FR2529947A2 - Aube a carapace en ceramique destinee a l'equipement des aubages mobile et fixe de turbomachines - Google Patents

Aube a carapace en ceramique destinee a l'equipement des aubages mobile et fixe de turbomachines Download PDF

Info

Publication number
FR2529947A2
FR2529947A2 FR8311289A FR8311289A FR2529947A2 FR 2529947 A2 FR2529947 A2 FR 2529947A2 FR 8311289 A FR8311289 A FR 8311289A FR 8311289 A FR8311289 A FR 8311289A FR 2529947 A2 FR2529947 A2 FR 2529947A2
Authority
FR
France
Prior art keywords
ceramic
spar
blade
passages
blade member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR8311289A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2529947B2 (fr
Inventor
Irwin E Rosman
Hector Sebastien Bourgeois
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.)
Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
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 Rockwell International Corp filed Critical Rockwell International Corp
Publication of FR2529947A2 publication Critical patent/FR2529947A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2529947B2 publication Critical patent/FR2529947B2/fr
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/284Selection of ceramic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

SELON L'INVENTION, UNE AUBE A CARAPACE EN CERAMIQUE 10 COMPREND UNE CLOISON METALLIQUE ONDULEE 16 QUI EST DISPOSEE DANS L'ESPACE LIBRE ENTRE L'ELEMENT D'AUBE EN CERAMIQUE 14 ET LE LONGERON 28. LA CLOISON 16 CONSTITUE UNE COUCHE SOUPLE POUR L'ABSORPTION DES CONTRAINTES MECANIQUES DANS L'ELEMENT D'AUBE EN CERAMIQUE 14 PENDANT LA CHARGE AERODYNAMIQUE ET THERMIQUE DE L'AUBE ET CETTE CLOISON 16 SERT EGALEMENT DE MOYEN DELIMITANT DES ENSEMBLES CONTIGUS DE PASSAGES JUXTAPOSES SITUES ENTRE L'ELEMENT D'AUBE EN CERAMIQUE 14 ET LE LONGERON 28, L'UN DES ENSEMBLES DE PASSAGES 54 ETANT A EXTREMITE OUVERTE ET ADJACENT AUX SURFACES EXTERNES 36 DU LONGERON 28 AFIN DE DIRIGER DU FLUIDE DE REFROIDISSEMENT SUR CE DERNIER, ET LE SECOND ENSEMBLE DE PASSAGES 56 ETANT ADJACENT AUX SURFACES INTERNES 42 DE L'ELEMENT D'AUBE EN CERAMIQUE 14 ET ETANT OBTURE AFIN DE CREER DES COLONNES STAGNANTES DE FLUIDE, DE MANIERE A ISOLER L'ELEMENT D'AUBE EN CERAMIQUE 14 DE L'AIR DE REFROIDISSEMENT. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES TURBOMACHINES DONT LES AUBAGES MOBILE ET FIXE SONT PROTEGES THERMIQUEMENT PAR LES CARAPACES EN CERAMIQUE.

Description

Le présent Certificat d'Addition concerne les turbomachines et plus
particuli'èrement-une turbomachine dont les aubages mobile et fixe sont protégés thermiquement par des carapaces en céramique pour fonctionner à des températures élevées, comme décrit et revendiqué dans le brevet principal, et la présente invention se rapporte également à une aube à carapace en céramique destinée à l'équipement d'une telle turbomachine. Afin d'améliorer le rendement et de réduire la consommation en carburant des turbomachines, telles que des pompes ou turbines, il a été proposé de faire tourner les turbines à de hautes températures d'entrée i Des températures
d'entrée 'supérieures à 1316 C sont théoriquement souhaitables.
Cependant,-ces températures sont très supérieures à celles que peuvent supporter même les métaux à haute résistance
les plus perfectionnés, à moins que des procédés de refroi-
dissement complexes et coûteux soient mis en oeuvre sur les
surfaces externes des aubes.
Des aubes comprenant des éléments en céramique haute température ont présenté une grande aptitude potentielle à satisfaire aux conditions de l'application de-températures élevées à l'entrée d'une turbine sans nécessiter l'utilisation
de procédés complexes de refroidissement de surface Cepen-
dant, comme les céramiques sont de nature fragile et qu'elles présentent une faible capacité de résistance aux contraintes de traction d'origine thermique ou mécanique, différents problèmes très importants se posent à propos de l'application d"-6 'éenta:en céramique dans la-conception des aubages de
stator ou de rotor d'une turbine.
Un exemple classique d'une aube de turbine en céramique réalisée selon l'état de la technique peut être trouvé dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2 749 057, qui décrit un rotor de turbine muni d'une rangée d'aubes, chaque aube comprenant un longeron central solidaire du rotor et un élément d'aube en céramique creux de forme aérodynamique monté sur le longeron Une calotte est fixée à l'extrémité extérieure du longeron, et cette calotte sert de butée à
l'encontre des mouvements centrifuges de la carapace en céra-
mique Pendant la rotation, l'élément d'aube en céramique s'appuie contre la calotte et est supporté par cette dernière, de sorte que la charge en traction de l'élément d'aube en céramique est supprimée Parmi les autres caractéristiques
décrites dans le brevet précité, figure un canal de refroidis-
sement central traversant le longeron afin d'effectuer le
refroidissement des surfaces externes de ce dernier.
Comme la surface externe du longeron est la sur-
face sur laquelle le refroidissement est le plus nécessaire, on a constaté que I Putilisation d'un canal de refroidissement central, selon l'enseignement du brevet précité, nécessite des volumes trop importants d'air de refroidissement pour être efficace Dans une variante de réalisation de l'état de la technique,on a cherché à remédier à cet inconvénient en faisant passer de l'air de refroidissement par un intervalle délimité entre l'élément d'aube en céramique et le longeron, comme cela est par exemple le cas dans le dispositif représenté sur la figure 1 du brevet français N O 57 426 au nom de Bolsezian, dans lequel de l'air de refroidissement est conduit directement à partir du moyeu du rotor Cependant, dans un tel dispositif, il est nécessaire que l'élément d'aube en céramique soit protégé du fluide de refroidissement qui circule de sorte qu'un gradient thermique dommageable ne s'établisse pas dans l'élément d'aube en céramique Dans le brevet français précité, on cherche à réaliser cette protection en
recouvrant les-surfaces internes de l'élément d'aube en céra-
mique avec une couche d'un matériau d'isolation thermique cependant, dans une telle réalisation, il est nécessaire de procéder à l'étape coûteuse et difficile qui consiste à lier une couche d'isolant thermique directement à l'intérieur de
l'élément d'aube en céramique, et ceci rend l'ensemble consti-
tué par l'ailette et sa carapace en céramique vulnérable aux défaillances dûes à la rupture de la couche isolante, même
si cette rupture est des plus petites.
Un autre inconvénient important présenté par des aubes de ce type construites selon l'état de la technique est que l'élément d'aube en céramique n'est retenu que par son pied et son extrémité, sans qu'il-soit prévu de moyen
d'amortissement des vibrations ou de réduction des con-
traintes d'origine aérodynamique le long de la surface entière de l'aube Par exemple, dans le brevet des Etats-
Unis d'Amérique précité, une bordure est réalisée à l'extré-
mité de l'élément d'aube en céramique afin de s'appliquer contre la calotte, de telle sorte qu'elle permet de résister à laà-tendance à la rotation présentée par les éléments d'aube-en céramique lorsque ces derniers'sont soumis à une charge aérodynamique Un tel agencement-non seulement augmente le risque de défaillance de l'aube en soumettant
l'extrémité de l'élément d'aube en céramique à des contrain-
tes mécaniques localisées, mais ne procure pas non plus
des moyens permettant de résister à un tel déplacement an-
gulaire de manière uniforme sur toute l'envergure de l'aube.
De plus, comme l'élément d'aube en céramique selon l'un ou l'autre des deux brevets précités n'est supporté que par ses extrémités et se trouve à proximité immédiate du longeron, toute vibration transitoire ou nodale dansl'un ou l'autre des éléments peut entraîner un appui de cet élément contre l'autre élément d'une façon qui peut
entraîner la destruction de l'élément d'aube en céramique.
Ce désavantage est particulièrement critique sur les aubes réalisées conformément au brevet français précité, sur lesquelles tout contact d'origine vibratoire peut entraîner
la rupture de la couche d'isolation.
Parmi les sources de vibration les plus gênantes se trouve le battement désigné par le terme anglais d'e flutter, qui se crée à chaque fois qu'une aube de turbine passe à proximité de l'une des aubes fixes d'entrée de la turbine que comprend l'étage de turbine Comme chaque aube fixe agit en quelque sorte comme un déflecteur, chaque aube de turbine est soumise à un taux élevé de variation cyclique de charge aérodynamique lorsque chaque aube passe de l'une des différentes zones d'écoulement- fortement dévié à l'une des différentes zones d'écoulement faiblement dévié, et inversement Ces circonstances posent des problèmes importants pour la construction d'un élément d'aube en céramique à grande durée de vie, car la fatigue cyclique est un mode principal de défaillance des matériaux céramiques A moins de prendre des mesures pour amortir ce battement cyclique,-la défaillance
surviendra vraisemblablement.
Selon l'état de la technique, l'homme du métier
semble avoir cherché à surmonter ces difficultés en épaissis-
sant les parois des éléments d'aube en céramique de sorte que ces éléments soient plus résistants aux-contraintes d'origine vibratoire Cependant, cette solution pose d'autres problèmes par elle-même dans la mesure o, lorsqu'un élément en céramique est surépaissi, il doit supporter un gradient thermique de plus en plus grand au travers de son épaisseur, ce qui, dans la plage de températures des écoulements de
turbine, peut entraîner le développement de niveaux domma-
geables de contraintes internes Il apparaît ainsi que l'augmentation de l'épaisseur d'un élément d'aube en céramique est un moyen désavantageux de surmonter les problèmes liés aux vibrations, et le besoin s'est fait sentir de trouver,
des moyens plus efficaces.
Compte tenu des inconvénients de l'état de la technique, la présente invention a pour objet de proposer des aubes fixeset mobilesde turbines, à carapace en céramique
et perfectionnées.
Un autre objet de la présente invention est de proposer une aube de turbine à carapace en céramique sur
laquelle de l'air de refroidissement est dirigé sur les sur-
faces externes du longeron sans appliquer une couche de maté-
riau isolant sur les surfaces internes de l'élément d'aube
en céramique.
Un autre objet de la présente invention est de proposer une aube de turbine à carapace en céramique munie de moyens de répartition régulière des contraintes sur toutes
les surfaces de l'aube.
Un autre objet encore de la présente invention-' est de proposer une aube de turbine à carapace en céramique qui résiste aux effets dommageables des vibrations dans l'aube. La présente invention a encore pour objet de proposer une aube de turbine à carapace en céramique équipée d'un élément d'aube en céramique d'épaisseur minimale de sorte que le gradient thermique au travers de cet élément
est minimum.
La présente invention a encore pour objet-de
proposer une aube de turbine à carapace en céramique présen-
tant de fines parois de céramique mais telles que l'aube résiste à l'endommagement résultant de la fatigue cyclique
et des vibrations.
Un autre objet de la présente invention est de proposer des composants de turbine qui peuvent supporter des températures d'entrée supérieures à environ 13160 C sans
qu'il soit utile de prendre des mesures compliquées de.
refroidissement des surfaces aérodynamiques de l'aube.
La présente invention a encore pour objet de proposer une aube de turbine à carapace en céramique, qui n'a pas besoin d'un débit volumique trop important de fluide
de refroidissement.
Un objet supplémentaire de la présente invention est de proposer des procédés et des dispositifs permettant l'emploi de matériaux céramiques pour réaliser des composants
de turbomachines.
La présente invention a encore pour objet de proposer des composants de turbomachines ayant des carapaces ou manchons d'isolation thermique réalisés en matériaux céramiques qui résistent aux forces centrifuges et aux forces
de traction.
A cet effet, la présente invention propose un ensemble constitué par une aube à carapace en céramique qui comprend une cloison métallique ondulée disposée dans l'espace délimité entre l'élément d'aube en céramique et le longeron, laquelle cloison métallique ondulée constitue une couche souple destinée à diminuer les contraintes mécaniques dans l'élément d'aube en céramique pendant la charge thermique
et aérodynamique de l'aube, et ladite cloison servant éga-
lement de moyen de délimitation d'ensembles contigus de
passages juxtaposés situés entre l'élément d'aube en céra-
mique et le longeron afin de diriger du fluide de refroidis-
sementsur ce dernier, et le second ensemble étant adjacent aux surfaces internes de l'élément d'aube en céramique et étant obturé afin de créer des colonnes stagnantes de fluide de manière à isoler ainsi l'élément d'aube en céramique
de l'air de refroidissement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in-
vention seront mieux compris à la lecture de la description
qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée de l'ensemble de l'aube réaliséeselon le mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale et en partie en coupe de l'ensemble de l'aube représenté sur la figure l; la figure 3 est une vue en coupe frontale de l'ensemble de l'aube représenté sur la figure l la figure 4 est une vue en coupe de l'aube selon la ligne A-A de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe de l'aube selon la ligne B- B de la figure 2; la figure 6 est une vue de dessus de l'aube représentée sur la figure 2 la figure 7 est une vue détaillée de la zone entourée du cercle J sur la figure 5; et la figure 8 est une vue détaillée d'un-bord d'une cloison élastique ondulée comprenant l'un des pieds repliés
de celle-ci.
Conformément à la présente invention, la figure
l représente une vue éclatée d'un exemple préféré de réali-
sation d'un ensemble constitué par une aube de turbine à carapace en céramique, désignéede manière générale par 10, et qui est destinée à être fixée au moyeu du rotor d'une
turbine (non représentée) présentant sur son bord périphé-
rique plusieurs fentes destinées à recevoir les aubes.
L'aube à carapace en céramique 10 comprend un élément de base, désigné d'une manière générale par 12, un élément d'aubeen céramique 14, des cloisons ondulées et élastiques
16 et une calotte 18 L'élément de base 12 comprend lui-
même une plate-forme d'aube 20, à partir de la face infé-
rieure de laquelle s'étend un talon 22 destiné à être engagé
dans 1 'une des fentes ménagées dans le rotor de la turbine.
Dans l'exemple préféré de réalisation, l'élément de base 12 comprend de plus un évidement 24 délimité par une bordure 26 et un longeron ou noyau 28 qui s'étend du fond 30 de l'évidement 24 Le longeron 28 comprend une extrémité 32, une partie 34 adjacente au talon et des surfaces-externes 36 Dans l'exemple préféré de réalisation, le longeron 28 est d'un seul tenant avec le fond 30 Des conduits 37 et 3.7 ', traversant l'élément de base 12, délivrent des flux de fluide de refroidissement au niveau d- 'orifices de sortie
38 et 39 à proximité de la partie 34 adjacente au talon.
L'ensemble 10 comprend également un élément d'aube en céramique 14 qui présente une surface aérodynamique 40 conformée afin de donner le profil aérodynamique souhaité et cet élément 14 présente un canal 41 interne s'étendant sur toute l'envergure de l'aube et délimité par des surfaces internes * 42 Le canal interne 41 est conformé pour permettre à l'élément d'aube en céramique 14 de glisser aisément sur le longeron 28 et ce canal 41 est conformé pour délimiter un espace libre entre les surfaces externes 36 du longeron 28 et les surfaces internes 42 de l'élément d'aube en céramique 14 Le pied 44 d-e l'élément d'aube en céramique
14 est convenablement conformé pour s'adapter dans la bor-
dure 26 et pour permettre la mise en place d'un joint d'étanchéité-souple entre la bordure 26 et le pied 44 Le joint 45 est de préférence réalisé en alliage à base de cobalt ou de nickel ou en acier inoxydable et se trouve clairement représenté sur la figure 2 Par un tel agencement, l'élément d'aube en céramique 14 est dans une position écartée du fond 30 afin de délimiter un canal périphérique
46 autour de la partie 34 adjacente au talon.
En se référant à nouveau à la figure 1, l'ensemble constitué par l'aube et sa carapace en céramique comprend également des cloisons ondulées et élastiques 16, de préfé- rence réalisées en alliage métallique, en acier inoxydable, en super alliage à base de nickel ou dénommé "Haynes 25 ",
ces cloisons 16 faisant fonction de couches souples d'absorp-
tion des différences de dilatation thermique du longeron
28 et de l'élément d'aube en céramique 14 et également de.
moyen d'amortissement des vibrations et d'absorption des charges aérodynamiques sur l'élément d'aube en céramique
14 le long de toutes ses surfaces, y compris la surface aéro-
dynamique 40 et la surface interne 42, mais sans exclure
ses autres surfaces.
Comme cela apparaît au mieux sur les figures 4 à 6, les cloisons ondulées élastiques 16 forment des lignes de contactsalternés 50 et 52 s'étendant sur toute l'envergure de l'aube, le long des surfaces interne et externe 42 et 36 respectivement En-raison de tels contacts et grâce à leur élasticité, les cloisons ondulées et élastiques 16 amortissent les vibrations et facilitent la répartition des charges locales qui résultent des déplacements angulaires et/ou de translation de l'élément d'aube en céramique 14 par rapport
au longeron 28.
Les déplacements en translation s'effectuent principalement dans les directions indiquées par x et y sur
la figure 5, et le déplacement angulaire s'effectue essen-
tiellement autour d'un axe qui est perpendiculaire à ces directions Les cloisons ondulées et élastiques 16 délimitent également des ensembles contigus de passages juxtaposés, comme cela est bien représenté sur la figure 4, sur laquelle est représenté un premier ensemble de passages 54 qui sont adjacents à la surface externe 36 du longeron 28 et un second ensemble de passages 56 qui sont adjacents aux surfaces internes 42 de l'élément d'aube en céramique 14 Les premier
et second ensembles de passages 54 et 56 sont alimentés -
en écoulement de fluide de refroidissement par les canaux 37 et 37 ' et par le canal périphérique-46, bien que les passages 56 du second ensemble soient obturés, de sorte que le fluide de refroidissement ne s'écoule pas dans ces passages, comme cela sera décrit plus précisément ci-dessous.
En se référant à nouveau à la figure 1 et égale-
ment à la figure 3, les cloisons ondulées 16 comprennent également plusieurs pieds repliés 58 reliés à l'extrémité inférieure 60 des cloisons ondulées 16 Les pieds repliés 58 ne s'adaptent que partiellement à l'intérieur du canal périphérique 46 de sorte que les écoulements de fluide de refroidissement qui circulent dans ce dernier ne soient
pas coupés, comme on peut le constater sur la figure 3.
Les pieds repliés 58 sollicitent les cloisons ondulées 16 dans la position la plus élevée en direction de la calotte 18 Cet agencement assure le positionnement des cloisons ondulées 16 de sorte que l'équilibrage de l'ensemble du
rotor de la turbine est préservé.
En se référant à la figure 1, la calotte 18 est
liée à l'extrémité 32 du longeron 28 par des moyens conve-
nables bien connus dans ce domaine technique et cette calotte 18 comprend une surface d'appui 62 qui sert de butée pour l'élément d'aube en céramique 14, au niveau du bord 64, contre les mouvements centrifuges pendant la rotation de la turbine Lorsque le moyeu du rotor de la turbine est entraîné en rotation, l'élément d'aube en céramique 14 est appliqué à force contre la calotte 18, sous l'effet de la
force F, et la charge de traction est supportée par le lon-
geron 28 et par la calotte 18 Ainsi, l'élément d'aube en céramique 14 ne sera soumis qu'aux charges de compression,
auxquelles les matériaux céramiques résistent très bien.
Plusieurs gorges 66 sont ménagées dans la surface d'appui 62 de la calotte 18, et, comme cela est représenté sur la figure 6, chacune des gorges 66 est en communication avec un passage respectif du premier ensemble de passages 54 Par un tel agencement, chacun des écoulements de fluide de refroidissement qui traversent les passages 54 du premier
252994 T
jeu de passages peut sortir du passage correspondant par la gorge 66 et s'échapper finalement par l'intervalle 70 délimité entre la calotte 18 et une bordure de sommet 72 de l'élément d'aube en céramique 14 La bordure de sommet 72 sert également à protéger la calotte 18 des gaz chauds qui s'écoulent le long de l'élément d'aube en céramique 14 pendant la rotation de la turbine, comme on peut le constater en considérant la figure 3 Cependant, la bordure 72 pourrait être omise afin d'obtenir une surface d'appui 62 plus grande Dans ce cas, le fluide de refroidissement qui passe dans les gorges 66 maintient la calotte 18 à des
températures acceptables On comprend que les moyens permet-
tant au fluide de refroidissement de s'échapper du premier ensemble de passages 54 peuvent comprendre, dans une variante de réalisation, des gorges ménagées dans le bord
64 de l'élément en céramique 14.
Il est également préférable de disposer une couche de matériau souple 73 entre la surface d'appui 62 de la calotte 18 et l'élément d'aube en céramique 14, afin de
protéger le matériau céramique de nature fragile.
En se référant à présent aux figures 5 et 7, l'exemple de réalisation préféré comprend également des arêtes ondulées 74 le long des surfaces internes 42 de l'élément d'aube en céramique 14, dans une position qui est de préférence voisine de l'extrémité 32 Comme cela apparaît au mieux sur la figure 7, les arêtes ondulées 74 ont une forme complémentaire à celle des cloisons ondulées élastiques 16-et sont disposées par rapport à ces dernières de façon à s'engager dans celles-ci Par un tel agencement, le second ensemble de passages 56, qui est adjacent aux surfaces internes 42, se remplit de fluide stagnant en raison de l'obturation assurée par les arêtes ondulées 74 De la sorte l'élément d'aube en céramique 14 est thermiquement isolé des effets du fluide de refroidissement qui circule
dans le premier ensemble de passages 54.
On notera de plus-que les cloisons ondulées ont de préférence une courbure sinusoïdale qui est déformée il pendant l'assemblage afin de développer une condition de précharge élastique entre l'élément d 'aube en céramique 14 et le longeron 28 La précharge est particulièrement avantageuse car elle permet de précharger l'élément d'aube en céramique 14 contre les déformations dûes aux vibrations,
à la charge aérodynamique et à d'autres perturbations méca-
niques qui peuvent se produire le long des surfaces aérody-
namiques 40 En conséquence, l'élément d'aube en céramique 14 peut être réalisé avec des parois 76 qui sont plus fines que, celles qui devraient autrement être réalisées, en l'absence de précharge, tout en conservant une bonne capacité de résistance aux chocs Par la mise en pratique de la présente invention, l'élément d'aube en céramique 14 peut être aminci dans une mesure telle que l'élément 14 ressemble à une fine coque plutôt qu'à un corps à paroi Avec des parois minces 76, le gradient thermique au travers de ces
parois est minimum et le danger de défaillance dû aux con-
traintes thermiques dans l'élément d'aube en céramique 14
est réduit.
En se référant à nouveau à la figure 7, l'exemple préféré de réalisation comprend également des intervalles 78 délimités entre les cloisons ondulées 16 et les arêtes ondulées 74 de sorte que les cloisons ondulées peuvent fléchir et réaliser un amortissement au niveau des surfaces
d'appui des arêtes ondulées 74.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non
limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1 Aube à carapace en céramique destinée à être fixée au moyeu du rotor d'une turbine comprenant un disque
présentant plusieurs fentes conformées le long de la péri-
-phérie dudit disque afin de recevoir des aubes de turbine individuelles ( 10), de manière A constituer une turbomachine selon la revendication 1 du brevet principal, ladite aube à carapace en céramique ( 10) étant caractérisée en ce qu'elle comprend: un élément de base ( 12) comprenant des moyens ( 22) de fixation dudit élément de base ( 12) audit moyeu
du rotor de la turbine au niveau desdites fentes, une plate-
forme ( 20) fixée auxdits moyens de fixation ( 22), ladite plate-forme ( 20) présentant une bordure ( 26) délimitant
un évidement ( 24) dans ladite plate-forme ( 20) afin de rece-
voir le pied ( 44) d'un élément d'aube ( 14), ledit évidement ( 24) ayant un fond ( 30), et un longeron ( 28) étant fixé audit fond ( 30) de ladite plate-forme ( 20) et s'étendant à partir dudit fond ( 30), ledit longeron ( 28) présentant une partie ( 34) adjacente aux moyens de fixation ( 22), une extrémité ( 32) et des surfaces externes ( 36); un élément d'aube en céramique ( 14) comprenant un corps de forme aérodynamique présentant des surfaces internes ( 42) délimitant un canal interne ( 41) s'étendant sur toute l'envergure afin de recevoir ledit longeron ( 28), et une bordure délimitant un pied ( 44) destiné à venir en contact avec ladite bordure ( 26) dudit élément de base ( 12) ledit élément d'aube en céramique ( 14) étant positionné sur ledit longeron ( 28) de sorte que lesdites surfaces internes ( 42) sont au moins partiellement écartées desdites surfaces externes ( 36) dudit longeron ( 28) et de sorte que ledit élément d'aube en céramique ( 14) est écarté dudit fond ( 30) de ladite plate-forme ( 20) afin de délimiter un
canal périphérique ( 46) autour de ladite partie ( 34) adja-
cente aux moyens de fixation ( 22); une calotte ( 18) fixée à ladite extrémité ( 32) dudit longeron ( 28), ladite calotte ( 18) présentant au moins une surface d'appui ( 62) destinée à retenir ledit élément d'aube en céramique ( 14) en position sur ledit longeron
( 28);
au moins une cloison ondulée élastique ( 16) positionnée entre les surfaces internes ( 42) et externes( 36), et en contact avec lesdites surfaces, ladite cloison ondulée
élastique ( 16) délimitant des ensembles contigus de passa-
ges juxtaposés ( 54,56) situés entre ledit élément d'aube en céramique ( 14) et ledit longeron ( 28), lesdits ensembles de passages( 54,56) étant en communication avec ledit canal périphérique ( 46) et lesdits ensembles de passages( 54,56) comprenant un premier ensemble de passages ( 54) adjacent auxdites surfaces externes ( 36) dudit longeron ( 28) et un second ensemble de passages ( 56) adjacent auxdites surfaces internes ( 42) dudit élément d'aube en céramique ( 14); des moyens ( 37, 37 ', 38, 39) d'alimentation dudit canal périphérique ( 46) en fluide de refroidissement au niveau de ladite partie ( 34) adjacente aux moyens de fixation ( 22); et
des moyens ( 66) de sortie dudit fluide de re-
froidissement dudit premier ensemble de passages ( 54), au
niveau de ladite extrémité ( 32).
2 Aube à carapace en céramique destinée à être fixée à un moyeu de rotor d'une turbine que comprend une turbomachine selon la revendication 1 du brevet principal, ladite aube à carapace en céramique ( 10) étant caractérisée par le fait qu'elle comprend: un longeron ( 28) présentant un pied ( 34), une extrémité ( 32) et des surfaces externes ( 36); des moyens ( 22) de fixation dudit longeron ( 28) audit moyeu du rotor; un élément d'aube en céramique ( 14) comprenant un corps de forme aérodynamique ( 40) ayant des surfaces internes ( 42) délimitant un canal interne ( 41) s'étendant sur toute l'envergure afin de recevoir ledit longeron ( 28), ledit élément d'aube en céramique ( 14) étant positionné sur ledit longeron ( 28) de sorte que lesdites surfaces
252 47
internes ( 42) sont au moins partiellement écartées desdites surfaces externes ( 36) dudit longeron ( 28); une calotte ( 18) fixée à ladite extrémité ( 32) dudit longeron ( 28), ladite calotte présentant au moins une surface d'appui ( 62) destinée à retenir ledit élément d'aube en céramique ( 14) en position sur ledit longeron ( 28), et au moins une cloison ondulée élastique ( 16) disposée entre lesdites surfaces internes ( 42) et externes ( 36), et en contact avec ces surfaces, ladite cloison ondulée ( 16) délimitant des ensembles contigus de passages juxtaposés ( 54,56) situés entre ledit élément d'aube en
céramique ( 14) et ledit longeron ( 28).
3 Aube à carapace en céramique selon la revendi-
cation 2, caractérisée en ce que ladite aube ( 10) comprend de plus des moyens ( 37,37 ',38,39) d'alimentation dudit
premier ensemble de passages ( 54-) en fluide de refroidis-
sement, au niveau dudit pied ( 34), et des moyens ( 66) de sortie dudit fluide de refroidissement du premier ensemble de passages ( 54), au niveau de ladite extrémité
( 32).
4 Aube à carapace en céramique selon l'une des
revendications 1 et 3, caractérisée en ce que lesdits
moyens de sortie comprennent des moyens délimitant plusieurs gorges ( 66) dans ladite surface d'appui ( 62)
de ladite calotte ( 18).
Aube à carapace en céramique selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que ladite aube ( 10) comprend de plus des moyens ( 74) destinés à obturer les passages dudit second ensemble de passages ( 56) de sorte que des colonnes de fluide stagnant puissent être formées à
l'intérieur dudit second ensemble de passages ( 56).
6 Aube à carapace en céramique selon la revendi-
cation 5, caractérisée en ce que lesdits moyens d'obtura-
tion des passages dudit second ensemble de passages ( 56) comprennent des arêtes ondulées ( 74) le long desdites surfaces internes ( 42), lesdites arêtes ondulées ( 74) étant de forme et de position complémentaires par rapport à celles de ladite cloison élastique ndulée ( 16) afin de se fixer en position d'engagement dans celle-ci et d'obturer
lesdits passages du second ensemble ( 56) -
7 Aube à carapace en céramique selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que lesdites arêtes ondulées
( 74) sont voisines de ladite extrémité ( 32).
8 Aube à carapace en céramique selon l'une des
revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite aube
( 10) comprend de plus des moyens ( 58) sollicitant ladite cloison ondulée ( 16) dans la position la plus écartée en
direction de ladite calotte ( 18).
9 Aube à carapace en céramique selon la reven-
dication 8, caractérisée en ce que lesdits moyens sollicitant la cloison ondulée ( 16) sont constitués par plusieurs pieds repliés ( 58) qui s'étendent à partir de ladite cloison ondulée
( 16).
FR838311289A 1982-07-12 1983-07-06 Aube a carapace en ceramique destinee a l'equipement des aubages mobile et fixe de turbomachines Expired FR2529947B2 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/397,267 US4519745A (en) 1980-09-19 1982-07-12 Rotor blade and stator vane using ceramic shell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2529947A2 true FR2529947A2 (fr) 1984-01-13
FR2529947B2 FR2529947B2 (fr) 1989-03-24

Family

ID=23570504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR838311289A Expired FR2529947B2 (fr) 1982-07-12 1983-07-06 Aube a carapace en ceramique destinee a l'equipement des aubages mobile et fixe de turbomachines

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4519745A (fr)
JP (1) JPS5923001A (fr)
DE (1) DE3324755A1 (fr)
FR (1) FR2529947B2 (fr)
GB (1) GB2123489B (fr)
SE (1) SE8303907L (fr)

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3512008A1 (de) * 1985-04-02 1986-10-09 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Turbinenlaufschaufel, insbesondere fuer gasturbinentriebwerke
DE3521782A1 (de) * 1985-06-19 1987-01-02 Mtu Muenchen Gmbh Hybridschaufel aus metall und keramik zusammengesetzt
US4790721A (en) * 1988-04-25 1988-12-13 Rockwell International Corporation Blade assembly
US5667359A (en) * 1988-08-24 1997-09-16 United Technologies Corp. Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
JP2602929B2 (ja) * 1988-11-21 1997-04-23 株式会社東芝 ターボ機械の動翼構造
JP2693527B2 (ja) * 1988-11-21 1997-12-24 株式会社東芝 ターボ機械の動翼構造
US5145315A (en) * 1991-09-27 1992-09-08 Westinghouse Electric Corp. Gas turbine vane cooling air insert
GB9607578D0 (en) * 1996-04-12 1996-06-12 Rolls Royce Plc Turbine rotor blades
DE59905944D1 (de) * 1998-08-31 2003-07-17 Siemens Ag Turbinenschaufel
US6135715A (en) * 1999-07-29 2000-10-24 General Electric Company Tip insulated airfoil
US6260349B1 (en) 2000-03-17 2001-07-17 Kenneth F. Griffiths Multi-stage turbo-machines with specific blade dimension ratios
US6378287B2 (en) 2000-03-17 2002-04-30 Kenneth F. Griffiths Multi-stage turbomachine and design method
WO2002027145A2 (fr) * 2000-09-29 2002-04-04 Siemens Westinghouse Power Corporation Aube en composite ceramique avec sous-structure metallique
US6514046B1 (en) * 2000-09-29 2003-02-04 Siemens Westinghouse Power Corporation Ceramic composite vane with metallic substructure
US6709230B2 (en) * 2002-05-31 2004-03-23 Siemens Westinghouse Power Corporation Ceramic matrix composite gas turbine vane
US6648597B1 (en) 2002-05-31 2003-11-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Ceramic matrix composite turbine vane
US9068464B2 (en) * 2002-09-17 2015-06-30 Siemens Energy, Inc. Method of joining ceramic parts and articles so formed
US7093359B2 (en) 2002-09-17 2006-08-22 Siemens Westinghouse Power Corporation Composite structure formed by CMC-on-insulation process
US7080971B2 (en) * 2003-03-12 2006-07-25 Florida Turbine Technologies, Inc. Cooled turbine spar shell blade construction
EP1489264A1 (fr) * 2003-06-18 2004-12-22 Siemens Aktiengesellschaft Aube constituèe des modules
US7066717B2 (en) * 2004-04-22 2006-06-27 Siemens Power Generation, Inc. Ceramic matrix composite airfoil trailing edge arrangement
US7435058B2 (en) * 2005-01-18 2008-10-14 Siemens Power Generation, Inc. Ceramic matrix composite vane with chordwise stiffener
US7648336B2 (en) * 2006-01-03 2010-01-19 General Electric Company Apparatus and method for assembling a gas turbine stator
US7641440B2 (en) * 2006-08-31 2010-01-05 Siemens Energy, Inc. Cooling arrangement for CMC components with thermally conductive layer
US7713029B1 (en) 2007-03-28 2010-05-11 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with spar and shell construction
DE102007027465A1 (de) * 2007-06-14 2008-12-18 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenschaufel mit modularem Aufbau
US7993104B1 (en) 2007-12-21 2011-08-09 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade with spar and shell
US20100028133A1 (en) * 2008-07-30 2010-02-04 General Electric Company Turbomachine component damping structure and method of damping vibration of a turbomachine component
US8033790B2 (en) * 2008-09-26 2011-10-11 Siemens Energy, Inc. Multiple piece turbine engine airfoil with a structural spar
US8956105B2 (en) * 2008-12-31 2015-02-17 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Turbine vane for gas turbine engine
US8152468B2 (en) * 2009-03-13 2012-04-10 United Technologies Corporation Divoted airfoil baffle having aimed cooling holes
GB2468528B (en) 2009-03-13 2011-03-30 Rolls Royce Plc Vibration damper
US8256088B2 (en) * 2009-08-24 2012-09-04 Siemens Energy, Inc. Joining mechanism with stem tension and interlocked compression ring
US7955054B2 (en) * 2009-09-21 2011-06-07 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Internally damped blade
US8678764B1 (en) * 2009-10-27 2014-03-25 Florida Turbine Technologies, Inc. Tip cap for a turbine rotor blade
US9528382B2 (en) 2009-11-10 2016-12-27 General Electric Company Airfoil heat shield
US20110110772A1 (en) * 2009-11-11 2011-05-12 Arrell Douglas J Turbine Engine Components with Near Surface Cooling Channels and Methods of Making the Same
US8251658B1 (en) * 2009-12-08 2012-08-28 Florida Turbine Technologies, Inc. Tip cap for turbine rotor blade
US8740567B2 (en) 2010-07-26 2014-06-03 United Technologies Corporation Reverse cavity blade for a gas turbine engine
EP2426316A1 (fr) 2010-09-03 2012-03-07 Siemens Aktiengesellschaft Pale de turbine
JP5660883B2 (ja) * 2010-12-22 2015-01-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 蒸気タービンの静翼、蒸気タービン
US20120315139A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 General Electric Company Cooling flow control members for turbomachine buckets and method
US9726028B2 (en) * 2011-06-29 2017-08-08 Siemens Energy, Inc. Ductile alloys for sealing modular component interfaces
US9186757B2 (en) * 2012-05-09 2015-11-17 Siemens Energy, Inc. Method of providing a turbine blade tip repair
WO2014149116A2 (fr) * 2013-02-23 2014-09-25 Shuck Quinlan Y Composant de turbine à gaz
US10072503B2 (en) 2013-08-14 2018-09-11 Elwha Llc Dual element turbine blade
DE102013219774A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-02 MTU Aero Engines AG Schaufel für eine Gasturbine
US10329918B2 (en) * 2013-10-18 2019-06-25 United Technologies Corporation Multiple piece engine component
US20150292540A1 (en) * 2014-04-09 2015-10-15 Natel Energy, Inc. Wedge clamping system for beams
FR3023317B1 (fr) * 2014-07-04 2016-08-05 Snecma Procede de fabrication d'une aube bi-composant pour moteur a turbine a gaz et aube obtenue par un tel procede
US10731481B2 (en) * 2016-11-01 2020-08-04 Rolls-Royce Corporation Turbine blade with ceramic matrix composite material construction
US10408090B2 (en) * 2016-11-17 2019-09-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine article with panel retained by preloaded compliant member
US10392945B2 (en) * 2017-05-19 2019-08-27 General Electric Company Turbomachine cooling system
US10724380B2 (en) * 2017-08-07 2020-07-28 General Electric Company CMC blade with internal support
RU2740069C1 (ru) * 2017-12-01 2020-12-31 Сименс Энерджи, Инк. Впаянный теплопередающий элемент для охлаждаемых компонентов турбины
US11459899B2 (en) * 2018-03-23 2022-10-04 Raytheon Technologies Corporation Turbine component with a thin interior partition
US10519777B2 (en) * 2018-05-14 2019-12-31 General Electric Company Tip member for blade structure and related method to form turbomachine component
US11149568B2 (en) * 2018-12-20 2021-10-19 Rolls-Royce Plc Sliding ceramic matrix composite vane assembly for gas turbine engines
US11203947B2 (en) 2020-05-08 2021-12-21 Raytheon Technologies Corporation Airfoil having internally cooled wall with liner and shell
US20220090504A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 General Electric Company Rotor blade for a gas turbine engine having a metallic structural member and a composite fairing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR57426E (fr) * 1946-01-11 1953-01-28 Perfectionnements aux turbines à gaz
GB738656A (en) * 1952-07-26 1955-10-19 Power Jets Res & Dev Ltd Blades for compressors, turbines and like bladed fluid flow machines
FR2463849A1 (fr) * 1979-08-23 1981-02-27 Onera (Off Nat Aerospatiale) Perfectionnements apportes aux aubes tournantes de turbines a gaz, et aux turbines a gaz equipees de ces aubes
GB2084262A (en) * 1980-09-19 1982-04-07 Rockwell International Corp Improvements in rotary machines
GB2094895A (en) * 1981-03-16 1982-09-22 Mtu Muenchen Gmbh Turbine blade

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB602530A (en) * 1945-10-16 1948-05-28 Bristol Aeroplane Co Ltd Improvements in or relating to gas turbines
FR1007303A (fr) * 1949-08-24 1952-05-05 Perfectionnements aux aubes de rotors
US2787441A (en) * 1952-03-05 1957-04-02 Thompson Prod Inc Hollow turbine bucket
US2851216A (en) * 1954-01-13 1958-09-09 Schwarzkopf Dev Co Device adapted for respiration cooling and process of making same
US2994124A (en) * 1955-10-03 1961-08-01 Gen Electric Clad cermet body
GB1119392A (en) * 1966-06-03 1968-07-10 Rover Co Ltd Axial flow rotor for a turbine or the like
GB1187978A (en) * 1966-10-01 1970-04-15 Plessey Co Ltd Improvements in or relating to Gas-Turbine Rotors.
JPS54106714A (en) * 1978-02-08 1979-08-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Turbine vane
DE3003347A1 (de) * 1979-12-20 1981-06-25 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Gekuehlte wand

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR57426E (fr) * 1946-01-11 1953-01-28 Perfectionnements aux turbines à gaz
GB738656A (en) * 1952-07-26 1955-10-19 Power Jets Res & Dev Ltd Blades for compressors, turbines and like bladed fluid flow machines
FR2463849A1 (fr) * 1979-08-23 1981-02-27 Onera (Off Nat Aerospatiale) Perfectionnements apportes aux aubes tournantes de turbines a gaz, et aux turbines a gaz equipees de ces aubes
GB2084262A (en) * 1980-09-19 1982-04-07 Rockwell International Corp Improvements in rotary machines
GB2094895A (en) * 1981-03-16 1982-09-22 Mtu Muenchen Gmbh Turbine blade

Also Published As

Publication number Publication date
GB8318857D0 (en) 1983-08-10
SE8303907L (sv) 1984-01-13
FR2529947B2 (fr) 1989-03-24
JPS5923001A (ja) 1984-02-06
DE3324755A1 (de) 1984-01-12
US4519745A (en) 1985-05-28
GB2123489B (en) 1985-10-23
SE8303907D0 (sv) 1983-07-08
GB2123489A (en) 1984-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2529947A2 (fr) Aube a carapace en ceramique destinee a l'equipement des aubages mobile et fixe de turbomachines
EP3523507B1 (fr) Assemblage d'anneau mobile de turbine de turbomachine
CA2537672C (fr) Carter interne de turbomachine equipe d'un bouclier thermique
CA2732032C (fr) Dispositif amortisseur de vibrations pour attaches d'aubes de turbomachine, turbomachine et moteurs associes
CA2746249C (fr) Soufflante pour turbomachine comprenant un systeme d'equilibrage a trous borgnes de logement de masses, et turbomachine associee
CA2641963C (fr) Controle du jeu en sommet d'aubes dans une turbine haute-pression de turbomachine
EP3049637B1 (fr) Ensemble rotatif pour turbomachine
FR2617538A1 (fr) Structure de carenage d'aubes de turbine
FR3039207B1 (fr) Carter d'echappement d'une turbomachine a duree de vie augmentee
FR2574472A1 (fr) Dispositif de retention pour pale de rotor
FR3080145A1 (fr) Distributeur en cmc avec reprise d'effort par une pince etanche
CA2925438C (fr) Ensemble rotatif pour turbomachine
CA2861738C (fr) Support pour palier de section chaude de turbomoteur et turbomoteur associe
CA2882320A1 (fr) Rotor de turbine pour une turbomachine
CA2949597A1 (fr) Rotor de turbine pour un moteur a turbine a gaz
FR3027622A1 (fr) Aube de rotor a pilotage de jeu actif, ensemble tournant et son procede de fonctionnement
FR2490721A1 (fr) Turbomachine dont les aubages mobile et fixe sont proteges par une carapace en ceramique
FR3031136B1 (fr) Rotor de turbomachine a surfaces d'appui optimisees
FR2928962A1 (fr) Distributeur de turbine a pales creuses.
FR2577281A1 (fr) Carter de turbomachine associe a un dispositif pour ajuster le jeu entre aubes mobiles et carter
FR3078363A1 (fr) Anneau mobile d'etancheite
EP2986838B1 (fr) Tuyère tournante pour turbopropulseur d'aéronef à soufflante non carénée
EP3983650A1 (fr) Turbine de turbomachine a distributeur en cmc avec reprise d'effort
FR3119861A1 (fr) Dispositif de maintien en position d’un aubage de turbomachine
EP1221555A1 (fr) Stator de compresseur axial de turbine a gaz