerne un appareil pour le transfert d'un module de turbine complet d'une machine d'équilibrage à un moteur et vice versa, le rotor de turbine étant fixé à l'arbre de transmission du moteur par un ensemble de boulons de liaison et un procédé de fonctionnement de l'appareil.

2. Résumé de l'état de la technique

Les ingénieurs d'assemblage de moteurs à turbine, en particulier ceux destinés à l'avion, ont tenté de simplifier les opérations de maintenance afin qu'ils puissent être effectués même dans des ateliers équipés de façon scalaire. Une solution consistait à former les sous-ensembles sous forme modulaire, les modules les plus importants étant de nature à permettre leur remplacement. Cependant, la production de l'étape de la turbine en tant que module n'a pas totalement résolu le problème. En pratique, les vitesses élevées auxquelles les pales du rotor sont soumises nécessitent un équilibrage très précis, lequel équilibrage ne doit pas être perturbé lors du remontage de la turbine sur les autres sous-ensembles ou modules du moteur. La solution actuelle consiste à équilibrer le rotor seul sur un équilibreur, puis à remonter le rotor sur le moteur, les étages du stator étant assemblés après l'accouplement du rotor sur l'arbre du moteur. Un procédé similaire est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n °. N ° 3 916 495 pour l'assemblage d'un rotor de turbine constitué par deux disques interconnectés et à l'arbre de transmission du moteur par un réseau axial de boulons à bielle. Le couple de rotation est transmis entre les disques et entre un disque et l'arbre par des anneaux d'entraînement avec des dents coniques. Le rotor est équilibré sur une machine dont l'arbre a les mêmes caractéristiques que celles du moteur et de son anneau d'entraînement identique. L'équilibrage s'effectue d'une manière connue et est contrôlé par l'addition de masses, ayant la forme de bouchons, serrés sous les écrous des boulons d'attache.

Après l'équilibrage, le rotor est retiré de la machine et peut être remonté sur un moteur sans qu'il soit nécessaire de rééquilibrer si les positions relatives des masses d'équilibrage sont maintenues.

L'équilibrage du rotor indépendamment d'autres parties du moteur constitue une simplification appréciable, car il permet la maintenance dans des ateliers qui n'ont pas d'équilibrage. Cependant, le montage, après l'assemblage du rotor sur son arbre, des lames de stator peut causer des dommages aux labyrinthes en raison de dégagements extrêmement faibles et peut entraîner une perte qui n'est pas négligeable dans l'efficacité de l'assemblage.

L'appareil et le procédé selon l'invention ont pour objectif l'équilibrage d'un rotor de turbine dans son stator. L'ensemble constituant le module de turbine peut être facilement couplé à un arbre tout en évitant le déséquilibre du rotor et / ou l'endommagement des labyrinthes. Ces résultats sont obtenus grâce aux dispositifs de maintenance et aux dispositifs de transport permettant la sécurité de l'équilibrage et le guidage du module lors de son montage dans le moteur.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

Selon la présente invention, il est prévu un appareil pour transférer un module de turbine d'une machine d'équilibrage à un ensemble de moteur et vice versa, le module comprenant un indice externe du réseau de buses de guidage d'entrée de la turbine dans lequel l'étage de stator de la turbine Est également monté, le rotor de turbine comportant des disques et des rangées d'aubes dont le rotor peut être fixé à l'arbre de transmission du moteur par des boulons d'attache autour de l'axe du rotor et s'étendant longitudinalement par rapport à l'axe et un logement de cloche à l'extrémité aval du rotor Portant un siège de montage, ledit appareil comprenant des moyens pour monter ledit boîtier externe sur une machine d'équilibrage, des moyens pour interconnecter temporairement les disques du rotor et des moyens de transport pour assurer l'interconnexion des disques de turbine après le retrait de l'équilibreur.

Une appréciation plus complète de l'invention et de nombreux avantages associés à celle-ci seront facilement obtenues, car celles-ci seront mieux comprises en se référant à la description détaillée qui suit en regard des dessins annexés dans lesquels:

DESCRIPTION BRÈVE DES DESSINS

FIGUE. La figure 1 représente une partie de la partie avant d'un rotor de turbine conventionnel.

FIGUE. La figure 2 est une vue de la partie représentée sur la Fig. 1 ayant un rotor modifié pour incorporer un composant d'un appareil conforme à l'invention;

FIGUE. La figure 3 est une demi-vue en coupe d'un module de turbine lorsqu'il est monté sur la machine d'équilibrage par un dispositif de montage formant un autre composant d'appareil conforme à l'invention;

FIGUES. Les figures 4, 5 et 6 montrent diverses étapes de démontage du dispositif de montage et de montage d'un dispositif de transport formant des composants d'un appareil selon l'invention;

FIGUE. La figure 7 montre une phase lors du montage du module de turbine sur le module de chambre de combustion; et

FIGUE. 8 est une demi-vue en coupe du module de turbine monté sur le module de chambre de combustion.

DESCRIPTION DU MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ

La construction modulaire de certaines parties importantes d'un moteur à turbine à gaz d'avion permet de surmonter de manière simple et rapide un défaut pouvant survenir dans un membre ou un assemblage en échangeant le module défectueux pour un autre module neuf ou reconditionné. Cette méthode est particulièrement utile dans le cas de la turbine haute pression dont les éléments sont ajustés et équilibrés avec une grande précision.

FIGUE. La figure 8 montre un module de turbine à haute pression monté dans un moteur et plus précisément en aval de la section ou du module des chambres de combustion 1. Dans l'exemple illustré, le module de turbine est délimité par un boîtier externe du réseau de buses de guidage d'entrée, prévu Avec des brides amont 3 et des brides aval 4 à des fins de fixation, à l'avant, à la section de chambre de combustion 1 et, vers l'arrière, aux buses 5. Les rangées de lames fixes et mobiles constituant la turbine à haute pression se situent entre ces deux composants . Le rotor est constitué par deux disques 7 et 8 portant respectivement les pales de rotor 13 et 14. Les deux disques se supportent l'un l'autre et sont fixés à l'arbre de transmission 9 qui entraîne le compresseur haute pression, par des boulons d'attelage 10 répartis uniformément autour L'axe du rotor. Dans le montage illustré, les boulons de fixation fournissent, en plus de la fonction de fixation, la fonction de transmission du mouvement rotatif.

Le rotor est monté vers l'arrière sur un boîtier de cloche 11 qui coopère avec un palier de support arrière 12 de l'arbre. Les pales de rotor 13 et 14 reçoivent l'écoulement de gaz de combustion respectivement à travers une bague de lames de stator réglables 15 prévues dans le module de chambre de combustion et à travers une bague de lames de stator fixes 16 montées sur le boîtier extérieur du module de turbine.

De manière classique, la périphérie extérieure d'un tube interne 6, avec ses deux anneaux amont 19 et les bagues aval 19a, définit un volume 18 entourant les disques à travers lesquels s'écoule l'air de refroidissement. FIGUE. La figure 1 représente à une échelle agrandie une partie de la partie interne amont d'un rotor de turbine classique. La partie amont 17, ainsi que la partie aval, sont constituées par des anneaux coniques qui s'engagent dans une paroi cylindrique centrale et permettent la fixation du tube interne 6 de manière étanche aux fluides à l'avant de l'arbre du rotor et à l'arrière sur le Boîtier de cloche 11. Les forces mécaniques qui supportent ces anneaux 17 sont très limitées et le tube interne 6 ainsi conçu ici ne peut pas former une liaison mécanique entre l'arbre du rotor et le boîtier de cloche et supporter efficacement les disques 7 et 8.

Une caractéristique du mode de réalisation préféré consiste à fournir des moyens temporaires pour relier la surface interne du tube interne 6 et le boîtier de cloche 11. Pour ce faire, la bague conique amont 17 est remplacée (figure 2) par une bague 19 fixée Au disque 7 et ayant une rigidité mécanique améliorée et dont la partie de bord interne 21 constituant une partie de la surface interne du tube interne 6 présente un filetage 26 agencé pour coopérer avec le filetage d'un boulon de pré-préhension qui sera décrit Ci-après.

La bague 19 est convexe dans la direction amont. Vus en coupe, la partie de bord radialement externe 20 et la partie de bord interne 21 sont perpendiculaires l'une à l'autre, la partie de bordure 20 étant dans un plan radial du module présente à ses trous de périphérie pour le passage de boulons 22 pour le fixer au disque 7. Il est également prévu concentriquement avec la partie de bordure et vers l'intérieur de la rangée de trous, une première nervure annulaire 23 perpendiculaire à une face de la partie de bordure 20 et s'étendant dans le même sens que la convexité de la bague 19, permettant l'emplacement Des plaques de quadrants 24 pour maintenir les boulons de cravate 10 et une deuxième nervure annulaire 25, perpendiculaire à l'autre face de la partie de bord 20 et dirigée dans le sens opposé, permettant l'emplacement du tube interne 6 par rapport au disque 7.

FIGUE. La figure 3 est une vue partielle, en coupe, du module de l'ensemble de la turbine, c'est-à-dire du rotor en place dans le stator, supporté dans le dispositif de montage 27, constituant une partie de l'appareil conforme à l'invention. L'arbre de sortie 28 de la machine d'équilibrage est couplé par un joint cardan à l'arbre principal 29 dont la masse est équivalente à celle du rotor du compresseur haute pression du moteur. La partie avant 30 du dispositif de montage 27 forme le boîtier et est constituée par une paroi cylindrique 31 fermée par une base conique et supporte en outre sur son axe un palier 33 monté sur l'arbre principal 29. Le bord de la paroi cylindrique 31 Porte une bride 32 pour fixer la bride 3 du boîtier de réseau de buses de guidage d'entrée 2 du module de turbine. Le rotor de turbine 34 formé par les disques 7 et 8 et par les rangées d'aubes 13, 14 est fixé à l'extrémité de l'arbre 29 par des boulons de liaison 35 identiques aux boulons d'attache 10 servant à relier la turbine à l'arbre de transmission 9 (Fig. 8). L'arrière du module est fermé par une partie arrière 36 du dispositif de montage 27. Cette partie a la forme d'une base conique pourvue d'une partie cylindrique 37 avec laquelle elle est coaxiale et disposée pour coopérer avec le palier 12 monté sur le Logement de cloche 11 du module. Le bord externe de la base est pourvu d'une bride 38 comprenant des moyens pour le fixer à la bride arrière 4 du module. La base 36 est opposée aux boulons d'attache 35 des ouvertures 39 donnant accès aux écrous 40 pour fixer les boulons de liaison 35.

Lorsque l'équilibrage a été effectué, l'ensemble est retiré de la machine d'équilibrage (figure 4) et ensuite disposé en position verticale dans une structure de démontage 43 comprenant des moyens 44 coopérant avec la bride 32 du dispositif de montage. Ainsi, le module de turbine est préparé pour le transport tout en effectuant les opérations mentionnées précédemment.

Il est introduit le long de l'axe du boîtier de cloche 11 à la partie arrière du dispositif de montage, un élément de vis de serrage 45 constitué par un corps tubulaire 46 dont la partie d'extrémité avant porte sur la surface externe un filetage 47 capable de coopérer avec Le filetage 26 de la bague 19 et le tube interne 6 (figure 2). L'autre partie d'extrémité de l'élément de vis de serrage 45 comporte une tête formée par un petit collier de butée 48 contre lequel est engagée une bague de centrage 49. Cette bague 49 coopère au moins en partie avec le support interne 50 du boîtier de cloche 11 et forme une butée pour l'extrémité du boîtier de cloche. La vis de serrage 45 est vissée de manière à se bloquer contre l'extrémité du boîtier de cloche. Les disques de rotor 7 et 8 sont ensuite verrouillés contre la bague 19 du tube interne 6 et le boîtier de cloche et il est alors possible de dévisser les écrous 40 des boulons de fixation 35 qui fixent ensemble les disques de turbine, les deux Les disques restant rigides l'un avec l'autre par la force axiale introduite par l'élément de vis de serrage 45.

Les moyens de fixation sont démontés tout en maintenant la partie arrière 36 du dispositif de montage sur la bride 4 du module de turbine. Cette partie est retirée et remplacée (figure 5) par la partie arrière 51 d'un dispositif de transport qui a été fixé sur la bride 4 et sur la bague de centrage 49 de la vis de serrage 45. La partie arrière 51 du dispositif de transport Forme un boîtier entourant la partie arrière du module de turbine et est constitué, dans le mode de réalisation illustré, par un disque circulaire avec une partie de bord comprenant une ouverture centrale à laquelle est fixé un manchon 52 coaxial avec celui-ci et dirigé dans le sens opposé au bord portion. La partie de bord extérieur porte une bride 53 pouvant être fixée par des moyens de fixation à la bride 4 du boîtier extérieur du module de turbine. Le manchon 52 a des dimensions telles qu'il peut être placé contre la partie arrière du boîtier de cloche 11 et peut être fixé sur celui-ci par des boulons 54 sur la bague de centrage 49. Des bandes 55 sont prévues entre le disque et le manchon. Les ouvertures 56 dans le disque 51 permettent d'accéder aux écrous des boulons de liaison.

Lorsque la partie arrière du dispositif de transport est fixée au boîtier 2 et à la bague de centrage 49 de l'élément de vis de montage 45, la liaison entre les brides 32 et 3 du dispositif de fixation du boîtier 2 est omise et, par exemple, Par un moyen d'anneau de levage fixé dans une partie filetée 45a, à l'extrémité arrière de l'élément vissé de montage 45, le module de turbine est soulevé de manière à dégager le rotor des boulons d'attache 35 qui restent attachés à l'extrémité de l'élément principal Arbre 29. L'avant du module de turbine est ensuite fermée par la partie avant 57 du dispositif de transport qui présente (voir figure 6) la forme d'une base annulaire tronconique dont la partie de bord externe 58 est fixée sous le La bride 3 du boîtier, et la partie de bord interne 59 est fixée au rotor de la turbine par des boulons d'attache 60 qui maintiennent les disques en verrouillant les écrous 61.

Les disques 7 et 8 sont ainsi maintenus par des boulons d'attache 60 et l'élément de vis de fixation 45.

Après l'opération de transport et éventuellement maintenir le module de turbine en stock pendant un temps, équilibré dans son dispositif de transport, et il est alors souhaité de le monter dans un moteur, la partie avant 57 du dispositif de transport est démontée en dévissant les écrous 61 Les boulons de cravate 60 et le déconnexion de la partie de bord 58 de la bride 3 du boîtier 2 de la rangée de buses de guidage d'entrée.

Le module de turbine est alors proposé sous le moteur (voir figure 7), les boulons d'attache 10 situés sur l'arbre de transmission 9 s'engageant dans la fixation des trous des disques 7 et 8 et orientent ainsi l'ensemble en position. La bride 3 du boîtier 2 est fixée à une bride correspondante de la chambre de combustion 1. Les écrous 62 sont vissés sur les boulons d'attache 10 puis la partie arrière 51 du dispositif de transport est démontée par enlèvement des boulons 54 fixant le manchon 52 sur La bague de centrage 49 par l'élément de vis de montage 45 et la bride 53 est déconnectée du dispositif de transport avec la bride 4 du module de turbine.

Les opérations de démontage d'un module de turbine d'un moteur peuvent également être effectuées lors de l'utilisation du même appareil, la séquence d'opérations étant inversée.

L'appareil pour le transport d'un module de turbine conforme à l'invention inclut globalement:

(I) un dispositif de montage prévoyant le serrage de l'enveloppe externe 2 du réseau de buses de guidage d'entrée et l'étage de stator sur la balanceuse pendant l'équilibrage du rotor de turbine;

(Ii) des moyens pour sécuriser temporairement les disques de turbine; et

(Iii) un dispositif de transport prévoyant la connexion des disques de turbine après le retrait de l'équilibreur.

De toute évidence, de nombreuses modifications et variations de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Il faut donc comprendre que, dans le cadre des revendications annexées, l'invention peut être mise en oeuvre autrement que comme spécifiquement décrit ici.



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