BR112018071421B1

BR112018071421B1 - DEVICE FOR COOLING A TURBINE CASING BY AIR JETS AND TURBOM MACHINE

Info

Publication number: BR112018071421B1
Application number: BR112018071421-6A
Authority: BR
Inventors: Jacques Marcel Arthur Bunel; Emeric D'Herbigny; Pierre TINCELIN
Original assignee: Safran Aircraft Engines
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2023-08-08

Abstract

A invenção refere-se a um dispositivo (2) para resfriamento de uma carcaça de turbina, preferencialmente de uma turbina de baixa pressão de uma turbomáquina, com jatos de ar, em que dispositivo compreende um alojamento de fornecimento de ar pressurizado (3) e pelo menos dois tubos de resfriamento curvos (40) dispostos em ambos os lados do alojamento (3), em torno e separados de uma parte da carcaça e dotados de orifícios de injeção de ar (41), em que o alojamento compreende, em particular, uma parte inferior (31) e duas paredes laterais longitudinais (32, 33), em que a parte inferior é perfurada por orifícios de injeção de ar. O dispositivo é caracterizado pelo fato de que cada uma das paredes laterais se estende para fora como pelo menos uma manga tubular em peça única, à qual um tubo de resfriamento é unido, em que a parte inferior da manga está localizada no mesmo nível que a parte inferior do alojamento no ponto onde eles estão unidos.The invention relates to a device (2) for cooling a turbine casing, preferably a low pressure turbine of a turbomachine, with air jets, wherein the device comprises a pressurized air supply housing (3) and at least two curved cooling tubes (40) arranged on both sides of the housing (3), around and separated from a part of the housing and provided with air injection holes (41), wherein the housing comprises, in particular , a lower part (31) and two longitudinal side walls (32, 33), the lower part of which is pierced by air injection holes. The device is characterized by the fact that each of the side walls extends outwardly as at least one one-piece tubular sleeve, to which a cooling tube is attached, wherein the lower part of the sleeve is located at the same level as the bottom of the housing at the point where they are joined.

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção refere-se ao campo de resfriamento de uma carcaça de turbina.[001] The present invention relates to the cooling field of a turbine casing.

[002] A presente invenção se refere, mais especificamente, a um dispositivo para resfriamento de uma carcaça de turbina com jatos de ar, de preferência de uma turbina de baixa pressão de uma turbomáquina.[002] The present invention relates, more specifically, to a device for cooling a turbine casing with air jets, preferably a low pressure turbine of a turbomachine.

[003] A invenção também se refere a uma turbomáquina dotada de tal dispositivo.[003] The invention also relates to a turbomachine equipped with such a device.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[004] Como pode ser visto nas Figuras anexas 1 e 2, que representa o estado da técnica, a turbina de baixa pressão de uma turbomáquina é protegida por uma carcaça C de um formato de cone geralmente alargado, substancialmente truncado. Essa carcaça é resfriada usando tecnologia de resfriamento por impacto.[004] As can be seen in the attached Figures 1 and 2, which represent the state of the art, the low pressure turbine of a turbomachine is protected by a casing C of a generally enlarged, substantially truncated cone shape. This housing is cooled using impact cooling technology.

[005] A carcaça C é dotada de um ou mais alojamentos de fornecimento de ar pressurizado B, sendo cada um deles, conectado a várias linhas de resfriamento R.[005] Housing C is provided with one or more pressurized air supply housings B, each of which is connected to several cooling lines R.

[006] Na realização representada nessas Figuras, a carcaça C está equipada com dois alojamentos B, posicionados a aproximadamente 180° um do outro (sendo apenas um visível na Figura 2). Além disso, cada alojamento B é dotado de cinco linhas R, com dois tubos T por linha, sendo que cada tubo se estende por aproximadamente 90°.[006] In the embodiment represented in these Figures, the housing C is equipped with two housings B, positioned approximately 180° from each other (only one of which is visible in Figure 2). In addition, each B housing is equipped with five R lines, with two T tubes per line, with each tube extending approximately 90°.

[007] Como representado na parte de baixo do alojamento B na Figura 4 anexa, os tubos T e o alojamento B são perfurados por uma série de pequenos orifícios O que se abrem para a superfície externa da carcaça. O ar pressurizado que flui através desses orifícios O proporciona assim a ventilação de impacto da carcaça C.[007] As depicted on the underside of housing B in attached Figure 4, the tubes T and housing B are pierced by a series of small holes O that open onto the outer surface of the housing. The pressurized air flowing through these holes O thus provides impact ventilation of the housing C.

[008] Além disso, e como pode ser visto na Figura 3 anexa e na Figura 4, cada tubo T é conectado ao alojamento B através de um soquete cilíndrico D. Cada tubo T é soldado no soquete D e cada soquete D é soldado no alojamento B.[008] Furthermore, and as can be seen in the attached Figure 3 and Figure 4, each tube T is connected to the housing B through a cylindrical socket D. Each tube T is welded to the socket D and each socket D is welded to the B accommodation.

[009] Porém, como pode ser visto na Figura 4, o alojamento B não possui orifícios O em suas duas extremidades, nem os soquetes D. Em cada lado do alojamento B há, portanto, um alojamento Z1, entre o último orifício O do alojamento B e o primeiro orifício O do tubo T, onde não há orifícios, portanto, nenhuma injeção de ar e, portanto, nenhum resfriamento do revestimento da carcaça localizada do lado oposto.[009] However, as can be seen in Figure 4, housing B does not have holes O at its two ends, nor do sockets D. On each side of housing B there is, therefore, a housing Z1, between the last hole O of the housing B and the first hole O of the tube T, where there are no holes, therefore no air injection and therefore no cooling of the casing lining located on the opposite side.

[010] Adicionalmente, os tubos T sobre a maior parte do seu comprimento têm um formato curvo (arqueado) que segue substancialmente a curvatura da carcaça C. No entanto, a fim de garantir uma brasagem correta do tubo T no soquete D, a extremidade do tubo é retilínea sobre uma área Z2 (ver Figura 3).[010] Additionally, the T tubes over most of their length have a curved (arched) shape that substantially follows the curvature of the casing C. However, in order to ensure correct brazing of the T tube into the socket D, the end of the tube is straight over an area Z2 (see Figure 3).

[011] Consequentemente, o espaço de ar entre o tubo T da linha R e o revestimento (superfície externa) da carcaça C não é constante ao longo de toda a circunferência da carcaça e, em particular, a linha se afasta do revestimento da carcaça, que tem um impacto negativo no resfriamento. Assim, verifica-se que o espaço de ar desejado E1 entre o tubo e a carcaça pode ter valores cada vez mais altos E2, ou mesmo E3, à medida que o soquete D se torna mais próxima. A título de exemplo, para um espaço de ar E1 de 3,5 mm, os valores de E2 e E3 podem atingir respectivamente 4,8 mm e 8,5 mm.[011] Consequently, the air gap between the T-tube of line R and the casing (outer surface) of casing C is not constant along the entire circumference of the casing and, in particular, the line moves away from the casing casing , which has a negative impact on cooling. Thus, it turns out that the desired air gap E1 between the tube and the casing can have increasingly higher values E2, or even E3, as socket D becomes closer. As an example, for an E1 air gap of 3.5 mm, the values of E2 and E3 can reach 4.8 mm and 8.5 mm respectively.

[012] O espaço de ar também varia entre a parte inferior do alojamento B, que fica mais próximo do revestimento da carcaça C (espaço de ar E4) e a extremidade do tubo T, no local onde é soldada no soquete D (espaço de ar E3).[012] The air space also varies between the bottom part of the housing B, which is closest to the shell casing C (air space E4) and the end of the tube T, where it is welded to the socket D (air space air E3).

[013] Entretanto, para que o resfriamento por impacto dos jatos de ar seja eficaz, esse espaço deve ser não apenas constante, mas também de baixo valor, determinado pelas especificações da carcaça (geralmente da ordem de 2 mm a 3,5 mm).[013] However, for impact cooling from air jets to be effective, this space must be not only constant, but also of low value, determined by the casing specifications (generally in the order of 2 mm to 3.5 mm) .

[014] Resumindo, uma ausência de resfriamento da carcaça C é, portanto, observada nas proximidades de cada alojamento B, em duas áreas Z1 com um comprimento da ordem de 25 mm ou 50 mm e resfriamento deficiente em duas áreas Z2 com um comprimento da ordem de 60 mm ou 120 mm.[014] In short, a lack of cooling of housing C is therefore observed in the vicinity of each housing B, in two areas Z1 with a length of the order of 25 mm or 50 mm and poor cooling in two areas Z2 with a length of order 60mm or 120mm.

[015] Essas áreas que não são resfriadas ou apenas ligeiramente resfriadas devem ser multiplicadas pelo número de alojamentos B dispostos em torno da carcaça C, um número que em algumas realizações pode ser de quatro.[015] These areas that are not cooled or only slightly cooled must be multiplied by the number of housings B arranged around the shell C, a number that in some embodiments may be four.

[016] Finalmente, as operações de instalação e manutenção das linhas de resfriamento R na carcaça C podem potencialmente estressar muito as brasagens entre os soquetes D e o alojamento B ou entre os soquetes D e as linhas R. Há, portanto, o risco de dano prematuro às ditas linhas.[016] Finally, the installation and maintenance operations of the R cooling lines in the C housing can potentially put too much stress on the brazing between the D sockets and the B housing or between the D sockets and the R lines. premature damage to said lines.

[017] Um dispositivo para resfriamento de uma carcaça de turbina por jatos de ar também é conhecido de acordo com o documento US 2014/109596, que compreende um alojamento de fornecimento de ar e pelo menos uma linha de resfriamento que compreende dois tubos dispostos em cada lado do alojamento.[017] A device for cooling a turbine casing by air jets is also known according to document US 2014/109596, which comprises an air supply housing and at least one cooling line comprising two tubes arranged in each side of the housing.

[018] No entanto, as paredes laterais desse alojamento não se estendem através de mangas tubulares integralmente com as ditas paredes laterais e dispostas de modo que as suas partes inferiores fiquem ao mesmo nível que a parte inferior do alojamento. Desse modo, o espaço de ar entre a parede externa do tubo e a parte inferior do alojamento, por um lado, e o espaço de ar entre a parede externa da carcaça e os tubos de resfriamento não são idênticos, o que não garante resfriamento ideal.[018] However, the side walls of said housing do not extend through tubular sleeves integrally with said side walls and arranged so that their lower parts are at the same level as the lower part of the housing. Therefore, the air gap between the outer wall of the tube and the bottom of the housing on the one hand and the air gap between the outer wall of the housing and the cooling tubes are not identical, which does not guarantee optimal cooling. .

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[019] O objetivo da invenção é, portanto, abordar as desvantagens acima mencionadas do estado da técnica.[019] The objective of the invention is therefore to address the aforementioned disadvantages of the prior art.

[020] Por esse motivo, o objetivo da invenção é nomeadamente proporcionar um dispositivo para resfriar uma carcaça de turbina por jatos de ar que assegure um resfriamento uniforme da carcaça, isto é, proporcionar um espaço de ar que seja o mais constante possível entre a linha de resfriamento e a superfície externa da carcaça.[020] For this reason, the objective of the invention is namely to provide a device for cooling a turbine casing by air jets that ensures uniform cooling of the casing, that is, to provide an air space that is as constant as possible between the cooling line and the outer surface of the casing.

[021] Outro objetivo da invenção é proporcionar um dispositivo que permita resfriar uma parte da superfície externa (revestimento) da dita carcaça maior do que aquele que pode ser resfriado com dispositivos do estado da técnica e, assim, aumentar a vida útil da carcaça.[021] Another objective of the invention is to provide a device that allows cooling a part of the external surface (coating) of said carcass larger than that which can be cooled with prior art devices and, thus, increasing the useful life of the carcass.

[022] Finalmente, outro objetivo da invenção é simplificar o método de fabricação das linhas de resfriamento e obter um dispositivo de resfriamento de maior resistência mecânica.[022] Finally, another objective of the invention is to simplify the method of manufacturing the cooling lines and obtain a cooling device with greater mechanical resistance.

[023] Para esse propósito, a invenção refere-se a um dispositivo para resfriamento, por jatos de ar, uma carcaça de turbina, preferencialmente uma carcaça de turbina de baixa pressão de uma turbomáquina, que compreende um alojamento de fornecimento de ar pressurizado e pelo menos uma linha de resfriamento que compreende dois tubos de resfriamento dispostos em cada lado do dito alojamento, em que o dito alojamento compreende uma parte inferior, duas paredes laterais longitudinais, duas paredes de extremidade a montante e a jusante, e uma parede superior e em que a dita parte inferior do alojamento é perfurada por orifícios de injeção de ar dispostos de modo que se abram em direção à carcaça em torno da qual o dito dispositivo de resfriamento se destina a ser disposto, em que cada tubo de resfriamento é curvo, dispostos em torno de uma parte da carcaça e a uma certa distância a partir do mesmo e que são dotadas de orifícios de injeção de ar que se abrem para a carcaça.[023] For this purpose, the invention relates to a device for cooling, by air jets, a turbine casing, preferably a low pressure turbine casing of a turbomachinery, comprising a pressurized air supply housing and at least one cooling line comprising two cooling tubes disposed on each side of said housing, said housing comprising a bottom part, two longitudinal side walls, two upstream and downstream end walls, and an upper and wherein said lower part of the housing is pierced by air injection holes arranged so that they open towards the housing around which said cooling device is intended to be arranged, wherein each cooling tube is curved, arranged around a part of the housing and at a certain distance from it and which are provided with air injection holes opening into the housing.

[024] De acordo com a invenção, cada uma das ditas paredes laterais estende-se para fora através de pelo menos uma manga tubular integralmente com a dita parede lateral, sendo que cada manga está disposta a dita parede lateral de modo que a sua parte inferior se situe no mesmo nível da dita parte inferior do alojamento no local onde se unem e cada manga é configurada e dimensionada de modo que um dos tubos de resfriamento possa ser conectado à mesma.[024] According to the invention, each of said side walls extends outwardly through at least one tubular sleeve integrally with said side wall, each sleeve being disposed to said side wall so that part thereof lower part is located at the same level as said lower part of the housing in the place where they join and each sleeve is configured and sized so that one of the cooling tubes can be connected to it.

[025] Graças a essas características da invenção, o espaço de ar entre a carcaça e a parte inferior do alojamento e entre a carcaça e os tubos da linha de resfriamento é quase constante, o que garante um melhor resfriamento. Além disso, o fato de o alojamento estar integrado às mangas, reforça estruturalmente o conjunto.[025] Thanks to these features of the invention, the air space between the housing and the bottom of the housing and between the housing and the cooling line tubes is almost constant, which guarantees better cooling. Furthermore, the fact that the housing is integrated into the sleeves structurally reinforces the whole.

[026] De acordo com outras funções vantajosas e não restritivas da invenção, tomadas isoladamente ou em combinação: - a parte inferior da manga é perfurada, em pelo menos uma parte do seu comprimento, por orifícios de injeção de ar dispostos de modo que se abram na direção da carcaça, em torno da qual o dito dispositivo se destina a ser disposto; - os orifícios de injeção de ar produzidos na parte inferior do alojamento estão alinhados com os orifícios de injeção de ar produzidos nas mangas e com os orifícios de injeção de ar produzidos nos tubos de resfriamento; - a parte inferior do alojamento e as mangas são curvas em cada lado de um eixo geométrico longitudinal médio do alojamento, de modo que siga o formato do contorno da carcaça em torno da qual o dito dispositivo de resfriamento se destina a ser disposto e de modo que exista um espaço constante ou substancialmente constante entre a superfície externa da dita carcaça, por um lado, e a parte inferior do alojamento e a parte inferior das mangas, por outro lado; - cada manga tem uma área de junção com a parede lateral do alojamento e essa área de junção é alargada da manga em direção à parede lateral do alojamento e na porção de sua circunferência que não a da parte inferior da manga; - a dita parede superior do alojamento consiste em uma cobertura adicionada e fixada às laterais e às paredes de extremidade do dito alojamento.; - a cobertura é presa às laterais e paredes de extremidade do dito alojamento por soldagem ou brasagem; - os tubos das linhas de resfriamento são introduzidos na extremidade livre das mangas e conectadas a elas por brasagem.[026] According to other advantageous and non-restrictive functions of the invention, taken alone or in combination: - the lower part of the sleeve is pierced, in at least part of its length, by air injection holes arranged so that it open in the direction of the housing, around which said device is intended to be arranged; - the air injection holes produced in the bottom of the housing are aligned with the air injection holes produced in the sleeves and with the air injection holes produced in the cooling tubes; - the lower part of the housing and the sleeves are curved on each side of a mean longitudinal geometric axis of the housing so as to follow the shape of the contour of the housing around which said cooling device is intended to be disposed and so that there is a constant or substantially constant space between the external surface of said casing, on the one hand, and the lower part of the housing and the lower part of the sleeves, on the other hand; - each sleeve has a junction area with the side wall of the housing and this junction area is widened from the sleeve towards the side wall of the housing and in the portion of its circumference other than that of the lower part of the sleeve; - said upper wall of the housing consists of a cover added and fixed to the sides and end walls of said housing; - the cover is attached to the sides and end walls of said housing by welding or brazing; - the cooling line tubes are introduced into the free end of the sleeves and connected to them by brazing.

[027] A invenção também se refere a uma turbomáquina que compreende uma turbina, nomeadamente uma turbina de baixa pressão, circundado por uma carcaça, que compreende um dispositivo para resfriamento da dita carcaça por jatos de ar, como mencionado anteriormente.[027] The invention also relates to a turbomachine comprising a turbine, namely a low pressure turbine, surrounded by a housing, which comprises a device for cooling said housing by air jets, as mentioned previously.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[028] Outras funções e vantagens da invenção aparecerão a partir da descrição que será agora dada, com referência aos desenhos anexos que representa uma possível realização dos mesmos, a título de exemplo e sem limitação.[028] Other functions and advantages of the invention will appear from the description that will now be given, with reference to the attached drawings that represent a possible implementation thereof, by way of example and without limitation.

[029] Nestes desenhos: - a Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma parte de uma carcaça de turbina de uma turbomáquina, dotada de linhas de resfriamento de acordo com o estado da técnica, - a Figura 2 é uma vista em perspectiva de um alojamento de fornecimento de ar e linhas de resfriamento de acordo com o estado da técnica, - a Figura 3 é uma vista em elevação de um alojamento de fornecimento de ar e uma parte das linhas de resfriamento de acordo com o estado da técnica, - a Figura 4 é uma vista em perspectiva da parte inferior de um alojamento de fornecimento de ar e uma parte das linhas de resfriamento de acordo com o estado da técnica, - a Figura 5 é uma vista em perspectiva e elevação de uma parte das linhas de resfriamento e um alojamento de fornecimento de ar em conformidade com a invenção, - a Figura 6 é uma vista detalhada da área interna do alojamento com referência A na Figura 5, - a Figura 7 é uma vista semelhante à Figura 5, mas na qual a cobertura do alojamento de fornecimento é representada, - a Figura 8 é uma vista em perspectiva e da parte de baixo de uma parte das linhas de resfriamento e um alojamento de fornecimento de ar em conformidade com a invenção, e - a Figura 9 é uma vista detalhada da Figura 8.[029] In these drawings: - Figure 1 is a perspective view of a part of a turbine casing of a turbomachine, provided with cooling lines in accordance with the state of the art, - Figure 2 is a perspective view of an air supply housing and cooling lines according to the prior art, - Figure 3 is an elevational view of an air supply housing and a part of the cooling lines according to the prior art, - Figure 4 is a perspective view of the lower part of an air supply housing and a part of the cooling lines in accordance with the prior art, - Figure 5 is a perspective and elevation view of a part of the cooling lines cooling and an air supply housing in accordance with the invention, - Figure 6 is a detailed view of the internal area of the housing with reference A in Figure 5, - Figure 7 is a view similar to Figure 5, but in which the cover of the supply housing is shown, - Figure 8 is a perspective and bottom view of a part of the cooling lines and an air supply housing in accordance with the invention, and - Figure 9 is a view detail in Figure 8.

DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

[030] Como pode ser visto na Figura 5, o dispositivo de resfriamento 2 em conformidade com a invenção torna possível resfriar a carcaça 1 de uma turbina. Essa carcaça 1 têm um formato alargado, que compreende geralmente múltiplas porções de cone truncadas sucessivas. Tem uma extremidade a montante 11 e uma extremidade a jusante 12, em relação à direção do fluxo dos gases na turbina. Sua superfície externa (revestimento) é referenciada 13.[030] As can be seen in Figure 5, the cooling device 2 in accordance with the invention makes it possible to cool the casing 1 of a turbine. This housing 1 has an enlarged shape, which generally comprises multiple successive truncated cone portions. It has an upstream end 11 and a downstream end 12, in relation to the direction of gas flow in the turbine. Its outer surface (coating) is referenced 13.

[031] O dispositivo de resfriamento 2 compreende um alojamento de fornecimento de ar pressurizado 3 e pelo menos uma linha de resfriamento 4.[031] The cooling device 2 comprises a pressurized air supply housing 3 and at least one cooling line 4.

[032] Cada linha 4 compreende dois tubos 40.[032] Each line 4 comprises two tubes 40.

[033] De preferência, o dispositivo de resfriamento 2 compreende múltiplas linhas 4, por exemplo, cinco delas nas Figuras 5, 7 e 8, distribuídos em torno da carcaça 1 entre a montante e a jusante.[033] Preferably, the cooling device 2 comprises multiple lines 4, for example, five of them in Figures 5, 7 and 8, distributed around the housing 1 between upstream and downstream.

[034] Como descrito anteriormente com o dispositivo do estado da técnica, a carcaça 1 pode ser dotada de dois dispositivos de resfriamento 2, com por exemplo, dois alojamentos 3, posicionados a aproximadamente 180° um do outro e do qual os tubos da linha de resfriamento 40 se estendem de cada lado desse alojamento, mais de aproximadamente 90°. A carcaça 1 também pode ser dotada de quatro alojamentos de resfriamento 3, os tubos da linha de resfriamento 40 estendem-se então sobre uma área angular menor.[034] As previously described with the prior art device, the housing 1 can be provided with two cooling devices 2, with, for example, two housings 3, positioned at approximately 180° from each other and from which the line tubes cooling tubes 40 extend on each side of this housing, over approximately 90°. The housing 1 can also be provided with four cooling housings 3, the cooling line tubes 40 then extending over a smaller angular area.

[035] O alojamento 3 está conectado a uma fonte de fornecimento de ar pressurizado, não representada nas Figuras.[035] Housing 3 is connected to a pressurized air supply source, not represented in the Figures.

[036] Como representado na Figura 5, esse alojamento 3 está disposto fora da superfície externa 13 da carcaça 1 e a uma distância a partir da mesma. O alojamento 3 e as linhas 4 estão fixados à carcaça 1 por exemplo, usando flanges não representados nas Figuras. Outros métodos de anexar o alojamento são concebíveis.[036] As represented in Figure 5, this housing 3 is disposed outside the external surface 13 of the housing 1 and at a distance from it. The housing 3 and the lines 4 are fixed to the housing 1, for example, using flanges not shown in the Figures. Other methods of attaching the housing are conceivable.

[037] A carcaça 3 compreende uma parte inferior 31, duas paredes laterais longitudinais 32, 33, dispostas em cada lado da parte inferior 31 e duas paredes de extremidade a montante 35 e a jusante 34.[037] The shell 3 comprises a lower part 31, two longitudinal side walls 32, 33, arranged on each side of the lower part 31 and two upstream end walls 35 and downstream 34.

[038] Cada uma das ditas paredes a montante 35 e a jusante 34 une respectivamente a parte inferior 31 com as extremidades a montante, respectivamente a jusante das duas paredes laterais longitudinais 32, 33. Finalmente, o alojamento 3 é fechado por uma parede superior 36, não visível na Figura 5.[038] Each of said upstream 35 and downstream walls 34 respectively joins the lower part 31 with the upstream, respectively downstream ends of the two longitudinal side walls 32, 33. Finally, the housing 3 is closed by an upper wall 36, not visible in Figure 5.

[039] No exemplo representado na Figura 7, essa parede superior 36 tem o formato de uma cobertura adicional fixada às paredes laterais 32, 33 e às paredes a montante 35 e a jusante 34, de preferência por soldadura ou brasagem.[039] In the example represented in Figure 7, this upper wall 36 is in the form of an additional cover fixed to the side walls 32, 33 and the upstream walls 35 and downstream 34, preferably by welding or brazing.

[040] Porém, de acordo com outra realização não representada nas Figuras, a parede superior 36 poderia estar de forma inteiriça e, por esse motivo, integral com as outras paredes 32, 33, 34 e 35. Nesse caso, o alojamento 3 pode, vantajosamente, ser obtido por um método de fundição ou por fabricação direta (por exemplo, fabricação aditiva).[040] However, according to another embodiment not represented in the Figures, the upper wall 36 could be integral and, therefore, integral with the other walls 32, 33, 34 and 35. In this case, the housing 3 can , advantageously, be obtained by a casting method or by direct manufacturing (e.g. additive manufacturing).

[041] A parte inferior 31 é projetada para ser disposta a uma curta distância da carcaça 1, que é de formato alargado, e isso, com um espaço de ar o mais constante possível. Por conseguinte, a parte inferior 31 é inclinada a montante para jusante para seguir o cone truncado ou o formato de cone substancialmente truncado da carcaça 1.[041] The lower part 31 is designed to be arranged a short distance from the housing 1, which is enlarged in shape, and this, with an air space as constant as possible. Accordingly, the lower part 31 is inclined from upstream to downstream to follow the truncated cone or substantially truncated cone shape of the housing 1.

[042] A parte inferior 31 do alojamento 3 tem um eixo geométrico longitudinal mediano X-X' (representado apenas na Figura 7).[042] The lower part 31 of housing 3 has a median longitudinal geometric axis X-X' (represented only in Figure 7).

[043] Na realização representada nas Figuras e como aparece melhor nas Figuras 5 e 7, as paredes de extremidade a montante 35 e a jusante 34 são paralelas entre si ou aproximadamente paralelas umas às outras. Devido à inclinação da parte inferior 31, a parede a montante 35 forma um ângulo agudo com a parede a jusante 34, um ângulo obtuso.[043] In the embodiment represented in the Figures and as best seen in Figures 5 and 7, the upstream 35 and downstream 34 end walls are parallel to each other or approximately parallel to each other. Due to the inclination of the lower part 31, the upstream wall 35 forms an acute angle with the downstream wall 34, an obtuse angle.

[044] Como pode ser visto na Figura 7, a cobertura 36 compreende uma parede superior 361, duas paredes laterais longitudinais 362, 363, de formato triangular e dispostas em cada lado da parede superior 361, e duas paredes a montante 365, respectivamente a jusante 364, que une as duas paredes 362, 363.[044] As can be seen in Figure 7, the cover 36 comprises an upper wall 361, two longitudinal side walls 362, 363, triangular in shape and arranged on each side of the upper wall 361, and two upstream walls 365, respectively downstream 364, which joins the two walls 362, 363.

[045] Um orifício 366 é perfurado em uma das paredes laterais, por exemplo, a parede 362. Isto torna possível conectar o alojamento 3 à fonte de fornecimento de ar pressurizado.[045] A hole 366 is drilled in one of the side walls, for example wall 362. This makes it possible to connect the housing 3 to the pressurized air supply source.

[046] Outras formas de cobertura são concebíveis sem, no entanto, se afastarem do escopo da invenção. A conexão à fonte de fornecimento de ar pressurizado pode ser proporcionada em qualquer lado do alojamento 3 exceto na parte inferior 31.[046] Other forms of coverage are conceivable without, however, departing from the scope of the invention. Connection to the pressurized air supply source may be provided on any side of the housing 3 except the bottom 31.

[047] De acordo com a invenção, cada uma das ditas paredes laterais 32, 33 do alojamento 3 estende-se para fora, através de pelo menos uma manga tubular de uma substância (isto é, integral ou de forma inteiriça) com a dita parede lateral.[047] According to the invention, each of said side walls 32, 33 of the housing 3 extends outwardly through at least one tubular sleeve of a substance (that is, integrally or in one piece) with said side wall.

[048] Há tantas mangas quanto linhas 4.[048] There are as many sleeves as there are 4 lines.

[049] No exemplo representado nas Figuras em que existem cinco linhas 4, existem assim em cada parede lateral 32, respectivamente 33, cinco mangas referenciadas de montante para jusante, 321, 322, 323, 324 e 325 para aquelas dispostas na parede 32 e respectivamente 331, 332, 333, 334 e 335 para aqueles dispostos na parede 33.[049] In the example represented in the Figures in which there are five lines 4, there are thus on each side wall 32, respectively 33, five sleeves referenced from upstream to downstream, 321, 322, 323, 324 and 325 for those arranged on the wall 32 and respectively 331, 332, 333, 334 and 335 for those arranged on wall 33.

[050] As mangas são, por esse motivo, integradas com o alojamento 3. Isto torna possível eliminar a brasagem que existia entre os soquetes e o alojamento nos dispositivos de resfriamento do estado da técnica. Assim, o alojamento 3 da invenção proporciona um reforço estrutural da linha de conjunto, uma vez que as brasagens entre o alojamento e os soquetes que constituíam pontos de enfraquecimento foram eliminadas.[050] The sleeves are therefore integrated with the housing 3. This makes it possible to eliminate the brazing that existed between the sockets and the housing in prior art cooling devices. Thus, the housing 3 of the invention provides structural reinforcement of the assembly line, since the brazing between the housing and the sockets that constituted weakening points has been eliminated.

[051] O alojamento 3 dotado das mangas 321 a 325 e 331 a 335 é vantajosamente obtido por fundição ou por um método de fabricação aditivo, tal como fusão a laser, uma vez que esses métodos de fabricação são adequados para peças com geometria complexa.[051] The housing 3 provided with sleeves 321 to 325 and 331 to 335 is advantageously obtained by casting or by an additive manufacturing method, such as laser melting, since these manufacturing methods are suitable for parts with complex geometry.

[052] Os tubos 40 são adaptados em cada uma das ditas mangas 321 a 325 e 331 a 335 e fixadas a essas de preferência por brasagem. Os diâmetros de saída das ditas mangas são adaptados em conformidade.[052] The tubes 40 are adapted to each of said sleeves 321 to 325 and 331 to 335 and fixed to them preferably by brazing. The outlet diameters of said sleeves are adapted accordingly.

[053] Além disso, cada manga está disposta na parede lateral 32, 33, de modo que uma porção da sua circunferência, citada como a "parte inferior da manga" (por outras palavras, a sua parte inferior destina-se a ser colocada voltada para a superfície externa 13 da carcaça 1 quando o dispositivo de resfriamento está no lugar), se situe no mesmo nível que a parte inferior 31 do alojamento, no local onde eles se unem.[053] Furthermore, each sleeve is disposed on the side wall 32, 33 so that a portion of its circumference, referred to as the "lower part of the sleeve" (in other words, its lower part is intended to be placed facing the outer surface 13 of the housing 1 when the cooling device is in place), is located at the same level as the lower part 31 of the housing, in the place where they join.

[054] As partes inferiores da manga são visíveis na parte inferior da Figura 8. São citados, respectivamente, 3210, 3220, 3230, 3240 e 3250 para as mangas 321 a 325 e 3310, 3320, 3330, 3340 e 3350 para as mangas 331 a 335.[054] The lower parts of the sleeve are visible in the lower part of Figure 8. They are cited, respectively, 3210, 3220, 3230, 3240 and 3250 for sleeves 321 to 325 and 3310, 3320, 3330, 3340 and 3350 for the sleeves 331 to 335.

[055] Como pode ser visto na Figura 9, cada tubo 40 é perfurado por uma pluralidade de orifícios de injeção de ar 41.[055] As can be seen in Figure 9, each tube 40 is pierced by a plurality of air injection holes 41.

[056] Como se pode ver melhor nas Figuras 8 e 9, a parte inferior 31 do alojamento 3 é perfurada por uma série de orifícios de resfriamento 37, dispostos vantajosamente em linha e de preferência sobre toda a sua largura L.[056] As can be seen better in Figures 8 and 9, the lower part 31 of housing 3 is pierced by a series of cooling holes 37, advantageously arranged in line and preferably over its entire width L.

[057] "Toda a largura L" significa a partir do ponto em que a parte inferior 31 se une à parede lateral 32 (ou mais precisamente à uma das mangas 321 a 325) ao ponto em que a parte inferior 31 se une à parede 33 (ou mais precisamente à uma das mangas 331 a 335).[057] "The entire width L" means from the point where the lower part 31 joins the side wall 32 (or more precisely one of the sleeves 321 to 325) to the point where the lower part 31 joins the wall 33 (or more precisely one of sleeves 331 to 335).

[058] Os tubos 40 estão dispostos de modo que os seus orifícios de resfriamento 41 estejam alinhados com os orifícios 37.[058] The tubes 40 are arranged so that their cooling holes 41 are aligned with the holes 37.

[059] Vantajosamente, cada manga 321 a 325 e 331 a 335 é também dotada de orifícios de resfriamento 38 alinhados com os orifícios de resfriamento 37 do alojamento. Esses orifícios 38 estão presentes em todo o comprimento da manga, com exceção de sua boca, onde o tubo 40 é adaptado e soldado. Os orifícios 38 estão dispostos ao longo das partes inferiores 3210 a 3250 e 3310 a 3350 das mangas.[059] Advantageously, each sleeve 321 to 325 and 331 to 335 is also provided with cooling holes 38 aligned with the cooling holes 37 of the housing. These holes 38 are present along the entire length of the sleeve, with the exception of its mouth, where the tube 40 is adapted and welded. The holes 38 are arranged along the lower parts 3210 to 3250 and 3310 to 3350 of the sleeves.

[060] Na parte inferior 31 do alojamento 3, há tantas fileiras de orifícios de resfriamento 37 quanto linhas 4.[060] In the lower part 31 of housing 3, there are as many rows of cooling holes 37 as there are rows 4.

[061] Além disso, cada tubo 40 é arqueado, isto é, tem o formato de um arco de um círculo cujo raio é ligeiramente maior do que o da porção da carcaça oposto ao qual se destina a ser posicionado. Também de preferência, a parte inferior 31 da carcaça é curva em cada lado do eixo geométrico médio X-X ', de modo que a sua concavidade seja orientada para a superfície da carcaça 1, de modo que siga substancialmente o formato da carcaça 1 oposto ao qual o alojamento se destina a ser posicionado.[061] Furthermore, each tube 40 is arched, that is, it is shaped like an arc of a circle whose radius is slightly greater than that of the portion of the housing opposite which it is intended to be positioned. Also preferably, the lower part 31 of the housing is curved on each side of the mean geometric axis the housing is intended to be positioned.

[062] Em outras palavras e como visto na Figura 7, os lados da parte inferior 31 localizados à direita e à esquerda do eixo geométrico mediano X-X 'são mais baixos que o centro da parte inferior que se estende ao longo do dito eixo X-X'.[062] In other words and as seen in Figure 7, the sides of the bottom 31 located to the right and left of the median X-X axis are lower than the center of the bottom extending along said X-axis. X'.

[063] Do mesmo modo, vantajosamente, as mangas 321 a 325 e 331 a 335 são curvas de modo que a sua parte côncava, que corresponde às respectivas partes inferiores (linhas de parte inferior) 3210 a 3250 e 3310 a 3350, esteja orientada para a superfície externa 13 da carcaça, de modo que siga substancialmente o formato da carcaça oposta à qual elas estão posicionadas.[063] Likewise, advantageously, the sleeves 321 to 325 and 331 to 335 are curved so that their concave part, which corresponds to the respective lower parts (bottom lines) 3210 to 3250 and 3310 to 3350, is oriented to the outer surface 13 of the housing so that it substantially follows the shape of the housing opposite to which they are positioned.

[064] Essa disposição particular, combinada com o fato de a parte inferior de cada manga 321 a 325 e de 331 a 335 estar à mesma altura que a parte inferior 31 do alojamento 3, torna possível o resfriamento homogêneo da carcaça 1, dado que os vários orifícios de injeção de ar 37 da parte inferior 31 e os orifícios de injeção 38 das mangas estão localizados a uma distância constante ou quase constante (espaço de ar E5) da superfície externa da carcaça 1.[064] This particular arrangement, combined with the fact that the lower part of each sleeve 321 to 325 and 331 to 335 is at the same height as the lower part 31 of housing 3, makes homogeneous cooling of housing 1 possible, given that the various air injection holes 37 of the bottom 31 and the injection holes 38 of the sleeves are located at a constant or almost constant distance (air gap E5) from the outer surface of the housing 1.

[065] Também preferencialmente, esse espaço de ar E5 é calculado para ser igual ou substancialmente igual ao espaço de ar E6 existente entre um tubo 40 (ou seus orifícios de resfriamento 41) e a superfície externa 13 da carcaça 1. A diferença entre os dois espaços de ar encontra-se na espessura da manga.[065] Also preferably, this air space E5 is calculated to be equal or substantially equal to the air space E6 existing between a tube 40 (or its cooling holes 41) and the outer surface 13 of the housing 1. The difference between the Two air spaces are found in the thickness of the sleeve.

[066] De preferência, os espaços de ar E5 e E6 se situam entre 2 mm e 4,5 mm, de preferência iguais a 3,5 mm.[066] Preferably, air spaces E5 and E6 are between 2 mm and 4.5 mm, preferably equal to 3.5 mm.

[067] Além disso, a área Z3 entre o último orifício de resfriamento 38 e o primeiro orifício 41, no qual não existem orifícios de resfriamento, tem um comprimento menor do que a área Z1 dos dispositivos de resfriamento do estado da técnica (ver Figuras 4 e 9). Uma parte maior da carcaça 1 é assim resfriada.[067] Furthermore, the area Z3 between the last cooling hole 38 and the first hole 41, in which there are no cooling holes, has a shorter length than the Z1 area of the prior art cooling devices (see Figures 4 and 9). A larger part of the shell 1 is thus cooled.

[068] Finalmente, vantajosamente e como pode ser visto melhor nas Figuras 5 e 6, cada manga 321 a 325 e 331 a 335 tem uma área de junção com a parede lateral 32, 33 do alojamento 3. Essa área de junção se alarga para fora da manga na direção das ditas paredes laterais 32, 33, exceto na parte inferior da manga. As áreas de junção das mangas 321 a 325 e 331 a 335 são respectivamente citadas 3211, 3221, 3231, 3241, 3251 e 3311, 3321, 3331, 3341 e 3351 (a referência 3311 só é visível na Figura 8).[068] Finally, advantageously and as can best be seen in Figures 5 and 6, each sleeve 321 to 325 and 331 to 335 has a junction area with the side wall 32, 33 of housing 3. This junction area widens to outside the sleeve in the direction of said side walls 32, 33, except in the lower part of the sleeve. The junction areas of the sleeves 321 to 325 and 331 to 335 are respectively cited 3211, 3221, 3231, 3241, 3251 and 3311, 3321, 3331, 3341 and 3351 (the reference 3311 is only visible in Figure 8).

[069] Por outras palavras, o raio R2 da área de junção alargada onde está conectado à parede lateral 32, 33 é maior do que o raio R1 da boca da manga no local onde está conectado à dita área de junção (ver Figura 6).[069] In other words, the radius R2 of the enlarged joint area where it is connected to the side wall 32, 33 is greater than the radius R1 of the sleeve mouth at the location where it is connected to said joint area (see Figure 6) .

[070] Isso ajuda a reduzir significativamente as perdas de pressão entre o alojamento e os tubos das várias linhas, uma vez que as dimensões da área de junção são progressivamente reduzidas.[070] This helps to significantly reduce pressure losses between the housing and the tubes of the various lines, since the dimensions of the junction area are progressively reduced.

[071] Para além das vantagens acima mencionadas da invenção, será observado que o método de fabricação do dispositivo de resfriamento é simplificado, uma vez que existem menos operações de brasagem do que com o dispositivo do estado da técnica.[071] In addition to the above-mentioned advantages of the invention, it will be observed that the method of manufacturing the cooling device is simplified, since there are fewer brazing operations than with the prior art device.

[072] Além disso, o dispositivo é mais robusto, o que também reduz a duração e a frequência das operações de reparo e manutenção.[072] Furthermore, the device is more robust, which also reduces the duration and frequency of repair and maintenance operations.

[073] Finalmente, a carcaça é mais bem resfriada, sua vida útil é aumentada.[073] Finally, the carcass is better cooled, its useful life is increased.

Claims

1. DEVICE (2) FOR COOLING A TURBINE CASING (1) BY AIR JETS, preferably a low pressure turbine casing of a turbomachinery, comprising a pressurized air supply housing (3) and at least one cooling line (4) comprising two cooling tubes (40) arranged on each side of the housing (3), the housing (3) comprising a lower part (31), two longitudinal side walls (32, 33), two upstream (35) and downstream (34) end walls and an upper wall (36) the lower part of the (31) housing being pierced by air injection holes (37) arranged to open towards the housing around which the cooling device (2) is intended to be arranged, wherein each cooling tube (40) is curved, disposed around a part of the housing and at a distance therefrom and is provided with air injection holes (41) opening into the housing characterized in that each of the side walls (32, 33) extends outwardly through at least one tubular sleeve (321, 322, 323, 324, 325, 331, 332, 333, 334, 335) integrally with the side wall (32, 33), wherein each sleeve is arranged on the side wall (32, 33) so that its lower part (3210, 3220, 3230, 3240, 3250 , 3310, 3320, 3330, 3340, 3350) is located at the same level as the bottom part (31) of the housing where they join and where each sleeve is configured and sized so that one of the cooling tubes (40) can be connected to it.

2. DEVICE (2), according to claim 1, characterized in that the lower part (3210, 3220, 3230, 3240, 3250, 3310, 3320, 3330, 3340, 3350) of the sleeve is perforated, through at least one part of its length, by air injection holes (38) arranged so that they open towards the housing around which the device (2) is intended to be arranged.

3. DEVICE (2), according to claim 2, characterized in that the air injection holes (37) produced in the lower part (31) of the housing (3) are aligned with the air injection holes (38) produced in the sleeves (321, 322, 323, 324, 325, 331, 332, 333, 334, 335) and with the air injection holes (41) manufactured in the cooling tubes (40).

4. DEVICE (2), according to any one of claims 1 to 3, characterized by the lower part (31) of the housing (3) and the sleeves (321, 322, 323, 324, 325, 331, 332, 333, 334, 335) be curved on each side of a median longitudinal axis (X-X') of the housing so that it follows the shape of the contour of the housing around which the cooling device is intended to be arranged and so that there is a constant air gap (E5) between the outer surface (13) of the housing (1), on the one hand, and the lower part (31) of the housing (3) and the lower parts (3210, 3220, 3230, 3240, 3250, 3310, 3320, 3330, 3340, 3350) of the sleeves, on the other hand.

5. DEVICE (2) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each sleeve (321, 322, 323, 324, 325, 331, 332, 333, 334, 335) has a junction area (3211 , 3221, 3231, 3241, 3251, 3311, 3321, 3331, 3341, 3351) with the side wall (32, 33) of the housing (3) and wherein this joint area is widened from the sleeve towards the wall side (32, 33) of the housing and on the portion of its circumference other than the lower part (3210, 3220, 3230, 3240, 3250, 3310, 3320, 3330, 3340, 3350) of the sleeve.

6. DEVICE (2), according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the upper wall (36) of the housing (3) consists of a cover added and fixed to the side walls (32, 33) and ends (34, 35) of the accommodation.

7. DEVICE, (2) according to claim 6, characterized in that the cover (36) is fixed to the side walls (32, 33) and ends (34, 35) of the housing by welding or brazing.

8. DEVICE (2), according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the tubes (40) of the cooling lines (4) are introduced into the free end of the sleeves (321, 322, 323, 324, 325, 331 , 332, 333, 334, 335) and connected thereto by brazing.

9. TURBOM MACHINE, comprising a turbine, namely a low pressure turbine, surrounded by a casing (1) characterized by comprising a device for cooling the casing by air jets (2), as defined in any one of claims 1 to 8 .