Aube creuse refroidie pour turbine* à gaz ou à vapeur.
La présente invention concerne une aube creuse refroidie pour turbines à gaz ou à vapeur, et convenant plus particulièrement à des températures élevées du fluide moteur.
On sait que le rendement des turbines à gas ou à vapeur dépend largement de la température du fluide moteur. maie celle-ci est limitée par la résistance à chaud de la matière constitutive de l'aube. Un moyen permettant de réduire la température des aubes de turbines à gaz ou a vapeur consiste à utiliser des aube. creuses et à faire circuler dans la cavité
<EMI ID=1.1>
donné qu'on ne peut faire circuler le fluide réfrigérant avec une vitesse trop élevée à l'intérieur de l'aube (pour des raisons d'ordre économique par suite de la chute de pression
qui en résulte), la transmission de la chaleur, sur la paroi intérieure de l'aube, est très inférieure à la transmission
<EMI ID=2.1>
est très grande. Il en résulte que le refroidissement intérieur des aubes creuses ne permet d'abaisser la température
<EMI ID=3.1>
par la suite expliqué en détail.
Pour éviter cet inconvénient, les aubes creuses destinées à être refroidies par l'intérieur, sont, suivant l'invention, munies extérieurement d'un revêtement mauvais conducteur de la chaleur. Il est alors possible d'obtenir déjà
une chute de température importante entre la surface extérieure et la surface intérieure du revêtement, de sorte que la
matière de l'aube proprement dite, qui doit en premier lieu résister aux efforts mécaniques, n'est plus exposée à la
pleine température du fluide moteur.
Mais un revêtement mauvais conducteur de la chaleur, appliqué sur la surface extérieure de l'aube, est à lui seul insuffisant pour protéger les aubes contre les risques des contraintes thermiques. On ne peut éviter suffisamment ces contraintes qu'en utilisant en même temps une aube creuse dans laquelle on fait passer un fluide de refroidissement. En effet, si on ne prévoit pas ea même temps une évacuation artificielle de la chaleur de l'aube proprement dite, le revêtement la matière elle-même de l'aube atteignent pratiquement, à la longue, la même température, malgré l'effet isolant dudit revête ment. Le revêtement extérieur en matière mauvaise conductrice de la chaleur ne produit donc son effet intégral qu'en combinaison avec une évacuation intense de la chaleur par l'intérieur de l'aube.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente deux modes de mise en oeuvre de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe horizontale d'une aube creuse suivant l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale à plus grande échelle suivant la ligne II-II de la fig. 1, et montre la courbe des températures dans une partie d'une aube de ce genre
<EMI ID=4.1>
La fig. 3 est une coupe transversale similaire, et montre la courbe des températures dans une aube non munie d'un revêtement extérieur.
La fig. 4 est une vue en coupe horizontale d'un deuxième mode de réalisation de l'aube creuse suivant l'invention.
Sur les figures 1 et 2 du dessin, 1 désigne l'aube pro prement dite qui présente une cavité intérieure 2 pour le passage d'un fluide de refroidissement. Toute la surface extérieure de l'aube 1 est recouverte d'un revêtement 3 fait
en une matière mauvaise conductrice de la chaleur. Ce revêtement 3 peut être constitué par une matière céramique, qui peut être appliquée par projection sur l'âme 1. Mais le revêtement peut également être constitué par une couche métallique mauvaise conductrice de la chaleur, appliquée par projection ou par voie électrique. Enfin, le revêtement peut être constitué par une couche d'oxyde mauvais conducteur de la chaleur, par exemple d'oxyde de chrome.
Après son application sur l'âme 1, le revêtement peut au besoin subir un traitement de frittage.
<EMI ID=5.1>
be de température (ordonnée) dans une partie de l'aube que représente la fig. 1. Le tronçon 4-5 de la fig. 2 correspond
<EMI ID=6.1>
de ce fluide moteur non encore en contact avec l'aube. Le
<EMI ID=7.1>
culière du revêtement 3, cette courbe présente une pente très accentuée, de sorte que la température au point 6 est très in-
<EMI ID=8.1>
tivement bien transmise dans l'âme 1 de l'aube, de sorte que lE tronçon 6-7 présente une pente beaucoup moins accentuée que
le tronçon 5-6. t. désigne la température du fluide de refroidissement refoulé à travers la cavité de l'aube creuse 1,
La fig. 3 représente, pour les mêmes températures du fluide moteur et du fluide de refroidissement, la courbe des températures dans une aube faite de la même matière que l'âme
1 de la fig. 1, mais ne comportant aucun revêtement extérieur en matière mauvaise conductrice de la chaleur.
<EMI ID=9.1>
refroidie par ur. fluide de même température.
Pour les mêmes températures du fluide moteur et du fluide de refroidissement, l'invention permet donc d'obtenir
<EMI ID=10.1>
moins coûteuses. D'autre part, pour une même température de l'aube, on peut faire intervenir des températures plus éle-
<EMI ID=11.1>
turbines à gaz ou à vapeur, en utilisant des aubes suivant l'invention.
<EMI ID=12.1>
dessin, 8 désigne l'âme creuse de l'aube qui doit ici encore essentiellement résister aux contraintes mécaniques. 9 est la
<EMI ID=13.1>
REVENDICATIONS:
<EMI ID=14.1>
et plus particulièrement pour des fluides moteurs de tempérai élevées, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un revêtement extérieur en matière mauvaise conductrice de la chaleur.
Cooled hollow blade for gas or steam turbine *.
The present invention relates to a cooled hollow blade for gas or steam turbines, and more particularly suitable for high temperatures of the working fluid.
It is known that the efficiency of gas or steam turbines depends largely on the temperature of the working fluid. but this is limited by the resistance to heat of the material constituting the blade. One way to reduce the temperature of the blades of gas or steam turbines is to use blades. hollow and circulate in the cavity
<EMI ID = 1.1>
given that the coolant cannot be circulated at too high a speed inside the blade (for economic reasons due to the pressure drop
resulting), the heat transmission, on the inner wall of the blade, is much lower than the transmission
<EMI ID = 2.1>
is very large. As a result, the internal cooling of the hollow blades does not allow the temperature to be lowered.
<EMI ID = 3.1>
subsequently explained in detail.
To avoid this drawback, the hollow blades intended to be cooled from the inside are, according to the invention, provided on the outside with a coating which is a poor conductor of heat. It is then possible to obtain already
a significant drop in temperature between the outer surface and the inner surface of the coating, so that the
material of the blade itself, which must first resist mechanical forces, is no longer exposed to
full temperature of the motor fluid.
However, a coating which is a poor conductor of heat, applied to the outer surface of the blade, is in itself insufficient to protect the blades against the risks of thermal stresses. These stresses can only be sufficiently avoided by using at the same time a hollow blade through which a cooling fluid is passed. In fact, if one does not also provide an artificial evacuation of the heat of the blade itself at the same time, the coating and the material itself of the blade reach practically, in the long run, the same temperature, despite the effect. insulating said coating. The outer coating of material which is a poor heat conductor therefore only produces its full effect in combination with an intense heat dissipation through the interior of the blade.
The appended drawing, given by way of example, represents two embodiments of the invention.
Fig. 1 is a horizontal sectional view of a hollow blade according to the invention.
Fig. 2 is a cross section on a larger scale taken along line II-II of FIG. 1, and shows the temperature curve in a part of such a vane
<EMI ID = 4.1>
Fig. 3 is a similar cross section, and shows the temperature curve in an uncoated blade.
Fig. 4 is a horizontal sectional view of a second embodiment of the hollow blade according to the invention.
In Figures 1 and 2 of the drawing, 1 denotes the blade itself which has an internal cavity 2 for the passage of a cooling fluid. The entire outer surface of the blade 1 is covered with a coating 3 made
in a material that is a poor conductor of heat. This coating 3 can consist of a ceramic material, which can be applied by spraying onto the core 1. But the coating can also consist of a metallic layer which is poor conductor of heat, applied by spraying or electrically. Finally, the coating may consist of a layer of oxide which is a poor conductor of heat, for example chromium oxide.
After its application to the core 1, the coating can, if necessary, undergo a sintering treatment.
<EMI ID = 5.1>
be of temperature (ordinate) in a part of the blade shown in fig. 1. The section 4-5 of FIG. 2 matches
<EMI ID = 6.1>
of this motor fluid not yet in contact with the blade. The
<EMI ID = 7.1>
of the coating 3, this curve has a very steep slope, so that the temperature at point 6 is very low.
<EMI ID = 8.1>
very well transmitted in web 1 of the blade, so that section 6-7 has a much less steep slope than
section 5-6. t. designates the temperature of the cooling fluid delivered through the cavity of the hollow vane 1,
Fig. 3 represents, for the same temperatures of the driving fluid and of the cooling fluid, the temperature curve in a blade made of the same material as the core
1 of fig. 1, but not having any outer coating of poor heat conductive material.
<EMI ID = 9.1>
cooled by ur. fluid of the same temperature.
For the same temperatures of the motor fluid and of the cooling fluid, the invention therefore makes it possible to obtain
<EMI ID = 10.1>
less expensive. On the other hand, for the same dawn temperature, higher temperatures can be used.
<EMI ID = 11.1>
gas or steam turbines, using blades according to the invention.
<EMI ID = 12.1>
drawing, 8 designates the hollow core of the blade which must here again essentially resist mechanical stresses. 9 is
<EMI ID = 13.1>
CLAIMS:
<EMI ID = 14.1>
and more particularly for high temperature working fluids, characterized in that it is provided with an outer coating of material which is poor conductor of heat.