EP1134360A2 - Agencement de réglage de diamètre d'un stator de turbine à gaz - Google Patents

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EP1134360A2
EP1134360A2 EP01400059A EP01400059A EP1134360A2 EP 1134360 A2 EP1134360 A2 EP 1134360A2 EP 01400059 A EP01400059 A EP 01400059A EP 01400059 A EP01400059 A EP 01400059A EP 1134360 A2 EP1134360 A2 EP 1134360A2
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EP
European Patent Office
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hook
spacer
arrangement according
housing
casing
Prior art date
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Granted
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EP01400059A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1134360A3 (fr
EP1134360B1 (fr
Inventor
Jean-Baptiste Arilla
Anne-Marie Arraitz
Alain Dominique Gendraud
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
SNECMA Moteurs SA
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Publication date
Application filed by SNECMA Moteurs SA filed Critical SNECMA Moteurs SA
Publication of EP1134360A2 publication Critical patent/EP1134360A2/fr
Publication of EP1134360A3 publication Critical patent/EP1134360A3/fr
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Publication of EP1134360B1 publication Critical patent/EP1134360B1/fr
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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
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/11—Shroud seal segments

Definitions

  • the field of this invention is a diameter adjustment arrangement of a stator gas turbine.
  • Some gas turbines include our days of the internal diameter adjustment devices of the stator in order to bring back the play existing between the stator and rotor blade tips at a value as low as possible; a current layout to ensure this diameter adjustment is to take a portion of the cooler gases from compressors and route it through the stator to that it is blown on piloting rings of the stator which extend in front of the rotor blades.
  • a stator ventilation whose diameter is modified according to the temperature and flow of ventilation gases.
  • the gas sampling is twofold: a so-called hot spring with fixed flow allows the expansion of the casing when necessary, another so-called cold source with variable and controlled flow makes it possible to contract the casing.
  • the path of ventilation gases from the hot spring borrows an internal volume from the stator, between the rings to be ventilated and a casing which surrounded.
  • Spacers connecting the rings to the housing include in particular transverse partitions which separate the volume of the journey into rooms and through which it is therefore necessary to spare communications to allow the flow of gases from ventilation.
  • Many examples of how these communications have been proposed in the prior art, but we observe that good ventilation is not easy to insure because it must be well distributed not only between successive rings, but on the surface of each of the rings, otherwise we observe undulations of the rings produced by the differences in ventilation and expansion intensity thermal around their circumferences, and therefore regions where gas leaks at the tip of the rotor blades will remain.
  • the openings in through the spacers have the effect of weaken, with dangerous consequences for portions of the machine subjected to strong mechanical stresses, since concentrations constraints generally appear around these openings.
  • the object of the invention is therefore to propose a gas turbine stator arrangement, of which the interior is compartmentalized but provided with openings allowing ventilation gas to be blown out stator rings subject to adjustment, where the openings are designed to produce great regularity of ventilation around the rings without unduly weaken the structural elements to through which they are pierced.
  • the invention thus relates, in its form the most general, a diameter adjustment arrangement a gas turbine stator, the stator comprising a casing, rings bordering a flow vein of gas and located in front of respective stages of blades moving parts of a rotor, the rings being surrounded by the housing and hooked to the housing by spacers circular, each including a partition transverse extending from the casing to one of the rings and separating two rooms, the partition comprising an edge curved outer hook and spacer hook between a main portion of the housing and an appendage respective curved crank hook associated with said audit spacer hook, pass communications of a pressurized gas flow existing between the rooms, characterized in that at least one of the communications is carried out by means of recesses operated through a hook junction composed of a spacer hook and the housing hook which is associated.
  • the communication between rooms that offers here includes longitudinal notches dug through each of the spacer hooks, a circular gap located under the housing hook respective and outside the spacer hook, and radial notches operated on the hook spacer between the longitudinal notches and opening onto one of said chambers.
  • radial notches extend to a depth sufficient to protrude from the housing hook, i.e. they include collecting portions followed by holes; this last arrangement lends itself willing to calibrate the ventilation flow (according to the entry section of the radial notches or drilling) and a tranquilization of the gas in the chamber downstream of the flow (after passing through the tightened part of the holes).
  • Figure 1 illustrates a fragment of a gas turbine stator 1 found with surrounding elements in figure 2.
  • the stator 1 includes a casing 2 on the outside, and which surrounds rings 3 coming opposite stages of movable blades 5 of a rotor 6 within a flow stream 7 of the gas, and the rings 3 alternate with other rings 8 carriers of fixed blades 9 along the vein 7.
  • the gas turbines include multiple rings 3 and 8 successive, but only one of each species is illustrated in the fragment of FIGS. 1 and 2, the invention not being here applied only to a ring 3.
  • Spacers 10 join the rings 3 to housing 1. Junctions generally composed of the assembly of a pair of hooks and that will be described in detail join the spacer 10 to the stator 1 to front and rear, and spacer 10 to ring 3 front and rear; they carry respectively references 11, 12, 13 and 14. We are trying to reduce the clearance between the ring 3 and the movable blades 5 during the operation of the gas turbine. More gas costs originating from a compressor upstream of the gas turbine are drawn off to be blown to the outside of ring 3, on the face opposite to movable blades 5.
  • the spacer 10 includes a transverse bulkhead at front 15, between junctions 11 and 13, a transverse partition at the rear 16, between junctions 12 and 14, and a partition intermediate transverse 17 connecting the two previous and arranged obliquely and substantially between junctions 13 and 12, the ventilation gases passing within the casing 2 but around the rings 3 and 8 first pass through a first chamber 18 to the front of the bulkhead before 15, then by a chamber intermediate 19 between the front bulkhead 15 and the intermediate partition 17, and finally by a downstream chamber 20 between the intermediate partition 17 and the ring 3.
  • This downstream chamber 20 is further delimited by the rear bulkhead 16, and it is divided by a cover provided with holes, or more generally a box 21 composed of several of these covers, already proposed in art to help equalize the ventilation (for example in the US patent 5,273,396).
  • the rear partition 16 is a partition external ventilation chambers 18, 19 and 20, since the ventilation flow stops there and that another atmosphere extends beyond.
  • Communications to make pass the compressor gases through chambers 18, 19 then 20, according to the invention include openings mainly through the junctions 11 and 12 to casing 2. The part of description below will benefit from being read also referring to Figure 3.
  • Junction 11 is composed of an edge of the front bulkhead 15, curved downstream (or rear) to form a spacer hook 26, and a associated appendix of casing 2, the end of which is curved upstream (or forward) to give a housing hook 27.
  • the partitions rear and intermediate 16 and 17 end on an edge backward common, forming another hook spacer 28, while an associated appendage of the casing 2 is also bent forward for give another crank hook 29.
  • the hooks spacer 26 and 28 are inserted between the casing 2 to the outside and, respectively, the housing hooks 27 and 29 inside.
  • the spacer hook 26 located at the front is not a continuous or intact structure, but it is hollowed out with longitudinal notches 30 regularly distributed around its circumference and parallel between them, which cut it right through on its face exterior and therefore extend from the upstream chamber 18 to the annular interval 31 between the end of the spacer hook 26 and the bottom of the housing hook 27; the spacer hook 26 is also notched radial notches 32, also parallel between them and evenly distributed around the circumference of the spacer hook 26, halfway between the notches longitudinal 30, and these radial notches 32 have a sufficient depth to protrude from the end of the hook casing 27: the intervals 31 and 34 formed between the ends of the spacer hooks 26 and 28 and the bottom of the housing hooks 27 and 29 are worth seeing their meridian sections increased by practicing rebates 50 (illustrated in FIG.
  • the advantages of 50 rebates are multiple: reduction of the surface contact between spacer and housing and therefore overheating the casing by conduction; best mastery of the circulating air passage section circumferential because the manufacturing dispersions are lower for 50 rebates than for bottom of the housing hooks; and so better control of circumferential speed of air flow and exchange coefficients convective; larger convective exchange surface over the casing 1 and therefore better control of the flow of heat and its homogeneity.
  • Heat exchanges are produced in intervals 31 and 34. They are regulated by: the surface wetted by gas from casing 1; speed air flow in the circumferential direction; the number of longitudinal cuts 30 and 33, and therefore the length of the circumferential paths.
  • the notches 30 and 32 generating stress and weakening concentrations of the structure, are only established on the hooks of the junction 11, i.e. edge portions, little likely to give high concentrations of constraints.
  • the dispersal movement of the flow by the interval 31 helps to standardize the flow of gas on the circumference of the machine, and therefore the effect ventilation; changes of direction to which the flow is subjected produce losses of charge welcome for the efficiency of the ventilation ; finally, the gases come out in the direction centripetal, towards the ring 3.
  • a similar arrangement makes it possible to make connect rooms 19 and 20.
  • the hook spacer 28 located at the back is first dug longitudinal notches 33, similar to those 30 of the hook 26, and an interval 34 similar to the interval 31 exists between the end of the spacer hook 28 and the bottom of the housing hook 29; gases from ventilation disperse in this interval 34 towards radial notches 35 operated between the notches longitudinal 33.
  • gases from ventilation disperse in this interval 34 towards radial notches 35 operated between the notches longitudinal 33.
  • They do not communicate directly to the downstream chamber 20 but in holes 36, in variable number by radial notch 35.
  • the holes 36 extend to the chamber 20 in crossing the material of the spacer 10 at the junction partitions 16 and 17. This arrangement offers the same characteristics and advantages of assembly previous 11, and holes 36 are directed obliquely with a strong centripetal component which directs the ventilation gas towards ring 3.
  • notches 33 can still open on rebates 50 which extend them towards the interval 34.
  • the existence of intervals 31 and 34 is guaranteed by the stop established by the end of the hook casing 29 located behind against the rear bulkhead 16, and the ring 8 located immediately upstream maintains this support by weighing on the front bulkhead 15 to the location of the outer front junction 13. Sealing downstream of junction 12 is guaranteed by a seal 37 housed in a groove of the hook 29 and compressed between it and the rear partition 16; it's about a joint whose section is composed of three lobes in extension and therefore called omega joint.
  • Figures 8 and 9 are thus possible to obtain the same result: in Figure 8, the radial notches 53 (instead of 35) extend in counterbore on a portion 54 of the rear partition 16 for clear access to the holes 36 while reducing the width of the planar support 52, but without interrupting it; at Figure 9, the notches 55 (instead of 35 or 53) do not extend only in the internal face of the hook spacer 28, in front of the housing hook 29, thus lengthening the path of the gases in the cavities 34. Other arrangements are also possible.
  • the part 54 recessed from the rear partition 16 facilitates the entry of the air in the holes.
  • the box 21 can be a simple sheet impact and multi-perforated. It can be fixed either on the ring, or on the spacer. Box 21 is attached to edges 38 and 39 of the ring 3, of usual in the art, in Figure 1; The direction favorable ventilation gases would bring the box 21 closer to the gas inlet in the chamber 20, by supporting it with flanges 40 and 41 of the spacer 10 which would be located on the partitions 15 and 16, as shown in Figure 4.
  • the holes 36 shown were of constant section. They could be replaced by divergent holes with increasing section towards the downstream chamber 20, such as the stepped bore 42, or with an abrupt variation in diameter, of FIG. 5 and the horn 43, or with progressive variation of diameter, of Figure 6; these holes 42 and 43 would be located like hole 36, but the proportions that it would be possible to give to inlet and outlet diameters would act to faith on gas flow calibration of ventilation allowed (thanks to the smaller diameter entrance) and on the tranquilization effect obtained at the entrance to chamber 20 (thanks to the larger diameter at the exit), which is accompanied by better feeding the box 21.
  • the invention can also be combined with more classic communications between rooms, such as holes 44 in FIG. 7 operated from the chamber 18 to chamber 20 through the matter of the spacer 10 disposed at the junction of the partitions transverse 15 and 17; the invention would then have consequence of attenuating the weakening effect mechanics produced by holes 44, reducing their required number.
  • stator can be provided with external ribs 45 in front or between which the chambers of distribution 46 of another ventilation gas network forming a cold source, these distribution chambers 46 being connected to supply pipes 47 used for gas circulation.
  • the rooms of distribution 46 are pierced with blowing orifices in front of the ribs 45 so that the gas reaches them.
  • the second gas flow from ventilation will be drawn from a portion of the compressor located further upstream than the racking portion of the first flow, so the gas in this second flow will be cooler. Adjusting the diameter of the ring 3 will then consist of a combined adjustment of the two flow rates ventilation, which will give precision excellent.

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Abstract

Du gaz de ventilation est soufflé vers un anneau de stator (3) pour régler sa distance du bout d'aubes mobiles (5) et diminuer les fuites dans une turbine de machine. On propose d'opérer des communications entre chambres successives (18, 19, 20) à travers des crochets (26, 27, 28 et 29) de fixation d'une entretoise (10) de support de l'anneau (3) au carter (2), afin de réduire les concentrations de contrainte dans cette entretoise (10). <IMAGE>

Description

Le domaine de cette invention est un agencement de réglage de diamètre d'un stator de turbine à gaz.
Certaines turbines à gaz comprennent de nos jours des dispositifs de réglage du diamètre interne du stator afin de ramener le jeu existant entre le stator et des bouts d'aubes mobiles du rotor à une valeur aussi faible que possible ; une disposition courante pour assurer ce réglage de diamètre consiste à prélever une portion des gaz plus frais originaires des compresseurs et à l'acheminer à travers le stator pour qu'elle soit soufflée sur des anneaux de pilotage du stator qui s'étendent devant les aubes du rotor. On réalise ce qu'on appelle une ventilation du stator, dont le diamètre est modifié en fonction de la température et le débit des gaz de ventilation. Généralement, le prélèvement de gaz est double : une source dite chaude à débit fixe permet la dilatation du carter lorsque nécessaire, une autre source dite froide à débit variable et contrôlé permet de contracter le carter.
Le trajet des gaz de ventilation de la source chaude emprunte un volume interne au stator, entre les anneaux à ventiler et un carter qui les entoure. Des entretoises unissant les anneaux au carter comprennent en particulier des cloisons transversales qui séparent le volume du trajet en chambres et à travers lesquelles il faut donc ménager des communications pour permettre l'écoulement des gaz de ventilation. De nombreux exemples de réalisation de ces communications ont été proposés dans l'art antérieur, mais on observe qu'une bonne ventilation n'est pas facile à assurer car elle doit être bien répartie non seulement entre les anneaux successifs, mais sur la surface de chacun des anneaux, faute de quoi on observe des ondulations des anneaux produites par les différences d'intensité de ventilation et de dilatation thermique autour de leurs circonférences, et donc des régions où les fuites de gaz au bout des aubes du rotor subsisteront. De plus, les ouvertures ménagées à travers les entretoises ont pour effet de les affaiblir, avec des conséquences dangereuses sur des portions de la machine soumises à de fortes sollicitations mécaniques, puisque des concentrations de contraintes apparaissent généralement autour de ces ouvertures.
L'objet de l'invention est donc de proposer un agencement de stator de turbine à gaz, dont l'intérieur est compartimenté mais muni d'ouvertures permettant à du gaz de ventilation d'être soufflé sur des anneaux du stator soumis à un réglage, où les ouvertures sont conçues pour produire une grande régularité de ventilation autour des anneaux sans affaiblir exagérément les éléments de structure à travers lesquels elles sont percées.
L'invention concerne ainsi, sous sa forme la plus générale, un agencement de réglage de diamètre d'un stator de turbine à gaz, le stator comprenant un carter, des anneaux bordant une veine d'écoulement des gaz et situés devant des étages respectifs d'aubes mobiles d'un rotor, les anneaux étant entourés par le carter et accrochés au carter par des entretoises circulaires, comprenant chacune une cloison transversale s'étendant du carter à un des anneaux et séparant deux chambres, la cloison comprenant un bord extérieur courbé en crochet d'entretoise et engagé entre une portion principale du carter et un appendice respectif courbé en crochet de carter associé audit crochet d'entretoise, des communications de passage d'un débit de gaz sous pression existant entre les chambres, caractérisé en ce qu'une au moins des communications est réalisée au moyen d'évidements opérés à travers une jonction de crochets composée d'un crochet d'entretoise et du crochet de carter qui lui est associé.
Comme les crochets d'entretoise et de carter sont des appendices ou des extrémités de ces structures, ils sont soumis à des contraintes modérées, de sorte que la création d'ouverture à travers eux ne produit que des niveaux de contrainte acceptables. De préférence, la communication entre chambres qu'on propose ici comprend des encoches longitudinales creusées à travers chacun des crochets d'entretoise, un intervalle circulaire situé sous le crochet de carter respectif et à l'extérieur du crochet d'entretoise, et des encoches radiales opérées sur le crochet d'entretoise entre les encoches longitudinales et s'ouvrant sur une desdites chambres.
On peut proposer deux conceptions principales de ce mode de réalisation : soit les encoches radiales s'étendent à une profondeur suffisante pour dépasser du crochet du carter, soit elles comprennent des portions collectrices suivies par des perçages ; ce dernier agencement se prête volontiers à une calibration du débit de ventilation (d'après la section d'entrée des encoches radiales ou des perçages) et à une tranquillisation du gaz dans la chambre en aval de l'écoulement (après le passage par la partie resserrée des perçages).
D'autres caractères de l'invention seront décrits à l'aide des figures annexées, qui illustrent certaines réalisations concrètes de l'invention :
  • la figure 1 illustre une entretoise équipée de l'invention et ses parages ;
  • la figure 2 illustre la présence d'un second circuit de ventilation, facultatif, avec la même réalisation d'entretoise de ventilation ;
  • la figure 3 illustre les crochets d'entretoise ;
  • et les figures 4, 5, 6, 7, 8 et 9 représentent certaines possibilités pour créer des perçages complétant ou facilitant la ventilation.
La figure 1 illustre un fragment d'un stator 1 de turbine à gaz qu'on retrouve avec des éléments environnants à la figure 2. Le stator 1 comprend un carter 2 à l'extérieur, et qui entoure des anneaux 3 venant en face d'étages d'aubes mobiles 5 d'un rotor 6 au sein d'une veine 7 d'écoulement des gaz, et les anneaux 3 alternent avec d'autres anneaux 8 porteurs d'aubes fixes 9 le long de la veine 7. Les turbines à gaz comprennent plusieurs anneaux 3 et 8 successifs, mais un seul de chaque espèce est illustré sur le fragment des figures 1 et 2, l'invention n'étant ici appliquée qu'à un anneau 3.
Des entretoises 10 unissent les anneaux 3 au carter 1. Des jonctions composées généralement de l'assemblage d'une paire de crochets et qu'on décrira en détail unissent l'entretoise 10 au stator 1 à l'avant et à l'arrière, et l'entretoise 10 à l'anneau 3 à l'avant et l'arrière ; elles portent respectivement les références 11, 12, 13 et 14. On cherche à réduire le jeu entre l'anneau 3 et les aubes mobiles 5 pendant le fonctionnement de la turbine à gaz. Des gaz plus frais originaires d'un compresseur à l'amont de la turbine à gaz sont soutirés pour être soufflés à l'extérieur de l'anneau 3, sur la face opposée aux aubes mobiles 5. Comme l'entretoise 10 comprend une cloison transversale à l'avant 15, entre les jonctions 11 et 13, une cloison transversale à l'arrière 16, entre les jonctions 12 et 14, et une cloison transversale intermédiaire 17 reliant les deux précédentes et disposées obliquement et sensiblement entre les jonctions 13 et 12, les gaz de ventilation passant au sein du carter 2 mais autour des anneaux 3 et 8 passent d'abord par une première chambre 18 à l'avant de la cloison avant 15, puis par une chambre intermédiaire 19 entre la cloison avant 15 et la cloison intermédiaire 17, et enfin par une chambre aval 20 entre la cloison intermédiaire 17 et l'anneau 3. Cette chambre aval 20 est encore délimitée par la cloison arrière 16, et elle est divisée par un couvercle muni de perçages, ou plus généralement une boíte 21 composée de plusieurs de ces couvercles, déjà proposée dans l'art pour aider à l'égalisation de la ventilation (par exemple dans le brevet des Etats-Unis 5 273 396). La cloison arrière 16 est une cloison externe des chambres de ventilation 18, 19 et 20, puisque l'écoulement de ventilation s'y arrête et qu'une autre atmosphère s'étend au-delà.
Les communications permettant de faire passer les gaz du compresseur par les chambres 18, 19 puis 20 comprennent, conformément à l'invention, des ouvertures ménagées principalement à travers les jonctions 11 et 12 au carter 2. La partie de description que voici gagnera à être lue en se reportant également à la figure 3.
La jonction 11 est composée d'un bord de la cloison avant 15, courbé vers l'aval (ou l'arrière) pour former un crochet d'entretoise 26, et d'un appendice associé du carter 2, dont l'extrémité est courbée vers l'amont (ou l'avant) pour donner un crochet de carter 27. De façon analogue, les cloisons arrière et intermédiaire 16 et 17 finissent sur un bord commun dirigé vers l'arrière, formant un autre crochet d'entretoise 28, alors qu'un appendice associé du carter 2 est également recourbé vers l'avant pour donner un autre crochet de carter 29. Les crochets d'entretoise 26 et 28 sont insérés entre le carter 2 à l'extérieur et, respectivement, les crochets de carter 27 et 29 à l'intérieur.
Le crochet d'entretoise 26 situé à l'avant n'est pas une structure continue ou intacte, mais il est creusé d'encoches longitudinales 30 régulièrement réparties sur sa circonférence et parallèles entre elles, qui l'entaillent de part en part sur sa face extérieure et s'étendent donc de la chambre amont 18 à l'intervalle 31 annulaire compris entre le bout du crochet d'entretoise 26 et le fond du crochet de carter 27 ; le crochet d'entretoise 26 est aussi entaillé d'encoches radiales 32, également parallèles entre elles et régulièrement réparties sur la circonférence du crochet d'entretoise 26, à mi-distance des entailles longitudinales 30, et ces entailles radiales 32 ont une profondeur suffisante pour dépasser du bout du crochet de carter 27 : les intervalles 31 et 34 ménagés entre les bouts des crochets d'entretoise 26 et 28 et les fonds des crochets de carter 27 et 29 gagnent à voir leurs sections méridiennes augmentées en pratiquant des feuillures 50 (illustrée à la figure 3) sur les faces externes des crochets d'entretoise 26 et 28, du côté des crochets de carter 27 et 29 et en prolongeant les encoches longitudinales 30 et 33. Les avantages des feuillures 50 sont multiples : réduction de la surface de contact entretoise-carter et donc de l'échauffement du carter par conduction ; meilleure maítrise de la section de passage d'air en circulation circonférentielle car les dispersions de fabrication sont plus faibles pour les feuillures 50 que pour les fonds de gorge des crochets de carter ; et donc meilleure maítrise de la vitesse circonférentielle d'écoulement de l'air et des coefficients d'échange convectif ; plus grande surface d'échange convectif sur le carter 1 et donc meilleure maítrise de l'écoulement de chaleur et de son homogénéité.
Des échanges thermiques sont produits dans les intervalles 31 et 34. Ils sont réglés par : la surface mouillée par le gaz du carter 1 ; la vitesse d'écoulement de l'air en direction circonférentielle ; le nombre des entailles longitudinales 30 et 33, et donc la longueur des trajets circonférentiels.
Une communication entre les chambres 18 et 19 est ainsi établie, les gaz de ventilation passant par les encoches longitudinales 30, puis par l'intervalle 31 où ils se dispersent et enfin par les encoches radiales 32.
Les encoches 30 et 32, génératrices de concentrations de contrainte et d'affaiblissement de la structure, ne sont établies que sur les crochets de la jonction 11, c'est-à-dire des portions de bord, peu susceptibles de donner de fortes concentrations de contraintes. Le mouvement de dispersion de l'écoulement par l'intervalle 31 contribue à uniformiser le débit de gaz sur la circonférence de la machine, et donc l'effet de la ventilation ; les changements de direction auxquels l'écoulement est soumis produisent des pertes de charge bienvenues pour l'efficacité de la ventilation ; enfin, les gaz sortent en direction centripète, vers l'anneau 3.
On aura remarqué que les encoches ne sont creusées qu'à travers le crochet d'entretoise 26, mais des résultats convenables seraient très probablement obtenus si les encoches radiales avaient été opérées dans le crochet du carter 27.
Une disposition analogue permet de faire communiquer les chambres 19 et 20. Le crochet d'entretoise 28 situé à l'arrière est d'abord creusé d'encoches longitudinales 33, semblables à celles 30 du crochet 26, et un intervalle 34 analogue à l'intervalle 31 existe entre le bout du crochet d'entretoise 28 et le fond du crochet du carter 29 ; les gaz de ventilation se dispersent dans cet intervalle 34 vers des encoches radiales 35 opérées entre les encoches longitudinales 33. Toutefois, elles ne communiquent pas directement à la chambre aval 20 mais dans des perçages 36, en nombre variable par encoche radiale 35. Les perçages 36 s'étendent jusqu'à la chambre 20 en traversant la matière de l'entretoise 10 à la jonction des cloisons 16 et 17. Cet agencement offre les mêmes caractéristiques et avantages que celui de l'assemblage précédent 11, et les perçages 36 sont dirigés obliquement avec une forte composante centripète qui dirige bien le gaz de ventilation vers l'anneau 3. les encoches 33 peuvent encore s'ouvrir sur des feuillures 50 qui les prolongent vers l'intervalle 34. Les gaz ventilent l'anneau 3 avec une régularité encore accrue par la boíte 21 avant de se disperser autour de lui par les fuites de la structure et par les canaux d'émission 51 ménagés dans la peau de l'anneau 3 et donnant dans la veine 7. L'existence des intervalles 31 et 34 est garantie par la butée établie par le bout du crochet de carter 29 situé en arrière contre la cloison arrière 16, et l'anneau 8 situé immédiatement en amont maintient cet appui en pesant sur la cloison avant 15 à l'endroit de la jonction 13 avant extérieure. L'étanchéité en aval de la jonction 12 est garantie par un joint 37 logé dans une gorge du crochet 29 et comprimé entre lui et la cloison arrière 16 ; il s'agit d'un joint dont la section est composée de trois lobes en prolongement et qu'on appelle donc joint en oméga.
L'étanchéité de ce joint 37 adjacent au crochet 29 est doublée par l'appui plan 52 du crochet de carter sur la cloison arrière 16, qui forme une ligne d'étanchéité ininterrompue. Les encoches radiales 35, les perçages 36, 42 et 43 sont conçus de façon à ne pas rompre cette ligne d'étanchéité en faisant communiquer l'intervalle 34 à la chambre du joint 37. Les agencements des figures 8 et 9 sont ainsi possibles pour obtenir le même résultat : sur la figure 8, les encoches radiales 53 (au lieu de 35) s'étendent en lamage sur une portion 54 de la cloison arrière 16 pour dégager l'accès aux perçages 36 tout en réduisant la largeur de l'appui plan 52, mais sans l'interrompre ; à la figure 9, les encoches 55 (au lieu de 35 ou 53) ne s'étendent que dans la face interne du crochet d'entretoise 28, devant le crochet de carter 29, allongeant ainsi le trajet des gaz dans les cavités 34. D'autres agencements sont aussi possibles. La portion 54 évidée de la cloison arrière 16 facilite l'entrée de l'air dans les perçages.
La boíte 21 peut être une simple tôle d'impact et multiperforée. Elle peut être fixée soit sur l'anneau, soit sur l'entretoise. La boíte 21 est accrochée à des rebords 38 et 39 de l'anneau 3, de façon usuelle dans l'art, à la figure 1 ; la direction favorable des gaz de ventilation permettrait de rapprocher la boíte 21 de l'entrée des gaz dans la chambre 20, en la faisant soutenir par des rebords 40 et 41 de l'entretoise 10 qui seraient situés sur les cloisons 15 et 16, comme l'illustre la figure 4.
Les perçages 36 représentés étaient de section constante. Ils pourraient être remplacés par des perçages divergents dont la section s'accroítrait vers la chambre aval 20, tels que le perçage étagé 42, ou à variation brusque de diamètre, de la figure 5 et le perçage en trompe 43, ou à variation progressive de diamètre, de la figure 6 ; ces perçages 42 et 43 seraient situés comme le perçage 36, mais les proportions qu'il serait possible de donner aux diamètres d'entrée et de sortie permettraient d'agir à la foi sur la calibration du débit de gaz de ventilation admis (grâce au plus faible diamètre à l'entrée) et sur l'effet de tranquillisation obtenu à l'entrée de la chambre 20 (grâce au plus fort diamètre à la sortie), ce qui s'accompagne d'une meilleure alimentation de la boíte 21.
L'invention peut aussi être combinée à des communications plus classiques entre les chambres, telles que des perçages 44 de la figure 7 opérés de la chambre 18 à la chambre 20 à travers la matière de l'entretoise 10 disposée à la jonction des cloisons transversales 15 et 17 ; l'invention aurait alors pour conséquence d'atténuer l'effet d'affaiblissement mécanique produit par les perçages 44, en réduisant leur nombre requis.
Terminant sur la figure 2, on voit que le stator peut être pourvu de nervures externes 45 devant ou entre lesquelles sont disposées les chambres de distribution 46 d'un autre réseau de gaz de ventilation formant une source froide, ces chambres de distribution 46 étant raccordées à des tuyaux d'alimentation 47 servant à la circulation des gaz. Les chambres de distribution 46 sont percées d'orifices de soufflage devant les nervures 45 pour que le gaz les atteigne. Souvent en pratique, le deuxième débit de gaz de ventilation sera soutiré d'une portion du compresseur situé plus en amont que la portion de soutirage du premier débit, de sorte que le gaz de ce deuxième débit sera plus frais. Le réglage du diamètre de l'anneau 3 consistera alors en un réglage combiné des deux débits de ventilation, ce qui donnera une précision excellente.

Claims (12)

  1. Agencement de réglage de diamètre d'un stator (1) de turbine à gaz, le stator comprenant un carter (2), des anneaux (3) bordant une veine d'écoulement des gaz (7) et situés devant des étages respectifs d'aubes mobiles de rotor (5), les anneaux (3) étant entourés par le carter (2) et accrochés au carter par des groupes circulaires d'entretoises (10), comprenant chacune au moins une cloison (15, 17) s'étendant du carter à un des anneaux et séparant deux chambres (18, 19; 19, 20), la cloison comprenant un bord extérieur courbé en crochet d'entretoise (26, 28) et engagé entre une portion principale du carter (2) et un appendice respectif courbé en crochet de carter (27, 29) associé audit crochet d'entretoise, des communications de passage d'un débit de gaz sous pression existant entre les chambres, caractérisé en ce qu'une au moins des communications est réalisée au moyen d'évidements (30, 32, 33, 35, 36, 42, 43) opérés à travers une jonction de crochets composée d'un crochet d'entretoise et du crochet de carter qui lui est associé.
  2. Agencement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite communication comprend des encoches longitudinales (30) creusées à travers l'un des crochets d'entretoise, un intervalle circulaire (31) situé sous le crochet de carter respectif et devant le crochet d'entretoise, et des encoches radiales (32) opérées sur le crochet d'entretoise entre les encoches longitudinales (30) et s'ouvrant sur une desdites chambres.
  3. Agencement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les encoches radiales (32) s'étendent à une profondeur suffisante pour dépasser du crochet du carter.
  4. Agencement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les encoches radiales comprennent des portions collectrices (35) suivies par des perçages (36, 42, 43).
  5. Agencement suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'une pluralité des perçages (36, 42, 43) débouche dans chacune des portions collectrices.
  6. Agencement suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les perçages (42, 43) ont une section divergente à partir des portions collectrices.
  7. Agencement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des couvercles (21) couvrant les anneaux de stator, situés dans les chambres et percés pour distribuer plus également le débit de gaz sous pression, sont fixés aux entretoises.
  8. Agencement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend encore un dispositif de soufflage (46, 47, 48) d'un second débit de gaz sur une nervure (45) extérieure du carter (2), les débits de gaz étant à des températures différentes.
  9. Agencement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend encore une alimentation directe d'une des chambres (20), située en aval, par des perçages (44) traversant une des cloisons (15) en évitant les évidements opérés à travers les jonctions de crochets.
  10. Agencement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des feuillures (50) sont creusées à travers l'un des crochets d'entretoise en prolongeant les encoches longitudinales (30).
  11. Agencement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'un des crochets du carter (29) est adjacent à un joint d'étanchéité (37) des chambres et forme une ligne d'étanchéité (52) continue avec une des cloisons (16) des entretoises, ladite cloison (16) étant une cloison externe des chambres.
  12. Agencement suivant la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que les encoches radiales (53, 55) s' étendent sur une portion (54) d'une des cloisons (16).
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