EP0816639A1 - Dispositif de souflage de gaz de réglage de jeux dans une turbomachine - Google Patents

Dispositif de souflage de gaz de réglage de jeux dans une turbomachine Download PDF

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EP0816639A1
EP0816639A1 EP97401486A EP97401486A EP0816639A1 EP 0816639 A1 EP0816639 A1 EP 0816639A1 EP 97401486 A EP97401486 A EP 97401486A EP 97401486 A EP97401486 A EP 97401486A EP 0816639 A1 EP0816639 A1 EP 0816639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blowing device
chambers
gas blowing
orifices
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP97401486A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0816639B1 (fr
Inventor
Josette Benoist
Didier Désiré René Pasquiet
Guilaume Henri Chaput
Jean-Claude Christian Taillant
Guy Pierre Queneherve
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA, SNECMA SAS filed Critical Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Publication of EP0816639A1 publication Critical patent/EP0816639A1/fr
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Publication of EP0816639B1 publication Critical patent/EP0816639B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14—Casings modified therefor

Definitions

  • the subject of the invention is a device for gas blowing to adjust the clearance inside of a turbomachine.
  • the clearance adjustment gases therefore do not open directly in the room delimited by the ring in leaving the routing lines, but pass first by a mixer.
  • This mixer is composed of a plurality of rooms in succession, having straight sections analogous and substantially separated by partitions parallel, and the partitions are pierced with orifices always more numerous from one partition to another towards the stator ring. This produces a flow in gas tree from one room to another, so well that they arrive with a great homogeneity of flow and temperature in front of the ring.
  • the orifices may consist of simple drillings operated through partitions of separation of the rooms or in short pipes. In both cases, there is only a pressure drop significantly lower than with devices ordinary pipelines, which generally involve significant disturbances in the flow by large variations in direction or speed.
  • the numbers of orifices can be in geometric progression from one partition to another, by twice as many examples, and they're from preferably distributed in circumferential rows in identical number for all partitions, so that only the angular pitch varies from one partition to another.
  • the rooms can be annular and separated by transverse partitions in the turbomachine and crown: they are then in shape stacked cylinders; or they can be substantially annular but separated by partitions cylindrical and concentric: they are then arranged in concentric cylinders.
  • the orifices between chambers can be replaced by connecting ducts if the rooms are not contiguous.
  • This design applies in peculiar to elongated devices where the chambers face different portions to be ventilated from the ring and are pierced with blowing holes towards these portions.
  • the advantage of having conduits always more numerous between pairs of rooms successive towards the flow of gas from ventilation remains, but the appropriate realization of the invention can be implemented somewhat different from the achievements previously exposed. he it is no longer necessary that the rooms have the same cross section if the gas gradually leaks through the orifices which pierce them: on the contrary favorable that their cross sections decrease by one room to room to maintain speed and almost constant pressure. But it should always that the rooms have the same extent, that is to say the same angular extension in the case normal annular chambers or ring portion.
  • the turbomachine portion shown on the different figures basically includes a fragment of stator 1 which comprises, facing two stages movable blades 2, two rings 3 formed of a skin metallic substantially cylindrical and which carries sealing segments 4, located just in front of the ends movable blades 2, via a ring of fixing 5.
  • a chamber 6 or 106 is provided behind each of the rings 3, and two low walls 7, in one piece with ring 3, also delimit it on the sides in the realization of figure 1.
  • the mixer 8 subject of the invention is of annular shape, closes the outside of one of the rooms 6 and is screwed by its ends longitudinal to two sheets 9 which form extensions of the walls 7.
  • An outer casing ring 10 surrounds and covers the mixer 8. It is however crossed by four gas supply conduits 11 which end in a first chamber 12 of the mixer 8. These conduits 11 are arranged at an angle right around the machine, and only one is shown for that in figure 1.
  • Gas flows enter more precisely through the external wall of the mixer 8 and have first a centripetal direction by leaving ducts 11, before straightening in the first chamber 12 to take an axial direction. They then enter a second chamber 14, then a third chamber 15, before leaving the mixer 8 and go to the first room 6 assigned to ring diameter adjustment 3.
  • Each of these passages is carried out by ever more numerous orifices: while there were four conduits 11, there are eight orifices 16 between the first room 12 and second room 14, sixteen orifices 17 between the second chamber 14 and the third chamber 15 and thirty-two orifices 18 at the exit from third room 15, as seen well on figures 2 to 5 which represent half-circumferences of mixer 8, the rest being identical.
  • the holes 16, 17, 18 are respectively arranged around the machine in a single row, so that their angular pitch is two each time times smaller. This results in a uniformization of the flow and some mixing of the gases which helps to equalize both the flow and the temperature, i.e. thermal expansion produced.
  • the mixer 8 can be formed of two circular sheet metal plates, corresponding substantially to external 13 and internal 19 faces of the chambers 12, 14 and 15 annular and stamped to join at the longitudinal ends and at the partitions 16 and 17, except at the orifices; these sheets include borders end 24 by which they are screwed to sheets 9 integral with the walls 7.
  • FIG. 6 represents a mixer 108 substantially similar but whose structure, as well than those of neighboring rooms, is entirely formed of removable covers.
  • conduits feed here designated by 111, lead to the outer casing 10 and are not joined to the mixer 108.
  • a first cowling 113 forms the face outside, directed towards the outer casing 10, of the mixer 108 and includes an internal border 114 embedded between two flanges of elements 115 and 116 of the stator 101, these elements 115 and 116 being linked respectively to the rings subject to thermal adjustment and to the outer casing 10 to form a partition keep on going.
  • the volume between the outer casing 10 and stator 101, which is occupied by mixer 108, is divided into two substantially concentric parts by this and in particular by the edges 114 and 120, of so that the gases originating from conduits 111 end in the external part of this volume and do not leave it only by crossing four orifices 122 opposite conduits 111 and drilled through the first cowling 113.
  • the third orifices 18 terminate in the other part of the volume containing the mixer 108, in front of one of the walls 7 of one of the bedrooms 6 thermal adjustment.
  • the bedroom 6 is crossed by a low wall 7 to the other by a longitudinal straight gas flow, and it is not closed by the mixer 108, but by a cylindrical partition 123 of a third cowling 124 screwed to the edge 120 of the first cowling 113.
  • the seal between the low walls 7 and the partition cylindrical 123 is provided by seals 125 open section toric metals, which have good elasticity even at high temperatures.
  • Adjacent cowlings can be disposed between the stator 101 and the outer casing 10 to guide the clearance adjustment gases to the second room 106; their shape depends on other arrangements found there.
  • the second chamber 106 can particular be closed by a cover 126 similar to the cylindrical partition 123 and which contributes to crushing other joints 125 with the walls 7.
  • FIG. 7 illustrates another embodiment, which concerns this time more particularly the low walls of the rooms, now designated by the reference 207: these new low walls are hollowed out with a 208 annular groove, so they're divided into two thin skins 209 and 210 which overlap.
  • the orifices, respectively 211 and 212, which pass through each of these skins 209 and 210 are not in extension, which forces the gases to a path in chicane which extends their stay in gorge 208 and improves the heat exchange with the low walls 207 and, indirectly, with the ring 3.
  • the other provisions of the invention are unchanged.
  • FIG. 8 Another remarkable achievement is shown in Figure 8.
  • This mixer 308 is formed of cowlings as in the previous realization, but here gas flow through mixer 308 is not not substantially axial but remains overall centripetal.
  • the mixer 308 is formed of a rollover that could be called laminated, formed of three successive layers 309, 310 and 311 of the casing outside 10 to stator 301, overlapping layers at the ends to isolate two chambers 312 and 313 that the gas passes successively.
  • Concentric chambers 312 and 313 have a form fairly flattened longitudinally which makes it useful, for that flow uniformity occurs, a extended path produced by a chicane arrangement orifices: the orifices 324 and 326 of the layers extremes 309 and 311 are located downstream of the machine, while the holes 325 of the layer intermediate 310 are located upstream.
  • the laminated cover is finished with a first border 315, screwed to the outer casing 10, and by a border opposite taking the form of an angle iron 316 receiving a pressed open section metal O-ring 317 against an opposite circular strip of the outer casing 10.
  • This arrangement again allows the air originating in conduits 11 is forced to pass through the mixer 308 to reach the adjustment chamber thermal 6.
  • the volume between the outer casing 10 and the stator 301 outside the covers 309 to 311 forms two chambers extremes 327 and 328 which also belong to the mixer 308, since the uniformity of the flow is also produced there.
  • cowlings 318 and 319 are still cowlings 318 and 319, generally transverse direction, to isolate the chamber 6 delimited by the ring 3; these cowlings 318 and 319 replace the solution walls previous; they are screwed by one end to the outer casing 10 and the other between the flanges of connection 320 of adjacent elements of stator 301.
  • These connection flanges 320 indeed leave a throat 321 between them in the middle of which introduces a lunule 322 at the end of the cowling additional 318 or 319 respectively, which leaves gas other possibility than entering the throat 321 and go to the bottom of it before leaving it, by circumventing lunula 322 by a movement in hair pin.
  • the advantage achieved by this layout here again is that heat exchange is facilitated, this time by a conduction of the flanges of connection 320 to ring 3.
  • the last variant exposed here concerns a mixing device with which the chambers are provided leak ports that do not communicate with one another bedrooms.
  • This design is useful for mixing devices longer than the previous and each of which rooms is assigned to cooling of a separate area of the machine.
  • a such design is shown in Figures 9 to 13, where the mixing device 400 is present under shape of a ring surrounding a low turbine pressure 401 whose stator 402 must be cooled.
  • mixing device 400 is composed of two sheets 403 and 404 stamped and joined to each other then to enclose chambers 405, 406, 407 and 408 successive circulars and of polygonal section.
  • the mixing device 400 is supplied with gas by a supply line 411 at least: as mounting of the mixing device is easier if it is built in two semicircular parts, we will use two supply lines in total if these semicircular parts remain disjoint when the machine is mounted, and either two conduits only one if these parts are joined together by junction flanges so that rooms 405 to 408 extend over one tower full.
  • the construction with disjoint parts is more simple but not as good because part of the machine is insufficiently cooled at the junctions between the blowing device housings 400, and ventilation irregularities and therefore deformation of the stator 402 can appear from one half to the other of the device 400.
  • Figure 10 shows that the principle of the previous embodiments is retained: if there is only one supply conduit 411 which joined the first chamber 405, there are two conduits 412 joining rooms 405 and 406 and four conduits 413 joining rooms 406 to rooms 407 and 408, the conduits 413 being pierced with lateral orifices 414 crossing the third room 407.
  • This connection design applies to one half blower 400 and is repeated for the other half; others are possible, with numbers of chambers and connecting pipes different, depending on the angular extension of the rooms.
  • Figure 11 shows the mixing device 400 isolated. We see that rooms 405 to 408 have decreasing sections, which is justified by the flow ever weaker gas reaching them and travels; Figures 12 and 13 show that the conduits 412 are much wider than the conduits 413 because of their smaller number and larger flow passing there.
  • Conduits 412 and 413 play perfectly the role of the orifices making the rooms communicate other achievements and are only needed reason for the spacing of the rooms in this production.
  • FIG. 10 represents partitions 414 and 415 which respectively divide the last two rooms 407 and 408 in compartments in each which leads only one of the conduits 413. This provision further promotes equalization of flow rates and ventilation air for each of the rooms.
  • Figure 11 shows one of the flanges 416 of junction with the other semi-circular half of the device mixer 400.

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Abstract

L'élément primordial est un mélangeur (8) des gaz, qui est disposé sur l'écoulement des gaz avant la pièce (3) à échauffer ou refroidir, et qui consiste en une succession de chambres (12, 14 ,15) munies d'orifices de communication ou de sortie (16 ,17 ,18) toujours plus nombreux pour uniformiser l'écoulement des gaz en débit et température. Application aux turbomachines. <IMAGE>

Description

L'invention a pour sujet un dispositif de soufflage de gaz pour régler les jeux à l'intérieur d'une turbomachine.
On se préoccupe depuis longtemps de réduire les jeux entre les parties tournantes et fixes des turbomachines, et plus particulièrement entre les bouts des aubes mobiles et les anneaux opposés du stator, surtout dans les turbines, afin d'accroítre le rendement de la machine, la poussée qu'elle produit et la réserve au pompage.
Les jeux sont variables pendant le fonctionnement de la machine entre le démarrage, les états transitoires et l'état stabilisé, à cause de l'échauffement et des forces centrifuges qui provoquent des déformations thermiques et mécaniques croissantes et différentes entre le stator et le rotor. C'est pourquoi on a déjà conçu des dispositifs dynamiques de réglage des jeux, dont les plus répandus utilisent un courant de gaz, prélevé d'une portion de la machine telle qu'un compresseur, et qui circule derrière les anneaux de stator dont on veut régler le diamètre : le gaz refroidit ou échauffe les anneaux, selon la portion de la machine d'où il provient, et produit des déformations thermiques supplémentaires qui amènent ces anneaux au diamètre souhaité. L'importance de ces déformations peut être réglée avec le débit prélevé de gaz. On peut aussi prévoir des prélèvements de gaz de plusieurs points de la machine, et les canaux correspondants sont successivement ouverts pour obtenir une déformation de la valeur voulue. Les brevets français 2 509 373 et 2 688 539 donnent quelques exemples de ces aménagements.
On observe cependant que les déformations thermiques produites ne sont pas toujours uniformes, ce qu'on peut attribuer à un manque d'homogénéité du débit de gaz le long de la circonférence de l'anneau, ou un défaut d'uniformité de sa température s'il provient de plusieurs conduites qui débouchent devant des portions successives de l'anneau. Conformément à l'invention, les gaz de réglage de jeux ne débouchent donc pas directement dans la chambre délimitée par l'anneau en sortant des conduites d'acheminement, mais passent d'abord par un mélangeur.
Ce mélangeur est composé d'une pluralité de chambres en succession, ayant des sections droites analogues et séparées par des cloisons sensiblement parallèles, et les cloisons sont percées d'orifices toujours plus nombreux d'une cloison à l'autre vers l'anneau de stator. On réalise ainsi un écoulement en arborescence des gaz d'une chambre à l'autre, si bien qu'ils parviennent avec une grande homogénéité de débit et de température devant l'anneau.
Les orifices peuvent consister en de simples perçages opérés à travers des cloisons de séparation des chambres ou en de courtes conduites. Dans les deux cas, il n'existe qu'une perte de charge sensiblement plus faible qu'avec les dispositifs ordinaires de canalisation, qui impliquent en général des perturbations importantes de l'écoulement par de grandes variations de direction ou de vitesse.
Les nombres d'orifices peuvent être en progression géométrique d'une cloison à l'autre, par exemple deux fois plus nombreux, et ils sont de préférence répartis en rangées circonférentielles en nombre identique pour toutes les cloisons, de sorte que seul le pas angulaire varie d'une cloison à l'autre.
Les chambres peuvent être annulaires et séparées par des cloisons transversales dans la turbomachine et en couronne : elles sont alors en forme de cylindres empilés ; ou encore, elles peuvent être sensiblement annulaires mais séparées par des cloisons cylindriques et concentriques : elles sont alors disposées en cylindres concentriques.
Les orifices entre chambres peuvent être remplacés par des conduits de liaison si les chambres ne sont pas contiguës. Cette conception s'applique en particulier à des dispositifs allongés où les chambres font face à des portions différentes à ventiler de l'anneau et sont percées d'orifices de soufflage vers ces portions. L'intérêt de disposer des conduits toujours plus nombreux entre des paires de chambres successives en direction de l'écoulement du gaz de ventilation subsiste, mais la réalisation idoine de l'invention peut être mise en oeuvre de façon un peu différente des réalisations précédemment exposées. Il n'est ainsi plus nécessaire que les chambres aient la même section droite si le gaz fuit peu à peu par les orifices qui les percent : il est au contraire favorable que leurs sections droites décroissent d'une chambre à l'autre pour maintenir une vitesse et une pression à peu près constantes. Mais il convient toujours que les chambres aient une même étendue, c'est-à-dire une même extension angulaire dans le cas normal de chambres annulaires ou en portion d'anneau.
Ces explications étant données, on peut résumer de telles réalisations de l'invention comme étant des dispositifs de soufflage de gaz à l'intérieur d'une turbomachine s'étendant autour d'au moins un anneau de stator, caractérisés en ce qu'ils comprennent une pluralité de chambres disposées parallèlement en succession, ayant des étendues analogues, des sections droites décroissantes, et reliées par des conduits toujours plus nombreux d'une chambre à l'autre dans une direction d'écoulement de gaz, les chambres étant percées d'orifices donnant sur l'anneau de stator.
Ces particularités de l'invention, ainsi que d'autres, vont être maintenant décrites avec leurs avantages à l'aide des figures suivantes, annexées à titre illustratif et non limitatif :
  • la figure 1 est une coupe longitudinale d'une portion de turbomachine dans laquelle une réalisation de l'invention a été installée,
  • les figures 2 à 5 sont des coupes de la figure 1 prises suivant les lignes II-II à V-V de cette figure,
  • la figure 6 représente une autre réalisation,
  • la figure 7 représente une troisième réalisation,
  • la figure 8 représente une quatrième réalisation possible,
  • la figure 9 représente une cinquième réalisation possible,
  • la figure 10 est une vue développée sur un demi-tour du dispositif mélangeur de cette réalisation,
  • la figure 11 est une coupe transversale du dispositif mélangeur,
  • les figures 12 et 13 sont des coupes de deux canalisations de jonction de chambre.
La portion de turbomachine représentée sur les différentes figures comprend essentiellement un fragment de stator 1 qui comprend, face à deux étages d'aubes mobiles 2, deux anneaux 3 formés d'une peau métallique sensiblement cylindrique et qui porte des segments d'étanchéité 4, situés juste devant les bouts des aubes mobiles 2, par l'intermédiaire d'un anneau de fixation 5. Une chambre 6 ou 106 est ménagée derrière chacun des anneaux 3, et deux murets 7, d'une pièce avec l'anneau 3, la délimitent aussi sur les côtés dans la réalisation de la figure 1.
Le mélangeur 8 sujet de l'invention est de forme annulaire, ferme le côté extérieur d'une des chambres 6 et est vissé par ses extrémités longitudinales à deux tôles 9 qui forment des extensions des murets 7. Un anneau de carter extérieur 10 entoure et couvre le mélangeur 8. Il est cependant traversé par quatre conduits 11 d'alimentation de gaz qui aboutissent dans une première chambre 12 du mélangeur 8. Ces conduits 11 sont disposés à angle droit autour de la machine, et un seul est représenté pour cela sur la figure 1.
Les écoulements de gaz entrent plus précisément par la paroi externe du mélangeur 8 et ont d'abord une direction centripète en sortant des conduits 11, avant de se redresser dans la première chambre 12 pour prendre une direction axiale. Ils pénètrent ensuite dans une deuxième chambre 14, puis une troisième chambre 15, avant de quitter le mélangeur 8 et de passer dans la première chambre 6 affectée au réglage du diamètre de l'anneau 3.
Chacun de ces passages s'effectue par des orifices toujours plus nombreux : alors qu'il y avait quatre conduits 11, on compte huit orifices 16 entre la première chambre 12 et la deuxième chambre 14, seize orifices 17 entre la deuxième chambre 14 et la troisième chambre 15 et trente-deux orifices 18 à la sortie de la troisième chambre 15, comme on le voit bien sur les figures 2 à 5 qui représentent des demi-circonférences du mélangeur 8, le reste étant identique.
Les orifices 16, 17, 18 sont respectivement disposés autour de la machine en rangée unique, de sorte que leur pas angulaire est à chaque fois deux fois plus petit. Il en résulte une uniformisation de l'écoulement et un certain brassage des gaz qui contribue à en égaliser à la fois le débit et la température, c'est-à-dire la dilatation thermique produite.
Il est utile pour cela que les chambres 12, 14 et 15 du mélangeur 8 et les cloisons 16 et 17 qui les séparent aient une disposition régulière, c'est-à-dire que les chambres aient une section droite à peu près semblable et que les cloisons soient à peu près parallèles, afin de ne pas perturber l'écoulement des gaz, ce qui produirait des pertes de charge et nuirait à l'homogénéité de l'écoulement. Les troisièmes orifices 18 sont situés sur la face interne 19 du mélangeur 8, ce qui oblige les gaz à reprendre un écoulement centripète dans la troisième chambre 15, mais l'uniformisation a alors été réalisée. Les gaz sortent de la chambre 6 dans laquelle ils ont été soufflés en passant par des orifices 20 qui traversent les murets 7, puis ils traversent un espace intermédiaire 21 du stator 1 avant d'entrer dans l'autre des chambres 106 en traversant les orifices 20 de ces murets 7 ; on remarque que l'un de ces murets 7 est encore muni d'autres orifices 22 qui aboutissent dans la veine 23 de la machine, grâce à quoi l'évacuation de cette seconde chambre 106 est faite et le gaz de réglage de jeu, prélevé auparavant de la veine 23, la retrouve.
Le mélangeur 8 peut être formé de deux plaques circulaires de tôle, correspondant sensiblement à des faces extérieure 13 et intérieure 19 des chambres 12, 14 et 15 annulaires et embouties pour se joindre aux extrémités longitudinales et aux cloisons 16 et 17, sauf aux orifices ; ces tôles comprennent des bordures d'extrémité 24 par lesquelles elles sont vissées aux tôles 9 solidaires des murets 7.
La figure 6 représente un mélangeur 108 sensiblement semblable mais dont la structure, ainsi que celles des pièces avoisinantes, est entièrement formée de capotages démontables.
Il en résulte que les conduits d'alimentation, ici désignés par 111, aboutissent au carter extérieur 10 et ne sont pas joints au mélangeur 108.
Un premier capotage 113 forme la face extérieure, dirigée vers le carter extérieur 10, du mélangeur 108 et comprend une bordure interne 114 encastrée entre deux brides d'éléments 115 et 116 du stator 101, ces éléments 115 et 116 étant liés respectivement aux anneaux objets du réglage thermique et au carter extérieur 10 pour former une cloison continue. On trouve un autre capotage 119 s'étendant concentriquement au précédent et formant la face intérieure du mélangeur 108 et qui comprend en outre une bordure externe 120 vissée à une nervure 121 du carter extérieur 10.
Le volume compris entre carter extérieur 10 et stator 101, qui est occupé par le mélangeur 108, est divisé en deux parties sensiblement concentriques par celui-ci et notamment par les bordures 114 et 120, de sorte que les gaz originaires des conduits 111 aboutissent dans la partie externe de ce volume et ne la quittent qu'en traversant quatre orifices 122 opposés aux conduits 111 et percés à travers le premier capotage 113. Les orifices 122 s'ouvrent dans la première chambre 12 du mélangeur 108, dont la configuration interne est identique à celle du mélangeur 8 et comprend en particulier les trois chambres successives 12, 14 et 15 desquelles les gaz sortent par des orifices en nombre croissant.
Les troisièmes orifices 18 aboutissent dans l'autre des parties du volume contenant le mélangeur 108, devant un des murets 7 d'une des chambres 6 d'ajustement thermique. Dans cette conception, la chambre 6 est traversée d'un muret 7 à l'autre par un écoulement rectiligne longitudinal des gaz, et elle n'est pas fermée par le mélangeur 108, mais par une cloison cylindrique 123 d'un troisième capotage 124 vissé à la bordure 120 du premier capotage 113. L'étanchéité entre les murets 7 et la cloison cylindrique 123 est assurée par des joints 125 métalliques toriques à section ouverte, qui possèdent une bonne élasticité même à des températures élevées.
Des capotages adjacents peuvent être disposés entre le stator 101 et le carter extérieur 10 pour guider les gaz d'ajustement de jeu vers la seconde chambre 106 ; leur forme dépend des autres aménagements qu'on y trouve. La seconde chambre 106 peut en particulier être fermée par un capotage 126 analogue à la cloison cylindrique 123 et qui contribue à écraser d'autres joints 125 avec les murets 7.
La figure 7 illustre une autre réalisation, qui concerne cette fois plus particulièrement les murets des chambres, désormais désignés par la référence 207 : ces nouveaux murets sont évidés d'une gorge 208 annulaire, de sorte qu'ils sont divisés en deux peaux minces 209 et 210 qui se recouvrent. De plus, les orifices, respectivement 211 et 212, qui traversent chacune de ces peaux 209 et 210 ne sont pas en prolongement, ce qui oblige les gaz à un trajet en chicane qui prolonge leur séjour dans la gorge 208 et améliore l'échange de chaleur avec les murets 207 et, indirectement, avec l'anneau 3. Les autres dispositions de l'invention sont inchangées.
On notera aussi, dans un ordre d'idée analogue, que les orifices traversant les murets 107 et 207 peuvent être inclinés dans le sens de la circonférence, pour donner à l'écoulement des gaz une composante hélicoïdale qui prolonge leur séjour dans la chambre 6 ou 106 et améliore donc encore l'échange de chaleur.
Une autre réalisation remarquable est représenté à la figure 8. On retrouve un carter extérieur 10 auxquels aboutissent des conduits d'alimentation 111, ainsi qu'un anneau 3 (unique) dans un stator 301 et un mélangeur 308 dans le volume intermédiaire. Ce mélangeur 308 est formé de capotages comme dans la réalisation précédente, mais ici l'écoulement de gaz à travers le mélangeur 308 n'est pas sensiblement axial mais reste globalement centripète. En effet, le mélangeur 308 est formé d'un capotage qu'on pourrait appeler feuilleté, formé de trois couches 309, 310 et 311 successives du carter extérieur 10 au stator 301, couches qui se rejoignent aux extrémités pour isoler deux chambres 312 et 313 que le gaz traverse successivement. Comme précédemment les couches 309, 310 et 311 sont percées d'orifice 324, 325 et 326 deux fois plus nombreux à chacune, c'est-à-dire respectivement au nombre de huit, seize et trente-deux. Les chambres 312 et 313 concentriques ont une forme assez aplatie longitudinalement qui rend utile, pour que l'uniformisation de l'écoulement se produise, un trajet allongé que produit une disposition en chicane des orifices : les orifices 324 et 326 des couches extrêmes 309 et 311 sont situés vers l'aval de la machine, alors que les orifices 325 de la couche intermédiaire 310 sont situées vers l'amont. Le capotage feuilleté est terminé par une première bordure 315, vissée au carter extérieur 10, et par une bordure opposée prenant la forme d'une cornière 316 recevant un joint métallique torique à section ouverte 317 pressé contre une bande circulaire opposée du carter extérieur 10. Cette disposition permet ici encore que l'air originaire des conduits 11 soit contraint à passer par le mélangeur 308 pour atteindre la chambre d'ajustement thermique 6. Dans cette réalisation, on peut considérer que le volume entre le carter extérieur 10 et le stator 301 hors des capotages 309 à 311 forme deux chambres extrêmes 327 et 328 qui appartiennent aussi au mélangeur 308, puisque l'uniformisation de l'écoulement y est aussi produite.
On dispose encore des capotages 318 et 319, globalement de direction transversale, pour isoler la chambre 6 délimitée par l'anneau 3 ; ces capotages 318 et 319 remplacent les murets des solutions précédentes ; ils sont vissés par une extrémité au carter extérieur 10 et par l'autre entre les brides de raccordement 320 d'éléments adjacents du stator 301. Ces brides de raccordement 320 laissent en effet une gorge 321 entre elles dans le milieu de laquelle on introduit une lunule 322 d'extrémité du capotage supplémentaire 318 ou 319 respectif, ce qui ne laisse au gaz d'autre possibilité que d'entrer dans la gorge 321 et d'aller jusqu'au fond d'elle avant d'en sortir, en contournant la lunule 322 par un mouvement en épingle à cheveux. L'avantage atteint par cette disposition est ici encore que l'échange de chaleur est facilité, cette fois par une conduction des brides de raccordement 320 à l'anneau 3.
La dernière variante exposée ici concerne un dispositif mélangeur dont les chambres sont munies d'orifices de fuite qui ne communiquent pas à une autre des chambres. Cette conception est utile pour des dispositifs mélangeurs de plus grande longueur que les précédents et dont chacune des chambres est affectée au refroidissement d'une zone distincte de la machine. Une telle conception est représentée sur les figures 9 à 13, où le dispositif mélangeur 400 se présente sous forme d'un anneau entourant une turbine à basse pression 401 dont il faut refroidir le stator 402. Le dispositif mélangeur 400 est composé de deux tôles 403 et 404 embouties et unies l'une à l'autre ensuite de façon à enclore des chambres 405, 406, 407 et 408 circulaires successives et de section polygonale. Ces chambres sont toutes percées d'orifices 409 sur leur face radialement interne, qui leur permettent de souffler du gaz de ventilation sur des nervures 410 érigées sur le stator 402, qui leur font face. Le dispositif mélangeur 400 est alimenté en gaz par un conduit d'alimentation 411 au moins : comme le montage du dispositif mélangeur est plus facile si celui-ci est construit en deux parties semi-circulaires, on utilisera deux conduits d'alimentation au total si ces parties semi-circulaires restent disjointes quand la machine est montée, et soit deux conduits d'alimentation soit un seul si ces parties sont assemblées entre elles par des brides de jonction de façon que les chambres 405 à 408 s'étendent sur un tour complet. La construction à parties disjointes est plus simple mais moins bonne car une partie de la machine est insuffisamment refroidie aux jonctions entre les boítiers des dispositifs de soufflage 400, et des irrégularités de ventilation et donc de déformation du stator 402 peuvent apparaítre d'une moitié à l'autre du dispositif 400.
Quoi qu'il en soit, la figure 10 montre que le principe des réalisations précédentes est conservé : s'il existe un seul conduit d'alimentation 411 qui joint la première chambre 405, on trouve deux conduits 412 joignant les chambres 405 et 406 et quatre conduits 413 joignant les chambres 406 aux chambres 407 et 408, les conduits 413 étant percés d'orifices latéraux 414 en traversant la troisième chambre 407. Cette conception de raccordement s'applique à une moitié circulaire du dispositif de soufflage 400 et est répétée pour l'autre moitié ; d'autres sont possibles, avec des nombres de chambres et de tuyaux de connexion différents, selon l'extension angulaire des chambres.
La figure 11 montre le dispositif mélangeur 400 isolé. On voit que les chambres 405 à 408 ont des sections décroissantes, ce qui se justifie par le débit de gaz toujours plus faible qui les atteint et les parcourt ; les figures 12 et 13 montrent que les conduits 412 sont beaucoup plus larges que les conduits 413 à cause de leur plus petit nombre et du plus gros débit qui y passe.
Les conduits 412 et 413 jouent parfaitement le rôle des orifices faisant communiquer les chambres des autres réalisations et ne sont nécessaires qu'en raison de l'écartement des chambres dans cette réalisation.
La figure 10 représente des cloisons 414 et 415 qui divisent respectivement les deux dernières chambres 407 et 408 en compartiments dans chacun desquels débouche un seul des conduits 413. Cette disposition favorise encore l'égalisation des débits et du soufflage de ventilation pour chacune des chambres. Enfin, la figure 11 montre une des brides 416 de jonction à l'autre moitié semi-circulaire du dispositif mélangeur 400.

Claims (14)

  1. Dispositif de soufflage de gaz à l'intérieur d'une turbomachine, s'étendant jusqu'à un anneau de stator, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de chambres (12, 14, 15, 312, 313) en succession ayant des sections droites analogues et délimitées par des cloisons (16, 17, 309, 310, 311) percées d'orifices (11, 16, 17, 18, 111, 324, 325, 326) toujours plus nombreux d'une cloison à l'autre vers l'anneau de stator, les cloisons comprenant des cloisons de séparation entre chambres qui sont sensiblement parallèles entre elles.
  2. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nombres d'orifices sont en progression géométrique d'une cloison à l'autre.
  3. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices sont deux fois plus nombreux d'une cloison à l'autre.
  4. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres (12, 14, 15) sont annulaires et séparées par des cloisons transversales dans la turbomachine et en couronne.
  5. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres (327, 312, 313, 328) sont sensiblement annulaires et séparées par des cloisons (309, 310, 311) sensiblement cylindriques et concentriques.
  6. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'ajustement thermique (6), délimitée par l'anneau (3), une desdites cloisons et des murets parallèles (7) joints à l'anneau et s'étendant jusqu'à cette cloison, les murets étant percés d'orifices (20) d'évacuation.
  7. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (3) est joint à des murets (207, 320) percés d'orifices sinueux (208, 211, 212, 321) par lesquels le gaz traverse les murets.
  8. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 7, caractérisé en ce que les murets sont formés de deux peaux parallèles (209, 210, 320) séparées par une gorge (208, 321).
  9. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 8, caractérisé en ce que les chambres et les cloisons sont formées de capotages assemblés.
  10. Dispositif de soufflage de gaz selon la revendication 9, caractérisé en ce que des portions (322) des capotages sont engagées dans au moins certaines des gorges (321).
  11. Dispositif de soufflage de gaz à l'intérieur d'une turbomachine s'étendant autour d'au moins un anneau de stator, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de chambres (405, 406, 407) disposées parallèlement en succession, ayant des étendues analogues, des sections droites décroissantes, et reliées par des conduits (412, 413) toujours plus nombreux d'une chambre à l'autre dans une direction d'écoulement du gaz, les chambres étant percées d'orifices (409) donnant sur l'anneau de stator.
  12. Dispositif de soufflage slr 11, caractérisé en ce que les nombres de conduits sont en progression géométrique d'une liaison de chambre à une autre.
  13. Dispositif de soufflage selon la revendication 12, caractérisé en ce que les conduits sont deux fois plus nombreux d'une liaison de chambres à une autre.
  14. Dispositif de soufflage selon la revendication 11, caractérisé en ce que les chambres sont cloisonnées en zones dans chacune desquelles débouche un des conduits menant à une chambre précédente selon la direction d'écoulement du gaz.
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