EP1555394A1 - Dispositif de contrôle de jeu dans une turbine à gaz - Google Patents

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EP1555394A1
EP1555394A1 EP04292774A EP04292774A EP1555394A1 EP 1555394 A1 EP1555394 A1 EP 1555394A1 EP 04292774 A EP04292774 A EP 04292774A EP 04292774 A EP04292774 A EP 04292774A EP 1555394 A1 EP1555394 A1 EP 1555394A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
bores
downstream
upstream
fins
fixed ring
Prior art date
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Granted
Application number
EP04292774A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1555394B1 (fr
Inventor
Denis Amiot
Anne-Marie Arraitz
Thierry Fachat
Alain Gendraud
Pascal Lefebvre
Delphine Roussin-Moynier
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
SNECMA SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1555394A1 publication Critical patent/EP1555394A1/fr
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Publication of EP1555394B1 publication Critical patent/EP1555394B1/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
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/10—Manufacture by removing material
    • F05D2230/13—Manufacture by removing material using lasers

Definitions

  • the present invention relates to the general field of game control between the top of rotating blades and a set to fixed ring of a gas turbine.
  • a gas turbine for example a high-pressure turbine of turbomachine, typically comprises a plurality of stationary vanes arranged alternating with a plurality of blades in the gas passage hot from the combustion chamber of the turbomachine.
  • the blades movable turbine are surrounded on the entire circumference of the turbine by a set with fixed ring. This fixed ring set defines a wall of the flow vein of the hot gases through the blades of the turbine.
  • Such means generally present in the form of annular conduits which surround the fixed ring assembly and are traversed by air taken from other parts of the turbomachine. This air is injected on the outer surface of the fixed ring assembly and thereby causes dilations or thermal contractions of the fixed ring assembly which are able to vary its diameter. Expatiations and contractions thermal devices are controlled according to the operating regime of the turbine through a valve that allows to control the flow and the temperature of the air supplying the pipes. The group constituted by the pipes and the valve thus forms a steering box of the game in top of blades.
  • the present invention therefore aims to overcome such drawbacks by offering a game control device that optimizes air injection to obtain a better efficiency and homogeneity of the cooling of the fixed ring assembly.
  • a game control device between a top of rotating vanes and a fixed ring assembly of a turbine to gas
  • said fixed ring assembly having an annular housing having a longitudinal axis and provided with at least two spaced annular fins axially from each other and extending radially outwardly of the caster
  • the game control device comprising a circular casing of steering surrounding the casing of the fixed ring assembly
  • the housing of control comprising air circulation means formed of at least three annular ramps axially spaced from one another and arranged sides of each of the fins, means supply air to supply air to the air circulation ramps, and means for discharging air on the fins to modify the temperature of the fixed ring assembly, characterized in that the means for discharging air are formed for each traffic ramp of air, by at least one upper row of N bores arranged at view of one of the lateral faces of the fins and by at least one row lower than 2N holes arranged in relation to a connection radius between the fins and the casing of the fixed
  • the distribution and positioning of the discharge holes of air optimizes the heat exchange coefficient between fins and the flow of air passing through them. We thus obtain a better efficiency and homogeneity of cooling fins, and therefore more large range of displacement of the housing to drive the game at the top blades of the turbine.
  • the central ramp preferably comprises at least two rows upper each of N bores arranged in front of side faces upstream and downstream fins, and at least two lower rows of each 2N holes arranged in connection with connecting radii between the upstream and downstream fins and the casing of the fixed ring assembly.
  • the ramps upstream and downstream each have airflow sections substantially identical and the central ramp has a section debiting air which is substantially twice as large as that ramps upstream and downstream.
  • the N holes in each top row and 2N holes in each lower row have air flow sections substantially identical
  • the N bores of each upper row and the 2N holes in each lower row are arranged in staggered rows.
  • FIG. 1 illustrates, in longitudinal section, a high-pressure turbine 2 of turbomachine with longitudinal axis X-X.
  • this invention could also be applied to a low-pressure turbine of turbomachine or any other gas turbine equipped with a device game control at the top of the blades.
  • the high-pressure turbine 2 is composed in particular of a plurality of blades 4 arranged in a flow vein 6 of hot gases from a combustion chamber (not shown) of the turbine engine. These blades 4 are arranged downstream of blades 8 of the turbine with respect to the flow direction of the hot gases in the flow vein 6.
  • the blades 4 of the high-pressure turbine 2 are surrounded by a plurality of ring segments 12 arranged circumferentially around the X-X axis of the turbine so as to form a circular and continuous surface.
  • Ring segments 12 are mounted on an annular casing 14, also of longitudinal axis X-X, by via a plurality of spacers 16.
  • the casing 14 of the fixed ring assembly is provided with at least two vanes or annular bumps 18, 20 which are spaced axially from each other and which extend radially outwardly of the casing 14. These two fins will be differentiated with respect to the direction of flow 10 hot gases in the flow vein 6 by designating them by upstream fin 18 and downstream fin 20.
  • the upstream and downstream fins 18 and 20 have for main function to act as heat exchangers.
  • the ring segments 12 each have a surface 12a which is in direct contact with the hot gases and which partially defines the flow vein 6 of the gases through the turbine high pressure 2.
  • a radial clearance 22 is left between the inner surface 12a of the ring segments 12 and the top 4a of the turbine blades 4 of the turbine high pressure 2 to allow the rotation of the latter. To to increase the efficiency of the turbine, it is necessary to reduce as much as possible this game 22.
  • the control device of game 24 includes a circular steering box 26 surrounding the fixed ring assembly, and more specifically the casing 14.
  • the pilot housing 26 is intended to cool or heat the fins upstream 18 and downstream 20 of the casing 14 by discharge (or impact) of air on them. Under the effect of this air discharge, the casing 14 retracts or dilates, which decreases or increases the diameter of the ring segments fixed 12 of the turbine to adjust the game 22 at the top of the blades.
  • the piloting box 26 comprises in particular at least three annular air circulation ramps 28, 30 and 32 surrounding the housing 14 of the fixed ring assembly. These ramps are axially spaced from each other and are substantially parallel to each other other. They are arranged on either side of the lateral faces of each of the fins 18, 20 of which they marry approximately the form.
  • the air circulation ramps 28, 30 and 32 consist of a upstream ramp 28 which is disposed upstream of the upstream vane 18 (by ratio to the flow direction of hot gases in the vein 6), a downstream ramp 30 which is arranged downstream of the fin downstream 20 and a central ramp which is arranged between the upstream fins 18 and downstream 20.
  • the pilot housing 26 also comprises a collector tube of air (not shown in the figures) for supplying air to the ramps of air circulation 28, 30 and 32.
  • This air collector tube surrounds the ramps 28, 30 and 32 and supplies them with air through air ducts (not shown in the figures).
  • each air circulation ramp 28, 30 and 32 of the pilot housing 26 have at least one upper row of N holes 34 arranged opposite one of the lateral faces of the fins 18, 20 and at least one lower row of 2N bores 36 disposed at view of a connection radius between the fins 18, 20 and the casing 14 of the fixed ring assembly.
  • the holes 34, 36 which are for example obtained by laser, allow to discharge the air circulating in the ramps 28, 30 and 32 on the fins 18, 20 to change the temperature.
  • the upstream ramp 28 has, on the side of its downstream wall 28b, at least one upper row of N bores 34 arranged with respect to the upstream side face 18a of the upstream vane 18 and at least one lower row of 2N bores 36 arranged in relation to a connection radius 18c between the upstream fin 18 and the casing 14 of the fixed ring assembly. No drilling is performed on the upstream wall 28a of the upstream ramp 28.
  • the downstream ramp 30 has, on the side of its wall upstream 30a, at least one upper row of N bores 34 arranged with regard to the downstream lateral face 20b of the downstream fin 20 and at least one lower row of 2N bores 36 arranged with respect to a radius of connection 20d between the downstream vane 20 and the casing 14 of the assembly to fixed ring. No drilling is performed on the downstream wall 30b of the downstream ramp 30.
  • the central ramp 32 comprises at least two upper rows of each N holes 34 arranged in relation to the side faces 18b, 20a of the upstream fins 18 and downstream 20, and at least two lower rows of each 2N holes 36 disposed to look connecting radii 18d, 20c between the upstream fins 18 and downstream 20 and the casing 14 of the fixed ring assembly.
  • the central ramp 32 has at least one upper row of N bores 34 disposed at view of the downstream side face 18b of the upstream fin 18 and at least one lower row of 2N bores 36 arranged with respect to a radius of 18d connection between the upstream vane 18 and the casing 14 of the assembly to fixed ring.
  • the central ramp 32 comprises at less than an upper row of N bores 34 disposed in view of the upstream side face 20a of the downstream fin 20 and at least one row lower than 2N holes 36 arranged in relation to a radius of connection 20c between the downstream vane 20 and the casing 14 of the assembly to fixed ring.
  • the air discharge bores 34, 36 are arranged in two rows, with two thirds of the holes on the lower row and the remaining third on the top row.
  • the air from 2N holes 36 of each lower row "impact" on the lower area of the fins 18, 20, while the air discharged by the N holes 34 of each upper row has an impact on an area median fins.
  • the heat exchange obtained with fins is thus homogeneous and allows a greater range of movement of the housing to drive the game at the top of the blades of the turbine. Influence calculations thermal tests have shown that such a configuration makes it possible to gain up to more than 50 ° C on the average temperature of a fin by compared to a single row configuration of holes.
  • the ramps upstream 28 and downstream 30 each have air flow sections substantially identical and the central ramp 32 has a section debiting air which is substantially twice as large as that ramps upstream 28 and downstream 30.
  • the central ramp 32 being advantageously pierced on both sides, the flow of air flowing in this ramp must be double the airflow flowing in the ramps upstream 28 and downstream 30.
  • the N bores 34 of each upper row and the 2N bores 36 of each lower row presents, for each traffic ramp 28, 30 and 32 air flow sections substantially identical.
  • one third of the airflow circulating in the ramp central 32 is discharged by each of the two lower rows of holes 36 and a sixth of the same air flow is evacuated by each two upper rows of holes 34.
  • two thirds of the airflow flowing in the upstream and downstream ramps 28 is discharged by the lower rows of holes 36 of these ramps and a third of the same air flow is evacuated by the upper rows of holes 34 of these ramps.
  • the N bores 34 of each row upper and the 2N holes 36 of each lower row are arranged in staggered rows for each air circulation ramp.
  • the holes 34 of each upper row and the holes 36 of each lower row are preferably evenly spaced all around the longitudinal axis X-X of the housing 14 of the fixed ring assembly.
  • the angular spacing between two adjacent holes 34 of the same upper row advantageously corresponds to at least three times the diameter of the holes.
  • the choice of the number and the diameter of the holes 34, 36 of air discharge can be optimized by modeling based on a compromise between efficient ventilation of the fins and the constraints of manufacture of the pilot box. For example, for fins having a radial height of 18 mm, 288 holes can be made for each top row and 576 holes for each row lower (which corresponds to a value of 288 for N). For this configuration, the diameter of each hole can be fixed at 1 mm and the spacing between two adjacent holes in an upper row may be 3.8 mm (which corresponds to 3.8 times the diameter of the bores).

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Abstract

Dispositif de contrôle de jeu (22) entre un sommet (4a) d'aubes rotatives (4) et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz (2) comportant un carter (14) muni d'au moins deux ailettes annulaires (18, 20), le dispositif de contrôle de jeu comprenant un boîtier circulaire de pilotage (26) comportant des moyens de circulation d'air formés d'au moins trois rampes (28, 30, 32), des moyens d'alimentation en air des rampes, et des moyens de décharge d'air sur les ailettes (18, 20) pour en modifier la température, les moyens de décharge d'air étant formés, pour chaque rampe, par au moins une rangée supérieure de N perçages (34) disposés au regard de l'une des faces latérales (18a, 18b, 20a, 20b) des ailettes et par au moins une rangée inférieure de 2N perçages (36) disposés au regard d'un rayon de raccordement (18c, 18d, 20c, 20d) entre les ailettes et le carter. <IMAGE>

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 une paroi de la veine d'écoulement des gaz chauds à travers les aubes de la turbine.
Afin d'augmenter le rendement de la 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 externe de l'ensemble à anneau fixe et provoque ainsi des dilatations ou des contractions thermiques de l'ensemble à anneau fixe qui sont aptes à faire varier son diamètre. Les dilatations et contractions thermiques sont commandées selon le régime de fonctionnement de la turbine 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 boítier de pilotage du jeu en sommet d'aubes.
Les boítiers 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, dans les boítiers de pilotage connus, l'injection d'air sur la surface externe de l'ensemble à anneau fixe n'est en général pas optimisée de sorte qu'il est souvent nécessaire de prélever une importante quantité d'air afin d'assurer le refroidissement de l'ensemble à anneau fixe. Un prélèvement d'air trop important nuit au rendement de la turbomachine.
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'optimiser l'injection d'air afin d'obtenir une meilleure efficacité et homogénéité du refroidissement de l'ensemble à anneau fixe.
A cet effet, il est prévu un dispositif de contrôle de jeu entre un sommet d'aubes rotatives et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz, ledit ensemble à anneau fixe comportant un carter annulaire ayant un axe longitudinal et muni d'au moins deux ailettes annulaires espacées axialement l'une de l'autre et s'étendant radialement vers l'extérieur du carter, le dispositif de contrôle de jeu comprenant un boítier circulaire de pilotage entourant le carter de l'ensemble à anneau fixe, le boítier de pilotage comportant des moyens de circulation d'air formés d'au moins trois rampes annulaires espacées axialement l'une de l'autre et disposées de part et d'autre de faces latérales de chacune des ailettes, des moyens d'alimentation en air pour fournir de l'air aux rampes de circulation d'air, et des moyens de décharge d'air sur les ailettes pour modifier la température de l'ensemble à anneau fixe, caractérisé en ce que les moyens de décharge d'air sont formés, pour chaque rampe de circulation d'air, par au moins une rangée supérieure de N perçages disposés au regard de l'une des faces latérales des ailettes et par au moins une rangée inférieure de 2N perçages disposés au regard d'un rayon de raccordement entre les ailettes et le carter de l'ensemble à anneau fixe.
La répartition et le positionnement des perçages de décharge d'air permet d'optimiser le coefficient d'échange thermique entre les ailettes et le flux d'air les traversant. On obtient ainsi une meilleure efficacité et homogénéité de refroidissement des ailettes, et donc une plus grande amplitude de déplacement du carter pour piloter le jeu en sommet des aubes de la turbine.
Lorsque les ailettes se composent d'une ailette amont et d'une ailette aval et que les rampes se composent d'une rampe amont disposée en amont de l'ailette amont, d'une rampe aval disposée en aval de l'ailette aval et d'une rampe centrale disposée entre l'ailette amont et l'ailette aval, la rampe centrale comporte de préférence au moins deux rangées supérieures de chacune N perçages disposés au regard de faces latérales des ailettes amont et aval, et au moins deux rangées inférieures de chacune 2N perçages disposés au regard de rayons de raccordement entre les ailettes amont et aval et le carter de l'ensemble à anneau fixe.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les rampes amont et aval présentent chacune des sections débitantes d'air sensiblement identiques et la rampe centrale présente une section débitante d'air qui est sensiblement deux fois plus importante que celle des rampes amont et aval.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les N perçages de chaque rangée supérieure et les 2N perçages de chaque rangée inférieure présentent des sections débitantes d'air sensiblement identiques
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les N perçages de chaque rangée supérieure et les 2N perçages de chaque rangée inférieure sont disposés en quinconce.
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 et en perspective des rampes de circulation d'air du dispositif de contrôle de jeu de la figure 1 ; et
  • la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 1.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 illustre, en coupe longitudinale, une turbine haute-pression 2 de turbomachine d'axe longitudinal X-X. Toutefois, la présente invention pourrait également s'appliquer à une turbine basse-pression de turbomachine ou à tout autre turbine à gaz équipée d'un dispositif de contrôle de jeu en sommet d'aubes.
La turbine haute-pression 2 se compose notamment d'une pluralité d'aubes mobiles 4 disposées dans une veine d'écoulement 6 de gaz chauds 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 la veine d'écoulement 6.
Les aubes mobiles 4 de la turbine haute-pression 2 sont entourées par une pluralité de segments d'anneau 12 disposés circonférentiellement autour de l'axe X-X de la turbine de façon à former une surface circulaire et continue. Les segments d'anneau 12 sont montés sur un carter annulaire 14, également d'axe longitudinal X-X, par l'intermédiaire d'une pluralité d'entretoises 16.
Pour la suite de la description, on désignera l'ensemble formé des segments d'anneau 12, du carter 14 et des entretoises 16 par l'expression « ensemble à anneau fixe ».
Le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe est muni d'au moins deux ailettes ou bosses annulaires 18, 20 qui sont espacées axialement l'une de l'autre et qui s'étendent radialement vers l'extérieur du carter 14. On différenciera ces deux ailettes par rapport à la direction d'écoulement 10 des gaz chauds dans la veine d'écoulement 6 en les désignant par ailette amont 18 et ailette aval 20. Les ailettes amont 18 et aval 20 ont pour fonction principale d'agir comme échangeurs de chaleur.
Les segments d'anneau 12 présentent chacun une surface interne 12a qui est directement en contact avec les gaz chauds et qui définit en partie la veine d'écoulement 6 des gaz au travers de la turbine haute-pression 2.
Un jeu radial 22 est laissé entre la surface interne 12a des segments d'anneau 12 et le sommet 4a des aubes mobiles 4 de la turbine haute-pression 2 pour permettre la rotation de ces dernières. Afin d'accroítre le rendement de la turbine, il est nécessaire de réduire autant que possible ce jeu 22.
Afin de réduire le jeu 22 en sommet 4a des aubes mobiles 4, il est prévu un dispositif de contrôle de jeu 24. Le dispositif de contrôle de jeu 24 comprend notamment un boítier circulaire de pilotage 26 entourant l'ensemble à anneau fixe, et plus précisément le carter 14.
Selon les régimes de fonctionnement de la turbomachine, le boítier de pilotage 26 est destiné à refroidir ou à réchauffer les ailettes amont 18 et aval 20 du carter 14 par décharge (ou impact) d'air sur celles-ci. Sous l'effet de cette décharge d'air, le carter 14 se rétracte ou se dilate, ce qui diminue ou augmente le diamètre des segments d'anneau fixe 12 de la turbine afin d'ajuster le jeu 22 en sommet d'aubes.
Le boítier de pilotage 26 comporte notamment au moins trois rampes annulaires de circulation d'air 28, 30 et 32 qui entourent le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe. Ces rampes sont espacées axialement l'une de l'autre et sont sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres. Elles sont disposées de part et d'autre de faces latérales de chacune des ailettes 18, 20 dont elles épousent approximativement la forme.
Les rampes de circulation d'air 28, 30 et 32 se composent d'une rampe amont 28 qui est disposée en amont de l'ailette amont 18 (par rapport à la direction d'écoulement 10 des gaz chauds dans la veine d'écoulement 6), d'une rampe aval 30 qui est disposée en aval de l'ailette aval 20 et d'une rampe centrale qui est disposée entre les ailettes amont 18 et aval 20.
Le boítier de pilotage 26 comporte également un tube collecteur d'air (non représenté sur les figures) pour alimenter en air les rampes de circulation d'air 28, 30 et 32. Ce tube collecteur d'air entoure les rampes 28, 30 et 32 et les alimente en air par l'intermédiaire de conduites d'air (non représentées sur les figures).
Selon l'invention, chaque rampe de circulation d'air 28, 30 et 32 du boítier de pilotage 26 présentent au moins une rangée supérieure de N perçages 34 disposés au regard de l'une des faces latérales des ailettes 18, 20 et au moins une rangée inférieure de 2N perçages 36 disposés au regard d'un rayon de raccordement entre les ailettes 18, 20 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe.
Les perçages 34, 36, qui sont par exemple obtenus par laser, permettent de décharger l'air circulant dans les rampes 28, 30 et 32 sur les ailettes 18, 20 afin d'en modifier la température.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, la rampe amont 28 comporte, du côté de sa paroi aval 28b, au moins une rangée supérieure de N perçages 34 disposés au regard de la face latérale amont 18a de l'ailette amont 18 et au moins une rangée inférieure de 2N perçages 36 disposés au regard d'un rayon de raccordement 18c entre l'ailette amont 18 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe. Aucun perçage n'est pratiqué sur la paroi amont 28a de la rampe amont 28.
De même, la rampe aval 30 comporte, du côté de sa paroi amont 30a, au moins une rangée supérieure de N perçages 34 disposés au regard de la face latérale aval 20b de l'ailette aval 20 et au moins une rangée inférieure de 2N perçages 36 disposés au regard d'un rayon de raccordement 20d entre l'ailette aval 20 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe. Aucun perçage n'est pratiqué sur la paroi aval 30b de la rampe aval 30.
De préférence, la rampe centrale 32 comporte au moins deux rangées supérieures de chacune N perçages 34 disposés au regard des faces latérales 18b, 20a des ailettes amont 18 et aval 20, et au moins deux rangées inférieures de chacune 2N perçages 36 disposés au regard des rayons de raccordement 18d, 20c entre les ailettes amont 18 et aval 20 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe.
En effet, du côté de sa paroi amont 32a, la rampe centrale 32 comporte au moins une rangée supérieure de N perçages 34 disposés au regard de la face latérale aval 18b de l'ailette amont 18 et au moins une rangée inférieure de 2N perçages 36 disposés au regard d'un rayon de raccordement 18d entre l'ailette amont 18 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe.
Du côté de sa paroi aval 32b, la rampe centrale 32 comporte au moins une rangée supérieure de N perçages 34 disposés au regard de la face latérale amont 20a de l'ailette aval 20 et au moins une rangée inférieure de 2N perçages 36 disposés au regard d'un rayon de raccordement 20c entre l'ailette aval 20 et le carter 14 de l'ensemble à anneau fixe.
En d'autres termes, pour chaque rampe de circulation d'air 28, 30 et 32 du boítier de pilotage 26, les perçages de décharge d'air 34, 36 sont disposés sur deux rangées, avec deux tiers des perçages sur la rangée inférieure et le tiers restant sur la rangée supérieure. L'air issu des 2N perçages 36 de chaque rangée inférieure vient « impacter » sur la zone inférieure des ailettes 18, 20, tandis que l'air déchargé par les N perçages 34 de chaque rangée supérieure vient impacter sur une zone médiane des ailettes.
L'échange thermique obtenu avec ailettes est ainsi homogène et permet une plus grande amplitude de déplacement du carter pour piloter le jeu en sommet des aubes de la turbine. Des calculs d'influences thermiques ont permis de montrer qu'une telle configuration permet de gagner jusqu'à plus de 50°C sur la température moyenne d'une ailette par rapport à une configuration à une seule rangée de perçages.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les rampes amont 28 et aval 30 présentent chacune des sections débitantes d'air sensiblement identiques et la rampe centrale 32 présente une section débitante d'air qui est sensiblement deux fois plus importante que celle des rampes amont 28 et aval 30. En effet, la rampe centrale 32 étant avantageusement percée sur ses deux côtés, le débit d'air circulant dans cette rampe doit être le double du débit d'air circulant dans les rampes amont 28 et aval 30.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les N perçages 34 de chaque rangée supérieure et les 2N perçages 36 de chaque rangée inférieure présentent, pour chaque rampe de circulation d'air 28, 30 et 32 des sections débitantes d'air sensiblement identiques.
De la sorte, un tiers du débit d'air circulant dans la rampe centrale 32 est déchargé par chacune des deux rangées inférieures de perçages 36 et un sixième du même débit d'air est évacué par chacune des deux rangées supérieures de perçages 34. De même, deux tiers du débit d'air circulant dans les rampes amont 28 et aval 30 est déchargé par les rangées inférieures de perçages 36 de ces rampes et un tiers du même débit d'air est évacué par les rangées supérieures de perçages 34 de ces rampes.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention illustrée sur la figure 3, les N perçages 34 de chaque rangée supérieure et les 2N perçages 36 de chaque rangée inférieure sont disposés en quinconce pour chaque rampe de circulation d'air.
De plus, pour chaque rampe de circulation d'air 28, 30 et 32, les perçages 34 de chaque rangée supérieure et les perçages 36 de chaque rangée inférieure sont de préférence régulièrement espacés tout autour de l'axe longitudinal X-X du carter 14 de l'ensemble à anneau fixe.
Lorsque les perçages 34, 36 des rangées inférieure et supérieure présentent chacun une section droite sensiblement circulaire, l'espacement angulaire entre deux perçages 34 adjacents d'une même rangée supérieure correspond avantageusement à au moins trois fois le diamètre des perçages.
Le choix du nombre et du diamètre des perçages 34, 36 de décharge d'air peut être optimisé par une modélisation se basant sur un compromis entre une ventilation efficace des ailettes et les contraintes de fabrication du boítier de pilotage. A titre d'exemple, pour des ailettes ayant une hauteur radiale de 18 mm, on pourra réaliser 288 perçages pour chaque rangée supérieure et 576 perçages pour chaque rangée inférieure (ce qui correspond à une valeur de 288 pour N). Pour cette configuration, le diamètre de chaque perçage pourra être fixé à 1 mm et l'espacement entre deux perçages adjacents d'une rangée supérieure pourra être de 3,8 mm (ce qui correspond à 3,8 fois le diamètre des perçages).

Claims (8)

  1. Dispositif de contrôle de jeu entre un sommet (4a) d'aubes rotatives (4) et un ensemble à anneau fixe d'une turbine à gaz (2), ledit ensemble à anneau fixe comportant un carter annulaire (14) ayant un axe longitudinal (X-X) et muni d'au moins deux ailettes annulaires (18, 20) espacées axialement l'une de l'autre et s'étendant radialement vers l'extérieur dudit carter (14), ledit dispositif de contrôle de jeu comprenant un boítier circulaire de pilotage (26) entourant le carter (14) de l'ensemble à anneau fixe, ledit boítier de pilotage (26) comportant :
    des moyens de circulation d'air formés d'au moins trois rampes annulaires (28, 30, 32) espacées axialement l'une de l'autre et disposées de part et d'autre de faces latérales de chacune des ailettes (18, 20) ;
    des moyens d'alimentation en air pour fournir de l'air aux rampes de circulation d'air (28, 30, 32) ; et
    des moyens de décharge d'air sur les ailettes (18, 20) pour modifier la température de l'ensemble à anneau fixe ;
       caractérisé en ce que les moyens de décharge d'air sont formés, pour chaque rampe de circulation d'air (28, 30, 32), par au moins une rangée supérieure de N perçages (34) disposés au regard de l'une des faces latérales (18a, 18b, 20a, 20b) des ailettes (18, 20) et par au moins une rangée inférieure de 2N perçages (36) disposés au regard d'un rayon de raccordement (18c, 18d, 20c, 20d) entre les ailettes (18, 20) et le carter (14) de l'ensemble à anneau fixe.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les ailettes se composent d'une ailette amont (18) et d'une ailette aval (20) et les rampes se composent d'une rampe amont (28) disposée en amont de l'ailette amont (18), d'une rampe aval (30) disposée en aval de l'ailette aval (20) et d'une rampe centrale (32) disposée entre l'ailette amont (18) et l'ailette aval (20), caractérisé en ce que la rampe centrale (32) comporte au moins deux rangées supérieures de chacune N perçages (34) disposés au regard de faces latérales (18b, 20a) des ailettes amont (18) et aval (20), et au moins deux rangées inférieures de chacune 2N perçages (36) disposés au regard de rayons de raccordement (18d, 20c) entre les ailettes amont et aval et le carter (14) de l'ensemble à anneau fixe.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rampes amont (28) et aval (30) présentent chacune des sections débitantes d'air sensiblement identiques et la rampe centrale (32) présente une section débitante d'air qui est sensiblement deux fois plus importante que celle desdites rampes amont et aval.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les N perçages (34) de chaque rangée supérieure et les 2N perçages (36) de chaque rangée inférieure sont disposés en quinconce.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les N perçages (34) de chaque rangée supérieure et les 2N perçages (36) de chaque rangée inférieure présentent des sections débitantes d'air sensiblement identiques.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les N perçages (34) de chaque rangée supérieure et les 2N perçages (36) de chaque rangée inférieure sont régulièrement espacés tout autour de l'axe longitudinal (X-X) du carter (14) de l'ensemble à anneau fixe.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les perçages (34, 36) des rangées inférieure et supérieure présentent chacun une section droite sensiblement circulaire, caractérisé en ce que l'espacement angulaire entre deux perçages adjacents (34, 36) d'une même rangée supérieure correspond à au moins trois fois le diamètre desdits perçages.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les rampes de circulation d'air (28, 30, 32) épousent approximativement la forme des ailettes (18, 20).
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