<B>Stator de</B> turbomachine <B>à plusieurs étages et à écoulement axial</B> L'invention a pour objet un stator de turbo- machine à plusieurs étages et à écoulement axial, destiné à contenir un rotor portant au moins deux rangées annulaires d'aubes sépa rées l'une de l'autre par une rangée annulaire d'aubes du stator. Par turbomachine, on en tend un compresseur ou une turbine à gaz.
L'invention a pour but de fournir un stator de construction perfectionnée, particulièrement mais non exclusivement utilisable dans une installation de propulsion du type à turbine à combustion pour un aéronef construit pour voler à des vitesses supersoniques, le terme aéronef étant utilisé dans son sens le plus large et étant censé comprendre les aéronefs pilotés ou non pilotés et des projectiles munis d'installation de propulsion pour leur auto- propulsion.
Lorsqu'un compresseur d'air faisant partie d'une installation de propulsion d'un aéronef du type à turbine à combustion fonctionne dans des conditions supersoniques, l'air tra verse ce compresseur à une température relati vement élevée à cause de l'effet de choc qui se produit dans l'admission d'air du compres seur. Il en résulte que, dans bien des cas, il n'est pas possible d'utiliser des alliages légers pour la fabrication de l'enveloppe de stator ou des aubages de stator ou de rotor.
L'un des buts de la présente invention est donc de four nir un stator de turbomachine qui soit parti culièrement mais non exclusivement adéquat pour être fabriqué en acier ou en titane et qui ne requière qu'un minimum de soudage tout en 'constituant un ensemble léger et robuste idoine pour le fonctionnement à des vitesses supersoniques.
Le stator faisant l'objet de la présente in vention est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe extérieure tubulaire, au moins un anneau de support disposé à l'intérieur de cette enveloppe et muni d'un rebord présen tant une surface extérieure cylindrique de mise en place venant en prise avec une surface inté rieure cylindrique de l'enveloppe, des moyens pour maintenir cet anneau de support axiale- ment en place à l'intérieur de l'enveloppe, et au moins une rangée annulaire d'aubes de stator s'étendant vers l'intérieur, chacune de ces aubes comportant un pied dont une face terminale au moins est en contact avec la face du rebord d'un anneau de support et est rigi dement fixée à ce rebord.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et une va riante du stator de turbomachine objet de l'in vention. La fig. 1 est une vue en élévation latérale et en coupe de ladite forme d'exécution et d'un rotor portant des aubes et contenu dans cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue partielle en coupe transversale selon 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe d'un détail, montrant le mode de fixation d'une aube de stator dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2.
La fig. 4 est une vue en plan du pied d'une aube représentée à la fig. 3 ; et la fig. 5 est une vue en élévation latérale et en coupe, à plus grande échelle, montrant une variante de la forme d'exécution représen tée aux fig. 1 à 4.
La forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 4 comprend une enveloppe extérieure tubu laire A faite d'acier ou de titane et de relative ment faible section. Aux extrémités de cette enveloppe et en plusieurs points intermédiaires de sa longueur sont soudés des rebords inté rieurs<I>AI,</I> A2, <I>A3, A4</I> et A5.
A l'intérieur de l'enveloppe tubulaire A et en des points espacés le long de celle-ci se trouve également un jeu de nervures plates présentant des surfaces périphériques<I>B, BI,</I> B2, B3, B4, B5, Bs et B7 qui constituent des surfa ces de mise en place du pourtour intérieur, comme on le décrira plus loin.
L'enveloppe ex térieure tubulaire A est faite en deux moitiés, comme on peut le voir à la îig. 2, ces moitiés étant séparables selon un plan diamétral con tenant l'axe de l'enveloppe et étant boulonnées l'une à l'autre au moyen de boulons qui pas sent à travers des rebords longitudinaux As des deux moitiés de l'enveloppe, ces rebords butant l'un contre l'autre. De la sorte, des an neaux de support et d'autres pièces qu'on dé crira plus loin peuvent être assemblés à l'inté rieur de l'enveloppe.
La forme d'exécution représentée constitue le stator d'un compresseur à cinq étages. Ce stator porte six rangées annulaires d'aubes de stator qui alternent avec les cinq rangées annu laires d'aubes du rotor du compresseur. Un anneau de support C, de section en forme de canal, est disposé à l'extrémité d'en trée ou à basse pression de l'enveloppe tubu laire A, immédiatement à l'intérieur du rebord intérieur<I>AI,</I> deux rebords<I>CI</I> et C2 de cet an neau étant orientés vers l'extérieur.
Le rebord <I>CI</I> porte contre la face intérieure du rebord<I>Al</I> et le rebord C' présente une surface extérieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec la surface intérieure circonféren- tielle de mise en place B, de sorte que l'anneau de support C est maintenu en place avec pré cision à l'intérieur de l'enveloppe tubulaire A.
Le rebord C2 est en outre muni d'une série de bossages circonférentiellement décalés C' dans chacun desquels est pratiqué un trou ta raudé s'étendant radialement et dans lequel est disposé un boulon D qui passe à travers un trou pratiqué dans l'enveloppe tubulaire A, de manière que l'anneau de support C soit ainsi rigidement fixé à l'enveloppe A par lesdits bou lons. Dans la forme d'exécution représentée, les boulons D sont au nombre de trente.
Un second anneau de support E, semblable à l'anneau de support C, sauf qu'il est axiale- ment plus court, est disposé du côté du rebord A2 adjacent au rebord<I>AI.</I> Un rebord<B>El</B> de l'anneau de support E porte contre la face ad jacente du rebord<I>A=</I> tandis qu'un rebord E2 présente une surface extérieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec la sur face intérieure circonférentielle de mise en place<I>BI.</I> Le rebord E2 présente également des bossages E3 correspondant aux bossages C3
du premier anneau de support C. Des trous taraudés radiaux sont pratiqués dans les bos sages E3 et des boulons D sont également dis posés dans ces trous et fonctionnent comme' ceux qui sont vissés dans les bossages C3.
Une première rangée annulaire d'aubes de stator est portée par les rebords C2 et E2 des anneaux de support C et E. Chacune de ces aubes F comprend un pied<I>FI</I> qui a la forme, en coupe axiale, d'un canal de faible profon deur limité par des rebords<I>F' et</I> F3 qui sont orientés vers l'extérieur. Les faces terminales de ces rebords sont en prise avec les faces adjacentes des rebords C2 et E2 auxquels ils sont rigidement reliés par au moins deux rivets circonférentiellement décalés, comme indiqué en<B>Dl</B> à la fig. 3.
Le pied rectangulaire<I>FI</I> de chaque aube F, en forme de plate-forme, présente une face extérieure en forme de tronc de pyramide à quatre côtés, de sorte que son épaisseur aug mente progressivement à partir de ses bords vers son centre, comme on peut le voir en par ticulier aux fig. 3 et 4, dans le but d'améliorer la répartition des contraintes dans ce pied et de permettre ainsi d'économiser du poids.
Les pieds d'aubes G d'une rangée annu laire d'aubes de stator suivante sont de même forme générale que ceux des aubes F et sont semblablement rivés à deux anneaux de sup port<I>H</I> et<I>HI,</I> de section en forme de canal, des rebords extérieurs H2 de ces anneaux de support se trouvant respectivement contre les faces adjacentes des rebords A2 et A3 tandis que des rebords intérieurs H;
des mêmes an neaux présentent chacun une surface extérieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec l'une des surfaces intérieures circon- férentielles de mise en place B2 et B3, comme représenté.
De plus, une série de bossages cir- conférentiellement décalés et semblables aux bossages C3 et E3 des rebords C2 et E' sont formés dans les rebords H3 de chacun de ces anneaux. Ces bossages présentent également des trous radiaux taraudés dans lesquels sont engagés des boulons traversant des trous prati qués dans l'enveloppe A, de façon à fixer les anneaux de support <I>H</I> et H1 fermement à l'en veloppe A.
Par commodité, la coupe de la fig. 1 ne passe pas par les bossages des anneaux H et<I>HI,</I> de sorte que ces bossages et les boulons correspondants ne sont pas représentés au dessin.
Du côté du rebord A3 le plus éloigné de l'anneau de support H1 se trouve un anneau de support<I>J</I> dont un rebord<I>JI</I> est appliqué contre une face adjacente du rebord A3, tandis que son autre rebord J' présente une surface exté rieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec la surface intérieure circon- férentielle de mise en place B4. Un rebord adjacent du pied de chacune des aubes K de la rangée annulaire d'aubes de stator suivante est fixé au rebord J2 au moyen de rivets, tout comme les .aubes F et G sont fixées à leurs anneaux de support.
Les autres rebords des pieds desdites aubes sont semblablement fixés au rebord adjacent d'une pièce de distance an nulaire L, de section en forme de canal, dont un autre rebord est semblablement fixé aux rebords adjacents des pieds des aubes d'une rangée annulaire d'aubes suivante M.
Les au tres rebords des pieds des aubes M sont éga lement rivés à un rebord<I>NI</I> d'un anneau de support<I>N</I> dont l'autre rebord N2 porte contre la face adjacente du rebord A4. Le rebord<I>NI</I> présente une surface extérieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec la surface intérieure circonférentielle de mise en place B5 et il est également muni de bossages non représentés, semblables aux bossages C3 et E3 et présentant des trous taraudés dans lesquels sont engagés des boulons qui agissent de la manière décrite ci-dessus à propos des boulons D,
pour fixer fermement l'anneau de support <I>N</I> à l'enveloppe<I>A.</I>
Du côté du rebord A4 le plus éloigné des aubes M se trouve un anneau de support O dont le rebord adjacent porte contre le rebord A4 tandis que son autre rebord<B>01</B> présente une surface extérieure circonférentielle de mise en place qui est en prise avec la surface<I>B6.</I> Ce rebord<B>01</B> est muni de bossages non repré sentés présentant des trous taraudés dans les quels sont engagés des boulons fixant l'anneau O à l'enveloppe A, le tout de façon analogue à celle dont les anneaux de support C et E sont fixés à ladite enveloppe A.
Les rebords adjacents des pieds des aubes P d'une rangée annulaire d'aubes de stator sui vante sont rivés au rebord<B>01.</B> L'autre rebord de chacun de ces pieds d'aubes est rivé au re bord adjacent d'une aube Q d'une rangée an nulaire d'aubes adjacente, de façon à former des paires d'aubes. Les deux rangées annulai res d'aubes P et Q constituent ensemble un dispositif redresseur pour l'air sortant du com presseur.
Le bord extérieur de chacune des aubes Q de la dernière rangée annulaire d'au bes est rivé au rebord adjacent R1 d'un anneau de support R dont l'autre rebord R2 porte contre la face intérieure du rebord A5, le rebord RI présentant une surface extérieure circonfé- rentielle de mise en place qui est en prise avec la surface B7, et étant muni de bossages non représentés et présentant des trous radiaux ta raudés dans lesquels sont engagés des boulons au moyen desquels le rebord RI est fixé à l'en veloppe A,
de façon analogue aux rebords C2 et E2.
La forme des pieds des aubes de chacune des rangées annulaires d'aubes G, K, M, P et Q est semblable à celle des pieds des aubes de la rangée annulaire d'aubes F, si l'on fait abstraction de modifications de dimensions dues aux différentes longueurs axiales desdits pieds.
Les extrémités intérieures des aubes des rangées annulaires d'aubes F, G, K et M por tent des structures annulaires, désignées par les signes de référence<I>X, XI,</I> X2 et X\;, qui forment avec des surfaces SI d'un rotor S des joints entre les étages du compresseur, tandis que les rangées annulaires d'aubes P et Q por tent ensemble une structure de scellage X4 comprenant plusieurs organes de scellage X5 qui, avec des surfaces cylindriques S2 aména gées sur le rotor, forment un joint autour de l'extrémité de sortie du rotor.
Le rotor représenté est du type décrit dans le brevet No 315699 et comprend une série de disques parallèles et coaxiaux<I>T, Tl,</I> T2, T3 et T4 disposés à distance les uns des autres et rigidement reliés les uns aux autres par des entretoises tubulaires T5, Ts, T7 et<I>T8</I> qui com prennent des parties portant les surfaces SI et qui sont respectivement faites d'une pièce avec les disques<I>T, Tl,</I> T2 et T3 et respectivement reliées aux disques<I>Tl,</I> T2,
T3 et T4 au moyen de boulons T.I. Chacun des disques<I>T, Tl,</I> T2, T3 et T4 comporte un rebord radial<I>U,</I> Ul, U2, U3 ou U4 formé sur son bord et constituant en fait un prolongement radial de ce bord au- delà de l'entretoise tubulaire adjacente T5, T6,
T7 ou T8. Des rangées annulaires d'aubes de rotor<I>V</I> sont reliées par des goupilles Yl aux rebords<I>U,</I> Ul, U2, U3 et U4 respectivement, comme représenté. Une pièce TIO, en forme de tambour, est fixée au disque T4 et présente les surfaces cylindriques S2 dont il a été ques tion ci-dessus.
A son extrémité, cette pièce TIO comporte un bossage creux Tll. Le disque <I>T</I> comporte un prolongement tubulaire T12 permettant de supporter le rotor à son extré mité amont, le bossage Tll servant à le sup porter à son extrémité aval.
La variante représentée à la fig. 5 est sup posée être appliquée à un compresseur de construction générale semblable à celle de celui qu'on vient de décrire en référence aux fig. 1 à 4. Dans cette variante, la distance entre le rebord AZ et la surface<I>BI</I> est agrandie pour permettre d'intercaler un anneau de support E4 un peu plus long que l'anneau E et qui est muni d'au moins une ouverture E5 à travers laquelle de l'air comprimé dans le premier étage du compresseur peut pénétrer dans un espace E6 laissé libre entre les rebords de l'an neau E4. Au moins une ouverture
A15 est éga lement pratiquée dans l'enveloppe A pour per mettre à l'air pénétrant dans l'espace Es d'arri ver jusque dans une chambre collectrice E7 à partir de laquelle cet air est fourni à des pa liers ou à d'autres parties devant être scellées, à travers un conduit E8.
On comprendra que des rotors fort diffé rents de celui représenté peuvent être montés dans le stator de turbomachine décrit ci-des sus et qu'il n'est donc pas nécessaire que celui- ci soit associé à un rotor du type décrit dans le brevet Nù 315699.