EP1505261B1 - Dispositif de contrôle de jeu dans une turbine a gaz - Google Patents

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EP1505261B1
EP1505261B1 EP04291818A EP04291818A EP1505261B1 EP 1505261 B1 EP1505261 B1 EP 1505261B1 EP 04291818 A EP04291818 A EP 04291818A EP 04291818 A EP04291818 A EP 04291818A EP 1505261 B1 EP1505261 B1 EP 1505261B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
ring assembly
feed channel
air circulation
control box
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04291818A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1505261A1 (fr
Inventor
Alain Gendraud
Delphine Roussin
David Audeon
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 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 SNECMA SAS filed Critical SNECMA SAS
Publication of EP1505261A1 publication Critical patent/EP1505261A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1505261B1 publication Critical patent/EP1505261B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the general field of play control between the rotary blade tip and a fixed ring assembly of a gas turbine.
  • a gas turbine for example a turbomachine high-pressure turbine, typically comprises a plurality of stationary vanes arranged alternately with a plurality of blades in the passage of hot gases from the combustion chamber of the turbomachine.
  • the turbine blades are surrounded around the circumference of the turbine by a fixed ring assembly. This fixed ring assembly defines the flow path of the hot gases through the vanes of the turbine.
  • Such means are generally in the form of annular conduits which surround the fixed ring assembly and which are traversed by air taken from other parts of the turbomachine. This air is injected onto the outer surface of the stationary ring assembly which is opposed to the hot gas flow path and thereby causes thermal expansion or contraction of the fixed ring assembly varying its diameter.
  • thermal expansions and contractions are controlled according to the operating speed of the gas turbine by means of a valve which makes it possible to control the flow rate and the temperature of the air supplying the pipes.
  • the assembly constituted by the pipes and the valve thus forms a game steering box at the top of the blades.
  • control casings known until now do not always make it possible to obtain a great uniformity of temperature over the entire circumference of the fixed ring assembly.
  • a lack of homogeneity The temperature causes distortions in the fixed ring assembly which are particularly detrimental to the efficiency and life of the gas turbine.
  • the air from the driver housings that has been injected onto the outer surface of the fixed ring assembly must be exhausted to the outside. This evacuation of the air must be able to proceed without disturbing the flow of the air which is injected on the outer surface of the fixed ring assembly.
  • the air to be evacuated generally tends to disturb the flow of air that is injected, which decreases the effectiveness of the game control box at the top of the blades .
  • the present invention therefore aims to overcome such drawbacks by proposing a game control device which makes it possible to obtain a high temperature homogeneity of the fixed ring assembly while avoiding disturbances between the air to be evacuated and the air to inject.
  • a device for controlling clearance between the top of rotating blades and a stationary ring assembly of a gas turbine comprising a circular control box surrounding the fixed ring assembly, characterized in that the control box comprises at least two annular air circulation rings spaced from each other in the axial direction and each having a plurality of perforations for changing the temperature of the fixed ring assembly by discharge. of air, an annular air supply channel radially spaced from the air circulation ramps, at least one air duct for supplying air to the supply channel, and a plurality of hollow distribution spacers connecting the air supply duct to the airflow ramps to supply air to the same while allowing air that has been discharged from the fixed ring assembly to flow between the supply channel and the air ducts. traffic meters to be evacuated.
  • the radial spacing between the supply channel and the air circulation ramps of the control box thus provides a space for evacuating the air having been discharged onto the fixed ring assembly. In this way, the air which has been discharged is discharged radially and does not disturb the flow of air discharging on the fixed ring assembly.
  • This radial spacing also makes it possible to avoid any heat exchange between the supply channel and the air circulation ramps of the control box, which improves the efficiency of the game control device.
  • the control unit may be in sealing engagement, at an upstream axial end, against the outer casing, and, at one axial end downstream, against the inner casing in order to define, inside the annular chamber, an upstream chamber of air discharge and a downstream air evacuation enclosure sealed with respect to the upstream enclosure.
  • the arrangement, the number and the diameter of drilling of the hollow distribution spacers makes it possible to regulate the flow of air supplying the air circulation ramps and thus to homogenize the temperature of the fixed ring assembly.
  • the distribution spacers connecting the supply channel to one of the air circulation ramps can be angularly aligned or offset with respect to the distribution spacers of the other air circulation ramps, and the angular spacing between two successive distribution spacers preferably do not exceed 45 °.
  • the figure 1 illustrates, in longitudinal section, a turbomachine high-pressure turbine 2 equipped with a game control device according to the invention.
  • the present invention could also be applied to a turbomachine low-pressure turbine or to any other type of machine equipped with a game control device.
  • the high-pressure turbine 2 is composed in particular of a plurality of blades 4 arranged in a flow passage of hot gas 6 from a combustion chamber (not shown) of the turbomachine. These blades 4 are arranged downstream of the blades 8 of the turbine relative to the flow direction 10 of the hot gases in the passage 6.
  • the blades 4 of the high-pressure turbine 2 are surrounded by a plurality of fixed ring segments 14 arranged circumferentially around the axis of the turbine so as to form a circular and continuous surface.
  • These ring segments 12 are mounted on an internal casing 14 of the turbomachine by means of a plurality of spacers 16.
  • spacers 16 For the following description, we designate the set formed of fixed ring segments 12, internal casing 14 and spacers 16 by the term "fixed ring assembly".
  • the inner housing 14 of the fixed ring assembly is provided with annular fins or bosses 18 which have a disk shape extending in a radial direction. These fins 18 have the main function of acting as a heat exchanger. On the figure 1 , the fins 18 are two in number. However, we can imagine a larger number of fins.
  • the fixed ring segments 12 have an inner surface 12a directly in contact with the hot gases and which partly defines the flow passage of the hot gases 6.
  • a radial space is left between the inner surface 12a of the ring segments 12 and the top 4a of the blades 4 of the turbine to allow rotation of the latter.
  • This radial space thus defines a clearance that must be reduced as much as possible in order to increase the efficiency of the turbine.
  • a game control device formed of a circular control box 22 surrounding the fixed ring assembly, and more specifically the inner casing 14.
  • this control unit 22 is intended to cool or heat the fins 18 of the inner casing 14 by discharge (or impact) of air thereon. Under the effect of this air discharge, the inner casing 14 retracts or expands, which decreases or increases the diameter of the fixed ring segments 12 of the turbine.
  • the air circulation ramps 24 approximately match the shape of the fins 18. In this case, they each have a substantially rectangular cross section.
  • the control unit 22 also comprises an annular air supply duct 28 for supplying air to the air circulation ramps 24.
  • the air supply duct 28 surrounds the circulation ramps 24.
  • At least one air duct 30 opens into the feed channel 28 to supply it with air.
  • the air circulating in the air duct 30 is taken from other parts of the turbomachine.
  • this air can be taken at one or more stages of the high or low pressure compressors of the turbomachine, or at the level of the fan thereof.
  • the air supply duct 28 and the air circulation ramps 24 are spaced in the radial direction and are interconnected by a plurality of hollow distribution spacers 32.
  • the figure 2 illustrates more precisely the path of the air to be evacuated.
  • the arrows F1 represent the tangential directions of flow of the air in the feed channel 28 and in the air circulation ramps 24, whereas the arrow F2 illustrates the axial direction of flow of the air. air having been discharged on the fins of the inner casing.
  • the turbine 2 is advantageously provided with an outer casing 34 surrounding the inner casing 14 of the fixed ring assembly. At an upstream axial end, this outer casing 34 is fixed to the inner casing 14 by a fastener 36 of screw / nut type.
  • the inner casings 14 and outer 34 define between them an annular chamber 38 in which is mounted the control box 22 of the game control device according to the invention. More precisely, the control box 22 bears, at an upstream axial end 22a, against the outer casing 34, and, at a downstream axial end 22b, against the inner casing 14. Preferably, the support of the upstream ends 22a and downstream 22b of the control box 22 is effected in a sealed manner, by means of seals 40.
  • the inner casing 14 has, at a downstream axial end, an opening 44 opening in the downstream exhaust air chamber 42b to evacuate the air confined thereto.
  • This opening 44 which may be provided with a bushing 46, thus evacuates the air having been discharged on the fins 18 of the inner casing in order to supply, for example, the first stage of a low-pressure distributor (not shown) of the turbomachine.
  • control box consists of more than two distinct angular sectors of housing which, when put end to end, together form a 360 ° housing.
  • the housing sectors 48 represented on the Figures 3A and 3B are closed at each of their angular ends, so that air does not flow from one housing sector to another. However, it is also possible to make a connection between the housing sectors to allow an air passage from one housing sector to another.
  • Each housing sector 48 is further supplied by a single air duct 30 opening into the supply channel 28 equidistant from the two angular ends of the housing sector.
  • the air duct could also lead to one of the angular ends of the housing sector. Several air ducts are also possible.
  • each housing sector 48 there is provided, for each housing sector 48, four hollow distribution spacers 32 connecting the feed channel 28 to the circulation ramp 24 shown. These hollow distribution spacers 32 are disposed on the half-circumference of the housing sector 48 so that the angular distance between two successive spacers preferably does not exceed 45 °.
  • the angular offset of the hollow distribution spacers between the air circulation ramps makes it possible to obtain a better temperature homogeneity in the control box and thus to avoid any distortion of the fixed ring assembly.
  • Such an angular offset can for example be obtained in the case of the same housing sector comprising three air circulation ramps as illustrated in FIGS. figures 1 and 2 .
  • the central ramp 24a (or reciprocally the upstream ramps 24b and downstream 24c) can have the configuration of the figure 3A
  • the upstream ramp 24b and the downstream ramp 24c (or conversely the central ramp 24a) can have the configuration of the figure 3B .
  • Such a provision is similar, for the three ramps 24a, 24b and 24c, in a staggered arrangement distribution spacers 32 with a symmetry of arrangement between the upstream ramp 24b and downstream 24c.
  • This symmetry of arrangement makes it possible to obtain a substantially identical thermal expansion or contraction between the two fins 18 of the inner casing 14 so as to improve the temperature homogeneity of the fixed ring assembly.
  • the hollow distribution spacers connecting the supply channel of the same housing sector to one of the air circulation ramps can be aligned angularly with respect to the hollow distribution spacers connecting the feed channel with the other air circulation ramps.
  • an angular alignment of the hollow distribution spacers can be obtained by giving the three air circulation ramps the same configuration.
  • this configuration of the three air circulation ramps may be identical to that of the figure 3A or from figure 3B .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    Arrière-plan de l'invention
  • La présente invention se rapporte au domaine général du contrôle de jeu entre le sommet d'aubes rotatives et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz.
  • Une turbine à gaz, par exemple une turbine haute-pression de turbomachine, comporte typiquement une pluralité d'aubes fixes disposées en alternance avec une pluralité d'aubes mobiles dans le passage de gaz chauds issus de la chambre de combustion de la turbomachine. Les aubes mobiles de la turbine sont entourées sur toute la circonférence de la turbine par un ensemble à anneau fixe. Cet ensemble à anneau fixe définit la veine d'écoulement des gaz chauds à travers les aubes de la turbine.
  • Afin d'accroître le rendement d'une telle turbine, il est connu de réduire autant que possible le jeu existant entre le sommet des aubes mobiles de la turbine et les parties de l'ensemble à anneau fixe qui leur font face. Pour y parvenir, des moyens permettant de faire varier le diamètre de l'ensemble à anneau fixe ont été élaborés. De tels moyens se présentent généralement sous la forme de conduites annulaires qui entourent l'ensemble à anneau fixe et qui sont parcourues par de l'air prélevé sur d'autres parties de la turbomachine. Cet air est injecté sur la surface extérieure de l'ensemble à anneau fixe qui est opposée à la veine d'écoulement des gaz chauds et provoque ainsi des dilatations ou des contractions thermiques de l'ensemble à anneau fixe faisant varier son diamètre. Généralement, ces dilatations et contractions thermiques sont commandées selon le régime de fonctionnement de la turbine à gaz par l'intermédiaire d'une vanne qui permet de contrôler le débit et la température de l'air alimentant les conduites. L'ensemble constitué par les conduites et la vanne forme ainsi un boîtier de pilotage du jeu en sommet d'aubes.
  • Les boîtiers de pilotage connus jusqu'à présent ne permettent pas toujours d'obtenir une grande uniformité de température sur toute la circonférence de l'ensemble à anneau fixe. Un manque d'homogénéité de température engendre des distorsions de l'ensemble à anneau fixe qui sont particulièrement préjudiciables au rendement et à la durée de vie de la turbine à gaz.
  • Par ailleurs, l'air des boîtiers de pilotage qui a été injecté sur la surface extérieure de l'ensemble à anneau fixe doit être évacué vers l'extérieur. Cette évacuation de l'air doit pouvoir se dérouler sans pour autant perturber l'écoulement de l'air qui est injecté sur la surface extérieure de l'ensemble à anneau fixe. Toutefois, dans les boîtiers de pilotage connus, on constate que l'air à évacuer a généralement tendance à perturber l'écoulement de l'air qui est injecté, ce qui diminue l'efficacité du boîtier de pilotage du jeu en sommet d'aubes.
  • On connaît le document DE 3 909 369 (General Electric CO., publié le 22-10-1989) dans lequel l'air circule à l'extérieur du canal d'alimentation.
    • Objet et résumé de l'invention
  • La présente invention vise donc à pallier de tels inconvénients en proposant un dispositif de contrôle de jeu qui permet d'obtenir une grande homogénéité de température de l'ensemble à anneau fixe tout en évitant des perturbations entre l'air à évacuer et l'air à injecter.
  • A cet effet, il est prévu un dispositif de contrôle de jeu entre le sommet d'aubes rotatives et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz, le dispositif comprenant un boîtier circulaire de pilotage entourant l'ensemble à anneau fixe, caractérisé en ce que le boîtier de pilotage comporte au moins deux rampes annulaires de circulation d'air espacées l'une de l'autre dans le sens axial et comportant chacune une pluralité de perforations pour modifier la température de l'ensemble à anneau fixe par décharge d'air, un canal annulaire d'alimentation en air espacé radialement des rampes de circulation d'air, au moins une conduite d'air pour alimenter en air le canal d'alimentation, et une pluralité d'entretoises creuses de distribution reliant le canal d'alimentation en air aux rampes de circulation d'air afin d'alimenter en air ces dernières tout en permettant à l'air ayant été déchargé sur l'ensemble à anneau fixe de circuler entre le canal d'alimentation et les rampes de circulation pour y être évacué.
  • L'espacement radial entre le canal d'alimentation et les rampes de circulation d'air du boîtier de pilotage fournit ainsi un espace pour évacuer l'air ayant été déchargé sur l'ensemble à anneau fixe. De la sorte, l'air qui a été déchargé est évacué radialement et ne perturbe pas l'écoulement de l'air venant se décharger sur l'ensemble à anneau fixe.
  • Cet espacement radial permet également d'éviter tout échange thermique entre le canal d'alimentation et les rampes de circulation d'air du boîtier de pilotage, ce qui améliore l'efficacité du dispositif de contrôle de jeu.
  • De préférence, l'ensemble à anneau fixe comporte un carter interne qui est entouré par un carter externe de la turbine à gaz de façon à définir une chambre annulaire dans laquelle est monté le boîtier de pilotage.
  • Le boîtier de pilotage peut être en appui étanche, à une extrémité axiale amont, contre le carter externe, et, à une extrémité axiale aval, contre le carter interne afin de définir, à l'intérieur de la chambre annulaire, une enceinte amont de décharge d'air et une enceinte aval d'évacuation d'air étanche par rapport à l'enceinte amont.
  • La disposition, le nombre et le diamètre de perçage des entretoises creuses de distribution permet de réguler le débit d'air alimentant les rampes de circulation d'air et donc d'homogénéiser la température de l'ensemble à anneau fixe.
  • Notamment, les entretoises de distribution reliant le canal d'alimentation à l'une des rampes de circulation d'air peuvent être angulairement alignées ou décalées par rapport aux entretoises de distribution des autres rampes de circulation d'air, et l'espacement angulaire entre deux entretoises de distribution successives ne dépasse pas de préférence 45° environ.
    • Brève description des dessins
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
    • la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de contrôle de jeu selon l'invention ;
    • la figure 2 est une vue partielle en perspective et en écorché du dispositif de contrôle de jeu de la figure 1 ; et
    • les figures 3A et 3B illustrent partiellement en coupe transversale deux configurations possibles du dispositif de contrôle de jeu selon l'invention.
    Description détaillée d'un mode de réalisation
  • La figure 1 illustre, en coupe longitudinale, une turbine haute-pression 2 de turbomachine équipée d'un dispositif de contrôle de jeu selon l'invention. Toutefois, la présente invention pourrait également s'appliquer à une turbine basse-pression de turbomachine ou à tout autre type de machine équipée d'un dispositif de contrôle de jeu.
  • La turbine haute-pression 2 se compose notamment d'une pluralité d'aubes mobiles 4 disposées dans un passage d'écoulement de gaz chauds 6 issus d'une chambre de combustion (non représentée) de la turbomachine. Ces aubes mobiles 4 sont disposées en aval d'aubes fixes 8 de la turbine par rapport à la direction d'écoulement 10 des gaz chauds dans le passage 6.
  • Les aubes mobiles 4 de la turbine haute-pression 2 sont entourées par une pluralité de segments d'anneau fixe 14 disposés circonférentiellement autour de l'axe de la turbine de façon à former une surface circulaire et continue. Ces segments d'anneau 12 sont montés sur un carter interne 14 de la turbomachine par l'intermédiaire d'une pluralité d'entretoises 16. Pour la suite de la description, on désignera l'ensemble formé des segments d'anneau fixe 12, du carter interne 14 et des entretoises 16 par l'expression « ensemble à anneau fixe ».
  • Le carter interne 14 de l'ensemble à anneau fixe est muni d'ailettes ou bosses annulaires 18 qui présentent une forme de disque s'étendant selon une direction radiale. Ces ailettes 18 ont pour fonction principale d'agir en échangeur de chaleur. Sur la figure 1, les ailettes 18 sont au nombre de deux. On peut toutefois imaginer un nombre plus important d'ailettes.
  • Les segments d'anneau fixe 12 présentent une surface interne 12a directement en contact avec les gaz chauds et qui définit en partie le passage d'écoulement des gaz chauds 6.
  • Un espace radial est laissé entre la surface interne 12a des segments d'anneau 12 et le sommet 4a des aubes mobiles 4 de la turbine pour permettre la rotation de ces dernières. Cet espace radial définit ainsi un jeu 20 qu'il est nécessaire de réduire autant que possible afin d'accroître le rendement de la turbine.
  • Afin de réduire le jeu 20 en sommet des aubes mobiles 4, il est prévu un dispositif de contrôle de jeu formé d'un boîtier circulaire de pilotage 22 entourant l'ensemble à anneau fixe, et plus précisément le carter interne 14.
  • Selon les régimes de fonctionnement de la turbomachine, ce boîtier de pilotage 22 est destiné à refroidir ou à réchauffer les ailettes 18 du carter interne 14 par décharge (ou impact) d'air sur celles-ci. Sous l'effet de cette décharge d'air, le carter interne 14 se rétracte ou se dilate, ce qui diminue ou augmente le diamètre des segments d'anneau fixe 12 de la turbine.
  • Selon l'invention, le boîtier de pilotage 22 du dispositif de contrôle de jeu comporte au moins deux rampes annulaires de circulation d'air 24 espacées l'une de l'autre dans le sens axial. Ces rampes annulaires de circulation d'air 24 entourent le carter interne 14 de l'ensemble à anneau fixe.
  • Les rampes de circulation d'air 24 comportent chacune une pluralité de perforations 26 pour décharger de l'air sur les ailettes 18 du carter interne 14. Sur l'exemple de réalisation de la figure 1, les perforations 26 de chaque rampe 24 se présentent sous la forme de trois rangées de perforations.
  • Sur la figure 1, les ailettes 18 du carter interne 14 sont au nombre de deux, de sorte que le boîtier de pilotage 22 comporte trois rampes de circulation d'air 24 espacées l'une de l'autre dans le sens axial : une rampe centrale 24a disposée entre les deux ailettes 18, et une rampe amont 24b et une rampe aval 24c disposées respectivement en amont et en aval de la rampe centrale 24a.
  • Avantageusement, les rampes de circulation d'air 24 épousent approximativement la forme des ailettes 18. En l'espèce, elles présentent chacune une section droite sensiblement rectangulaire.
  • Le boîtier de pilotage 22 comporte également un canal annulaire d'alimentation en air 28 pour fournir de l'air aux rampes de circulation d'air 24. Le canal d'alimentation en air 28 entoure les rampes de circulation 24.
  • De plus, au moins une conduite d'air 30 (figures 3A et 3B) débouche dans le canal d'alimentation 28 afin d'alimenter celui-ci en air. L'air circulant dans la conduite d'air 30 est prélevé au niveau d'autres parties de la turbomachine. Par exemple, cet air peut être prélevé au niveau d'un ou de plusieurs étages des compresseurs haute ou basse pression de la turbomachine, ou bien au niveau de la soufflante de celle-ci.
  • Le prélèvement de l'air est commandé par une vanne de régulation (non représentée) qui permet de fournir de l'air plus ou moins frais au boîtier de pilotage 22 selon le régime de fonctionnement de la turbomachine.
  • Le canal d'alimentation en air 28 et les rampes de circulation d'air 24 sont espacés dans le sens radial et sont reliés entre eux par une pluralité d'entretoises creuses de distribution 32.
  • Les entretoises creuses de distribution 32 alimentent en air les rampes de circulation 24 tout en permettant à l'air ayant été déchargé sur les ailettes 18 du carter interne 14 de circuler axialement entre le canal d'alimentation en air 28 et les rampes de circulation d'air 24 pour y être évacué.
  • La figure 2 illustre plus précisément le cheminement de l'air destiné à être évacué. Sur cette figure, les flèches F1 représentent les directions tangentielles d'écoulement de l'air dans le canal d'alimentation 28 et dans les rampes de circulation d'air 24, tandis que la flèche F2 illustre la direction axiale d'écoulement de l'air ayant été déchargé sur les ailettes du carter interne.
  • De la sorte, l'air qui a été déchargé sur les ailettes 18 du carter interne 14 ne perturbe pas l'écoulement de l'air traversant les perforations 26 des rampes de circulation 24. Cette disposition particulière permet ainsi d'améliorer l'efficacité du dispositif de contrôle du jeu 20 en sommet des aubes mobiles 4 de la turbine.
  • Afin de s'assurer que l'air qui a été déchargé sur les ailettes 18 soit effectivement évacué en circulant axialement entre le canal d'alimentation en air 28 et les rampes de circulation d'air 24, la turbine 2 est avantageusement munie d'un carter externe 34 entourant le carter interne 14 de l'ensemble à anneau fixe. A une extrémité axiale amont, ce carter externe 34 est fixé au carter interne 14 par une attache 36 de type vis/écrou.
  • Les carters interne 14 et externe 34 définissent entre eux une chambre annulaire 38 dans laquelle est monté le boîtier de pilotage 22 du dispositif de contrôle de jeu selon l'invention. Plus précisément, le boîtier de pilotage 22 est en appui, à une extrémité axiale amont 22a, contre le carter externe 34, et, à une extrémité axiale aval 22b, contre le carter interne 14. De préférence, l'appui des extrémités amont 22a et aval 22b du boîtier de pilotage 22 s'effectue de façon étanche, par l'intermédiaire de joints d'étanchéité 40.
  • La disposition particulière du boîtier de pilotage 22 par rapport aux carters interne 14 et externe 34 permet ainsi de définir, à l'intérieur de la chambre annulaire 38, une enceinte amont 42a dite « de décharge d'air » et une enceinte aval 42b dite « d'évacuation d'air » qui est étanche à l'air par rapport à l'enceinte amont 42a.
  • Ainsi, l'air qui a été déchargé par les rampes de circulation d'air 24, et notamment par la rampe amont 24b, est confiné dans l'enceinte amont de décharge d'air 42a et ne peut être évacué qu'en circulant entre le canal d'alimentation 28 et les rampes de circulation 24. En effet, l'étanchéité réalisée à l'extrémité amont 22a du boîtier de pilotage 22 empêche l'air de contourner le boîtier de pilotage 22 pour être évacué. De même, l'air qui a été déchargé par la rampe aval 24c est contraint, par l'étanchéité réalisée à l'extrémité aval 22b du boîtier de pilotage 22, de circuler entre le canal d'alimentation 28 et les rampes de circulation 24 pour être évacué.
  • Comme illustré par la figure 1, l'air qui a été déchargé sur les ailettes 18 du carter interne 14 et qui est évacué entre le canal d'alimentation 28 et les rampes de circulation 24 est alors confiné dans l'enceinte aval d'évacuation d'air 42b.
  • De préférence, le carter interne 14 présente, à une extrémité axiale aval, une ouverture 44 s'ouvrant dans l'enceinte aval d'évacuation d'air 42b afin d'évacuer l'air qui y est confiné. Cette ouverture 44, qui peut être munie d'une douille 46, évacue ainsi l'air ayant été déchargé sur les ailettes 18 du carter interne afin d'alimenter par exemple le premier étage d'un distributeur basse-pression (non représenté) de la turbomachine.
  • On décrira maintenant deux configurations possibles du dispositif de contrôle de jeu selon l'invention en se référant plus particulièrement aux figures 3A et 3B.
  • Dans ces deux configurations, le boîtier de pilotage se compose de deux secteurs angulaires distincts de boîtier 48 (ou demi-boîtiers de 180° chacun) dont un seul est représenté sur les figures 3A et 3B. Ces deux secteurs de boîtier 48 sont fixés entre eux par des attaches de type vis/écrou qui coopèrent avec des orifices 50 (figure 1) disposés à chaque extrémité angulaire des secteurs de boîtier.
  • On pourrait aussi imaginer que le boîtier de pilotage se compose de plus de deux secteurs angulaires distincts de boîtier qui, une fois mis bout à bout, forment ensemble un boîtier de 360°.
  • Les secteurs de boîtier 48 représentés sur les figures 3A et 3B sont fermés à chacune de leurs extrémités angulaires, de sorte que l'air ne circule pas d'un secteur de boîtier à l'autre. Toutefois, il est également possible de réaliser une connexion entre les secteurs de boîtier afin de permettre un passage de l'air d'un secteur de boîtier vers un autre.
  • Chaque secteur de boîtier 48 est par ailleurs alimenté par une unique conduite d'air 30 débouchant dans le canal d'alimentation 28 à égale distance des deux extrémités angulaires du secteur de boîtier. La conduite d'air pourrait aussi déboucher à l'une des extrémités angulaires du secteur de boîtier. Plusieurs conduites d'air sont également envisageables.
  • Sur la figure 3A, il est prévu, pour chaque secteur de boîtier 48, quatre entretoises creuses de distribution 32 reliant le canal d'alimentation 28 à la rampe de circulation 24 représentée. Ces entretoises creuses de distribution 32 sont disposées sur la demi-circonférence du secteur de boîtier 48 de sorte que la distance angulaire entre deux entretoises successives ne dépasse pas de préférence 45° environ.
  • Sur la figure 3B, cinq entretoises creuses de distribution 32 relient le canal d'alimentation 28 à la rampe de circulation 24 représentée. Plus particulièrement, une entretoise de distribution est disposée à chaque extrémité angulaire du secteur de boîtier et la distance angulaire entre deux entretoises successives ne dépasse pas non plus de préférence 45° environ.
  • On remarquera que, dans ces deux configurations, l'air qui pénètre dans chaque rampe de circulation 24 par chaque entretoise creuse de distribution 32 s'écoule dans deux directions tangentielles opposées.
  • On notera également que le nombre et la disposition des entretoises creuses de distribution peut varier pour chaque rampe de circulation d'air d'un même secteur de boîtier.
  • Ainsi, pour un même secteur de boîtier, les entretoises creuses de distribution reliant le canal d'alimentation à l'une des rampes de circulation d'air peuvent être décalées angulairement par rapport aux entretoises creuses de distribution reliant le canal d'alimentation avec au moins l'une des autres rampes de circulation d'air.
  • Le décalage angulaire des entretoises creuses de distribution entre les rampes de circulation d'air permet d'obtenir une meilleure homogénéité de température dans le boîtier de pilotage et d'éviter ainsi toute distorsion de l'ensemble à anneau fixe.
  • Un tel décalage angulaire peut par exemple être obtenu dans le cas d'un même secteur de boîtier comportant trois rampes de circulation d'air comme illustré sur les figures 1 et 2. Dans ce cas, la rampe centrale 24a (ou réciproquement les rampes amont 24b et aval 24c) peut avoir la configuration de la figure 3A, tandis que les rampes amont 24b et aval 24c (ou réciproquement la rampe centrale 24a) peuvent avoir la configuration de la figure 3B.
  • Une telle disposition s'apparente, pour les trois rampes 24a, 24b et 24c, à une disposition en quinconce des entretoises de distribution 32 avec une symétrie de disposition entre les rampes amont 24b et aval 24c. Cette symétrie de disposition permet d'obtenir une dilatation ou une contraction thermique sensiblement identique entre les deux ailettes 18 du carter interne 14 de façon à améliorer l'homogénéité de température de l'ensemble à anneau fixe.
  • Alternativement, les entretoises creuses de distribution reliant le canal d'alimentation d'un même secteur de boîtier à l'une des rampes de circulation d'air peuvent être alignées angulairement par rapport aux entretoises creuses de distribution reliant le canal d'alimentation avec les autres rampes de circulation d'air.
  • Toujours dans le cas d'un même secteur de boîtier comportant trois rampes de circulation d'air 24a, 24b et 24c comme illustré sur les figures 1 et 2, un alignement angulaire des entretoises creuses de distribution peut être obtenu en donnant aux trois rampes de circulation d'air la même configuration. Par exemple, cette configuration des trois rampes de circulation d'air peut être identique à celle de la figure 3A ou de la figure 3B.
  • Il est également possible d'envisager que chaque rampe de circulation d'air d'un même secteur de boîtier ne soit alimentée en air que par une seule entretoise creuse de distribution reliée au canal d'alimentation. De plus, si cette entretoise de distribution est disposée à une extrémité angulaire du secteur de boîtier, la circulation de l'air dans la rampe ne s'effectue que selon une seule et même direction tangentielle.
  • Le diamètre de perçage des entretoises creuses de distribution peut varier d'une entretoise à l'autre pour une même rampe de circulation d'air. La variation du diamètre des entretoises de distribution offre ainsi la possibilité de réguler le débit d'air alimentant la rampe suivant l'emplacement angulaire de l'entretoise de façon à améliorer l'homogénéité de température de l'ensemble à anneau fixe.
  • De manière générale, en fonction des besoins, le nombre, le diamètre de perçage et la disposition des entretoises de distribution peuvent varier pour une même rampe de circulation et pour un même secteur de boîtier. Ces différents paramètres sont choisis de façon à limiter au maximum la distorsion de l'ensemble à anneau fixe.

Claims (9)

  1. Dispositif de contrôle de jeu entre le sommet (4a) d'aubes rotatives (4) et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz (2), ledit dispositif comprenant un boîtier circulaire de pilotage (22) entourant ledit ensemble à anneau fixe,
    ledit boîtier de pilotage (22) comportant :
    au moins deux rampes annulaires de circulation d'air (24a, 24b, 24c) espacées l'une de l'autre dans le sens axial et comportant chacune une pluralité de perforations (26) pour modifier la température de l'ensemble à anneau fixe par décharge d'air ;
    un canal annulaire d'alimentation en air (28) espacé radialement desdites rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c) ;
    au moins une conduite d'air (30) pour alimenter en air ledit canal d'alimentation (28) ; et
    caractérisé en ce que une pluralité d'entretoises creuses de distribution (32) relie ledit canal d'alimentation en air (28) auxdites rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c) afin d'alimenter en air ces dernières tout en permettant à l'air ayant été déchargé sur l'ensemble à anneau fixe de circuler entre ledit canal d'alimentation (28) et lesdites rampes de circulation (24a, 24b, 24c) pour y être évacué.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble à anneau fixe comporte un carter interne (14) qui est entouré par un carter externe (34) de la turbine à gaz (2) de façon à définir une chambre annulaire (38) dans laquelle est monté ledit boîtier de pilotage (22).
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit boîtier de pilotage (28) est en appui étanche, à une extrémité axiale amont (22a), contre le carter externe (34), et, à une extrémité axiale aval (22b), contre le carter interne (14) afin de définir, à l'intérieur de ladite chambre annulaire (38), une enceinte amont de décharge d'air (42a) et une enceinte aval d'évacuation d'air (42b) étanche par rapport à ladite enceinte amont (42a).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit carter interne (14) présente, à une extrémité axiale aval, une ouverture d'air (44) s'ouvrant dans l'enceinte aval d'évacuation d'air (42b) afin d'évacuer l'air ayant été déchargé sur l'ensemble à anneau fixe.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le carter interne (14) comprend des ailettes annulaires (18) et en ce que les rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c) épousent sensiblement la forme desdites ailettes (18).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit boîtier de pilotage (22) se compose d'au moins deux secteurs angulaires distincts de boîtier (48).
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les entretoises creuses de distribution (32) reliant le canal d'alimentation (28) à l'une des rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c) sont décalées angulairement par rapport aux entretoises creuses de distribution (32) reliant ledit canal d'alimentation (28) avec au moins l'une des autres rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c).
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les entretoises creuses de distribution (32) reliant le canal d'alimentation (28) à l'une des rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c) sont alignées angulairement par rapport aux entretoises creuses de distribution (32) reliant ledit canal d'alimentation (28) avec les autres rampes de circulation d'air (24a, 24b, 24c).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'espacement angulaire entre deux entretoises creuses de distribution successives (32) ne dépasse pas 45° environ.
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