FR2540938A1 - Turbine ring for a turbine machine - Google Patents
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- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
Abstract
Description
ANNEAU DE TURBINE D'UNE TURBOMACHINE
La présente invention concerne un anneau d'6tanchéité pour un rotor de turbine d'une turbomachine.TURBINE RING OF A TURBOMACHINE
The present invention relates to a sealing ring for a turbine rotor of a turbomachine.
On sait que les changements de régime des turbomachines, qui sont relativement fréquents lorsqu'il s'agit de moteurs aFronautiques, entraîneraient des variations importantes du jeu entre le rotor de chaque étage de la turbine et l'anneau, généralement métallique, qui l'entoure, Si des dispositions spéciales nfleataient pas prises pour maintenir ce jeu entre des limites prédéter- minées, et eaviter en particulier qu'il s'annule ou devienne négatif, ce qui pourrait provoquer l'endommagement des aubes du rotor. I1 est connu en particulier de régler en fonctionnement le jeu entre les aubes du rotor de chaque Otage d'une turbine et l'anneau métallique qui l'entoure, grâce à une ventilation sélective du carter de la turbine, des aubes et du disque du rotor, ainsi que de l'anneau de chaque étage. L'air de ventilation utilise à cet effet est généralement prélevé soit dans le compres- seur associe à la turbine, soit dans l'enceinte entourant le (ou les) tube A flamme de ladite turbomachine s cependant, dans les deux cas, un pourcentage non négligeable de la puissance de la turbine est ainsi utilisé pour assurer ce réglage du jeu.It is known that the changes in speed of turbomachines, which are relatively frequent in the case of afronautical engines, would cause significant variations in the clearance between the rotor of each stage of the turbine and the ring, generally metallic, which surrounds, If special measures were not taken to maintain this clearance between predetermined limits, and in particular to prevent it from canceling out or becoming negative, which could cause damage to the rotor blades. It is known in particular to regulate in operation the clearance between the blades of the rotor of each hostage of a turbine and the metal ring which surrounds it, by means of selective ventilation of the casing of the turbine, of the blades and of the disc of the rotor, as well as the ring of each stage. The ventilation air used for this purpose is generally taken either from the compressor associated with the turbine, or from the enclosure surrounding the flame tube (s) of said turbomachine s, however, in both cases, a percentage not negligible the power of the turbine is thus used to ensure this adjustment of the clearance.
La demande de brevet français 77 22513, déposée le 22 juillet 1977 par GENERAL ELECTRIC COMPANY, décrit une structure de virole de turbine à gaz, comprenant un écran thermique annulaire, formé essentiellement par des segments en matériau céramique, dont les bords amont et aval présentent des gorges, et un anneau métallique à section évidée, monts à l'intérieur du carter de la turbine, et portant des organes de support, adaptés pour s'engager dans les gorges des segments en céramique.French patent application 77 22513, filed on July 22, 1977 by GENERAL ELECTRIC COMPANY, describes a gas turbine shell structure, comprising an annular heat shield, formed essentially by segments of ceramic material, the upstream and downstream edges of which have grooves, and a metal ring with a hollow section, mounted inside the turbine casing, and carrying support members, adapted to engage in the grooves of the ceramic segments.
L'écran thermique annulaire qu'ils forment offre différents avantages : sa bonne résistance aux températures élevées permet, notamment, sinon de supprimer complètement tout refroidissement de la face externe dudit écran thermique, tout au moins de n'y consacrer qu'un faible débit d'air de ventilation.En contrepartie, les coefficients respectifs de dilatation thermique du matériau en céramique constituant l'écran thermique, et du métal constituant l'anneau à section évidée sont si différents que des dispositions particuliFres doivent être prises pouréviter que les différences de dilatation thermique ne se traduisent par l'apparition, dans les segments en matériau céramique, de contraintes importantes, fventuel- lement susceptibles d'en réduire la durée de vie ou d'en produire la rupture.The annular heat shield that they form offers various advantages: its good resistance to high temperatures makes it possible, in particular, if not to completely eliminate any cooling of the external face of said heat shield, at least to devote only a low flow rate to it In return, the respective coefficients of thermal expansion of the ceramic material constituting the heat shield, and of the metal constituting the hollow section ring are so different that special measures must be taken to avoid differences in thermal expansion does not result in the appearance, in the ceramic material segments, of significant stresses, possibly capable of reducing their service life or producing their rupture.
L'un des objectifs principaux de la présente invention réside dans la prise de dispoitions particulières pour compenser les différences de dilatation thermique entre les différents composants d'un anneau pour rotor de turbomachine, du type précédemment indique, c 'est--dire d'un anneau comprenant un écran thermique annulaire, forme essentiellement par des segments en matériau céramique, dont les bords amont et aval présentent des gorges, et un anneau métallique à section évidée, monté a l'intérieur du carter de la turbine, et portant des organes de support, adaptés pour s'engager dans les gorges des segments en céramique.One of the main objectives of the present invention lies in making special arrangements to compensate for the differences in thermal expansion between the various components of a ring for a turbomachine rotor, of the type previously indicated, that is to say of a ring comprising an annular heat shield, formed essentially by segments of ceramic material, the upstream and downstream edges of which have grooves, and a metal ring of hollow section, mounted inside the turbine casing, and carrying members support, adapted to engage in the grooves of the ceramic segments.
L'anneau pour rotor de turbine d'une turbomachine selon la présente invention est caractérisé en ce que des moyens élastiques sont associés à chaque segment en céramique de façon à exercer sur lui une force axifuge, appliquant ledit segment contre l'anneau métallique et/ou contre ses organes de support.The ring for the turbine rotor of a turbomachine according to the present invention is characterized in that elastic means are associated with each ceramic segment so as to exert an axifuge force on it, applying said segment against the metal ring and / or against its support members.
On comprend aisément que chaque segment en céramique est appliqué sur ses organes supports avec une force quasi constante, du fait que leurs déplacements radiaux sont petits vis-à-vis des possibilités de variation de longueur du ressort. Au statisme près du ressort on peut même dire que la force d'application des segments sur leurs organes de support est constante, ce qui ne serait pas le cas, et de loin, Si les segments étaient fixés sur l'anneau support sans interposition d'organes élastiques, par exemple par vis et boulons métalliques, du fait, notamment, des différences de coefficient de dilatation du matériau céramique et des boulons métalliques ou des organes de support.It is easily understood that each ceramic segment is applied to its support members with an almost constant force, because their radial movements are small vis-à-vis the possibilities of variation of the length of the spring. At droop near the spring we can even say that the force of application of the segments on their support members is constant, which would not be the case, and by far, If the segments were fixed on the support ring without interposition d 'elastic members, for example by metal screws and bolts, due, in particular, differences in the coefficient of expansion of the ceramic material and metal bolts or support members.
Dans une forme de réalisation préférée de l'anneau pour rotor de turbine selon la présente invention, les moyens élastiques associes à chaque segment comprennent un organe élastique, tel qu'un ressort hilicoidal, ou une lame de ressort convenablement conformée, qui est logé dans l'évidement intérieur de l'anneau métallique de façon à être comprimé entre sa paroi intérieure et au moins une saillie radiale de l'extrémité la plus extérieure d'une tige, qui traverse librement ladite paroi intérieure de l'anneau métallique, et dont l'extrémité la plus intérieure est solidaire de l'un des segments en céramique par exemple, la tige est celle d'une vis, dont la tête fraisée, de préférence à base en forme de calotte sphérique, est noyée dans un évidement, de préférence conique, aménagé dans la face intérieure du segment en céramique un écrou vissé sur l'extrémité de la vis serre une coupelle contre l'organe élastique t on comprend également qu'en vissant plus ou moins l'écrou sur la vis on peut régler la force axifuge que l'organe élastique, notamment le ressort hélicotdal, exerce sur le segment en céramique correspondant, par l'intermédiaire de ladite vis, ce qui permet d'adapter expérimentalement la force d'application des segments céramiques sur leurs organes de support.In a preferred embodiment of the ring for a turbine rotor according to the present invention, the elastic means associated with each segment comprise an elastic member, such as a coil spring, or a suitably shaped leaf spring, which is housed in the internal recess of the metal ring so as to be compressed between its internal wall and at least one radial projection from the outermost end of a rod, which freely crosses said internal wall of the metal ring, and whose the innermost end is integral with one of the ceramic segments for example, the rod is that of a screw, the countersunk head of which, preferably based on the shape of a spherical cap, is embedded in a recess, preferably conical, arranged in the inner face of the ceramic segment a nut screwed onto the end of the screw tightens a cup against the elastic member t it is also understood that by screwing the nut more or less on the screw it is possible to adjust the axifuge force that the elastic member, in particular the helical spring, exerts on the corresponding ceramic segment, by means of said screw, which makes it possible to experimentally adapt the force of application of the ceramic segments to their support.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, l'anneau métallique à section évidée est constitué, de façon connue en soi, par deux brides radiales épaisses, la première bride, constituant sa paroi aval, étant solidaire intérieurement du carter, tandis que la seconde bride, constituant sa paroi amont, est fixée intérieurement au carter de façon amovible, et est prolongée, en direction de la première bride, par une bride longitudinale plus mince, constituant la paroi intérieure de l'anneau ; en outre, des canaux de ventilation sont aménagés dans l'épaisseur de la seconde bride , selon la présente invention, les canaux de ventilation s'étendent depuis la face-extérieure de ladite seconde bride jusqu'à la face de la paroi intérieure de l'anneau, qui est tournée vers les segments de céramique. Cette ventilation directe des segments en céramique, et notamment de leurs faces extérieures respectives, tournées vers 1'anneau métallique, qui, lui-même, peut ne pas être ventilé inté -rieurement, est particulièrement économique, dans la mesure où ladite ventilation ne consomme qu'un débit d'air relativement faible, ce qui améliore d'autant le rendement global de l'ensemble de la turbine et de son compresseur.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the metal ring with a hollow section consists, in a manner known per se, of two thick radial flanges, the first flange, constituting its downstream wall, being integral internally with the casing, while that the second flange, constituting its upstream wall, is fixed internally to the casing in a removable manner, and is extended, in the direction of the first flange, by a thinner longitudinal flange, constituting the interior wall of the ring; in addition, ventilation channels are arranged in the thickness of the second flange, according to the present invention, the ventilation channels extend from the outer face of said second flange to the face of the inner wall of the 'ring, which faces the ceramic segments. This direct ventilation of the ceramic segments, and in particular of their respective external faces, facing the metal ring, which itself may not be ventilated internally, is particularly economical, insofar as said ventilation does not consume a relatively low air flow, which improves the overall efficiency of the entire turbine and its compressor.
Par ailleurs, cette forme de réalisation de l'invention offre la caractéristique avantageuse suivante : la première bride radiale, la ou les brides longitudinales qui en sont solidaires, les segments en céramique, et les moyens élastiques pour appliquer lesdits segments contre la bride longitudinale, forment un ensemble unitaire, qui peut être séparé du carter de la turbine en même temps que ladite première bride radiale, c'est-a-dire par exemple en démontant la rangée de boulons qui assure normalement sa fixation au carter de la turbine.Furthermore, this embodiment of the invention offers the following advantageous characteristic: the first radial flange, the longitudinal flange or flanges which are integral therewith, the ceramic segments, and the elastic means for applying said segments against the longitudinal flange, form a unitary assembly, which can be separated from the turbine casing at the same time as said first radial flange, that is to say for example by dismantling the row of bolts which normally ensures its fixing to the turbine casing.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé une forme de réalisation d'un anneau pour un rotor de turbine d'une turbomachine selon la présente invention.By way of example, an embodiment of a ring for a turbine rotor of a turbomachine according to the present invention has been described below and illustrated diagrammatically in the accompanying drawing.
La figure 1 est une vue partielle, en coupe par un plan
axial, d'un étage d'une turbine, muni d'un anneau de
rotor selon la présente invention.Figure 1 is a partial view, in section through a plane
axial, of a stage of a turbine, provided with a ring of
rotor according to the present invention.
La figure 2 est une vue partielle, en coupe suivant la
ligne II-II de la figure 1.Figure 2 is a partial view, in section along the
line II-II of figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III
III de la figure 2.Figure 3 is a sectional view along line III
III of Figure 2.
La figure 4 est une vue éclatée des différents compo
sants représentés en coupe axiale sur la figure 1.Figure 4 is an exploded view of the various components.
sants shown in axial section in Figure 1.
Sur les différentes figures du dessin annexé, on a désigné par 1A le rotor.d'un étage d'une turbine -dont est seule- ment représentée l'extrémité de 1'une des aubes- et par 3A la partie du carter de la turbine qui correspond au rotor 1A.Entre cette partie du carter 3A et le rotor 1A est disposé un anneau métallique à section évidée 5 qui, dans l'exemple de réalisation illustré, est constitué de la façon suivante : il est formé par une première bride 5v relativement épaisse, notamment plus épaisse que l'élément de carter 3A dont elle est solidaire, cette première bride 5v constituant la paroi radiale aval de l'anneau 5 ; en amont, celui-ci est délimité par une seconde bride radiale 5m dont l'épaisseur est voisine de celle de la premiere bride 5v et qui constitue l'autre paroi radiale de l'anneau 5 ; dans l'exemple de réalisation illustré, la seconde bride 5m est prolongée, du côté de son bord le plus extérieur, par une première bride longitudinale Sml qui est tournée vers l'amont et qui est appliquée contre la surface intérieure de la partie correspondante du carter 3A a laquelle ladite bride longitudinale 5ml est fixée de façon amovible, notamment par une rangée de boulons 4. La seconde bride radiale 5m est prolongée vers l'amont, en position radialement interne par rapport à la première bride 5ml par une seconde bride longitudinale 5m2 qui est destinée à être engagée dans une gorge annulaire également longitudinale, d'une pièce de raccordement au distributeur (non représenté) de l'étage considéré de la turbine.A peu près au même niveau que la seconde bride longitudinale 5m2, une troisième bride longitudinale se détache de la seconde bride radiale 5m en direction de l'aval, et elle s'étend jusqu'au niveau de la première bride radiale 5v avec laquelle elle coopère de façon à constituer la paroi intérieure 5i de l'anneau métallique 5, dont la paroi extérieure est constituée en quelque sorte par la partie correspondante du carter 3A.In the various figures of the appended drawing, 1A designates the rotor. Of a stage of a turbine - of which only the end of one of the blades is represented - and by 3A the part of the casing of the turbine which corresponds to the rotor 1A. Between this part of the casing 3A and the rotor 1A is disposed a metal ring with a hollow section 5 which, in the illustrated embodiment, is made up as follows: it is formed by a first flange 5v relatively thick, in particular thicker than the casing element 3A of which it is integral, this first flange 5v constituting the radial wall downstream of the ring 5; upstream, it is delimited by a second radial flange 5m whose thickness is close to that of the first flange 5v and which constitutes the other radial wall of the ring 5; in the illustrated embodiment, the second flange 5m is extended, on the side of its outermost edge, by a first longitudinal flange Sml which is turned upstream and which is applied against the interior surface of the corresponding part of the casing 3A to which said longitudinal flange 5ml is removably fixed, in particular by a row of bolts 4. The second radial flange 5m is extended upstream, in a radially internal position relative to the first flange 5ml by a second longitudinal flange 5m2 which is intended to be engaged in an annular groove also longitudinal, of a connecting piece to the distributor (not shown) of the stage considered of the turbine. About the same level as the second longitudinal flange 5m2, a third longitudinal flange detaches from the second radial flange 5m in the downstream direction, and it extends to the level of the first radial flange 5v with which it cooperates so as to const iterate the inner wall 5i of the metal ring 5, the outer wall of which is somehow formed by the corresponding part of the casing 3A.
D'autre part, les bords les plus intérieurs des deux brides radiales 5v et 5m sont prolongés, en direction de l'axe de la turbine, en position radialement intérieure par rapport à la bride longitudinale Si, par deux organes de support à section transversale sensiblement en L, formant notamment des brides longitudinales 5v3 et 5m3 respectivement, tournées l'une vers l'autre.On the other hand, the innermost edges of the two radial flanges 5v and 5m are extended, in the direction of the axis of the turbine, in a radially inner position relative to the longitudinal flange Si, by two support members with cross section. substantially L-shaped, in particular forming longitudinal flanges 5v3 and 5m3 respectively, facing one another.
A l'intérieur de l'anneau métallique 5 est disposé un écran thermique annulaire, qui est constitué par la juxtaposition, suivant leurs bords longitudinaux, de segments 6 en un matériau céramique approprié, comme visible sur la vue en coupe de la figure 2. Les différents segments en céramique 6 qui constituent l'écran thermique annulaire sont assujettis à l'anneau métallique 5 par les organes de support qu'il porte intérieurement, grâce notamment à l'engagement des brides longitudinales 5v3 et 5m3 dans des gorges 6v et 6m respectivement, qui sont aménagées dans les bords de chaque segment 6 qui sont tournés respectivement vers l'aval et vers l'amont (voir les figures 3 et 4). Bien entendu, les gorges 6v et 6m doivent avoir des sections transversales adaptées à celles des brides longitudinales 5v3 et 5m3 des organes de support.Inside the metal ring 5 is disposed an annular heat shield, which is constituted by the juxtaposition, along their longitudinal edges, of segments 6 of an appropriate ceramic material, as visible in the sectional view of FIG. 2. The different ceramic segments 6 which constitute the annular heat shield are subject to the metal ring 5 by the support members that it carries internally, thanks in particular to the engagement of the longitudinal flanges 5v3 and 5m3 in grooves 6v and 6m respectively, which are arranged in the edges of each segment 6 which are turned respectively downstream and upstream (see Figures 3 and 4). Of course, the grooves 6v and 6m must have cross sections adapted to those of the longitudinal flanges 5v3 and 5m3 of the support members.
Dans le plan radial passant par les bords longitudinaux jointifs, de deux segments en céramique 6 voisins l'un de l'autre, l'étanchéité est assurée par l'engagement d'une plaquette 7 dans des gorges 61, aménagées dans les bords longitudinaux, tournés l'un vers l'autre, des deux segments voisins 6 comme visible en particulier sur la vue en coupe de la figure 2. Dans la forme de réalisation considérée, on voit, en particulier sur les figures 3 et 4, que chaque plaquette d'étanchéité telle que 7 qui peut être constituée dans le même matériaù céramique que les segments 6, présente une section transversale de forme adaptée a celle des segments 6 en particulier dans l'exemple représenté une forme en X adaptée aux gorges 6v et 6m des bords aval et amont des segments 6.In the radial plane passing through the contiguous longitudinal edges, of two ceramic segments 6 adjacent to each other, the seal is ensured by the engagement of a plate 7 in grooves 61, arranged in the longitudinal edges , facing one another, of the two neighboring segments 6 as visible in particular in the sectional view of FIG. 2. In the embodiment considered, it can be seen, in particular in FIGS. 3 and 4, that each sealing plate such as 7 which can be made of the same ceramic material as the segments 6, has a cross section of shape adapted to that of the segments 6 in particular in the example shown an X shape adapted to the grooves 6v and 6m downstream and upstream edges of the segments 6.
A titre facultatif, une couche 8 d'un matériau abradable peut avoir été déposée sur les faces internes des différents segments en céramique 6, par un procédé connu quelconque, en utilisant par exemple un pistolet à flamme plasma, ou une spatule, ou encore par brasage. Optionally, a layer 8 of an abradable material may have been deposited on the internal faces of the various ceramic segments 6, by any known method, using for example a plasma flame gun, or a spatula, or even by soldering.
Des canaux de ventilation, tels que 9.(figure 1) sont aménagés dans l'épaisseur de la seconde bride radiale 5m près de sa bride longitudinale constituant la paroi intérieure 5i de l'anneau métallique 5 t selon la présente invention, ces canaux de ventilation 9 s'étendent depuis la face extérieure de la seconde bride radiale 5m au dessus de sa bride longitudinale 5m2 jusqu'à la face de la paroi intérieure 5i de l'anneau 5 qui est tournée vers les segments en céramique 6.D'autre part, dans la forme de réalisation considérée, les faces extérieures des segments en céramique 6 sont recouvertes par une bande métallique mince 10 par exemple en clinquant, les canaux de ventilation 9 débouchant dans l'étroit intervalle entre cette bande métallique 10 et la paroi intérieure Si de l'anneau métallique 5. Les canaux 9 assurent ainsi, d'une façon très simple, la ventilation-de la surface extérieure de l'cran thermique annulaire formé par les segments en céramique 6 et notamment de la bande de clinquant qui les recouvre extérieurement.Cette ventilation efficace ne laisse passer qu'un faible débit d'air compte tenu de la faible section des canaux de ventilation 9, sans qu'il en résulte des augmentations excessives de la température de l'anneau métallique 5 et notamment des déformations très importantes de ses différents composants et cela grâce à l'écran thermique constitué par les segments en céramique 6 et dont l'ensemble constitue un anneau quasi étanche interposé entre,- d'une part, les gaz très chauds circulant dans la turbine et, d'autre part, l'anneau métallique 5.Ventilation channels, such as 9. (FIG. 1) are arranged in the thickness of the second radial flange 5m near its longitudinal flange constituting the inner wall 5i of the metal ring 5 t according to the present invention, these channels of ventilation 9 extend from the outer face of the second radial flange 5m above its longitudinal flange 5m2 to the face of the inner wall 5i of the ring 5 which faces the ceramic segments 6.Other part, in the embodiment considered, the outer faces of the ceramic segments 6 are covered by a thin metal strip 10 for example by tinsel, the ventilation channels 9 opening in the narrow gap between this metal strip 10 and the inner wall If from the metal ring 5. The channels 9 thus ensure, in a very simple manner, the ventilation of the external surface of the annular thermal screen formed by the ceramic segments 6 and in particular of the strip of tinsel ant that covers them externally.This efficient ventilation allows only a low air flow rate, given the small cross-section of the ventilation channels 9, without this resulting in excessive increases in the temperature of the metal ring 5 and in particular very significant deformations of its various components, thanks to the heat shield formed by the ceramic segments 6, the assembly of which constitutes an almost sealed ring interposed between, - on the one hand, the very hot gases circulating in the turbine and, on the other hand, the metal ring 5.
Ce faible débit amené par les canaux 9 est prélevé par des moyens connus à une pression au moins légèrement supérieure à la pression régnant dans l'enceinte balayée par les aubes de la turbine 1A. Il a pour but d'empêcher les gaz de ladite enceinte de "remonter" vers la paroi Si. This low flow rate brought by the channels 9 is sampled by known means at a pressure at least slightly higher than the pressure prevailing in the enclosure swept by the blades of the turbine 1A. Its purpose is to prevent the gases from said enclosure from "rising" towards the wall Si.
notamment par des fuites éventuelles pouvant exister entre les brganes de support 5m3, 5v3 et les gorges correspondantes 6m3, 6v3 des segments cFramiques, puis dans le cas ou il y a un clinquant 10 entre ledit segment et les parois 5m et 5v.in particular by possible leaks which may exist between the support brganes 5m3, 5v3 and the corresponding grooves 6m3, 6v3 of the ceramic segments, then in the case where there is a foil 10 between said segment and the walls 5m and 5v.
Selon la présente invention, chaque segment en céramique 6 est traversé de préférence suivant son axe radial de symétrie, par un perçage 62 (figure 4) qui débouche respectivement sur ses faces intérieure et extérieure par deux évidements, coniques ou tronconiques, 6i et 6e (figures 1 et 4). Le perçage 6p est traversé par la tige 11 d'une vis dont la tête lit est noyée dans l'évidement 6i, ladite tête ayant de préférence une face extérieure plane, comme une vis à tête fraisée, mais une base en forme de calotte sphérique qui établit un contact avec la paroi de l'évidement tronconique 6i suivant une ligne bien définie sensi- blement circulaire.La tige 11 de la vis est traversée intérieurement de fins canaux lia (figure 4) débouchant à travers la tête lit et destinés à assurer-le refroidissement de la tête de vis lit par une circulation d'air. En variante, pour assurer le refroidissement, au lieu des canaux lla, on peut prévoir sur la tête de vis lit sur la face en contact avec les gaz chauds de la veine de circulation des gaz un revêtement du type zirconate de magnésium. La tige 11 de la vis traverse également un perçage 12 de la paroi intérieure 5i de l'anneau métallique 5 puiselle traverse radialement son évidement intérieur. Sur l'extrémité filetée de la tige 11 de la vis est vissé un écrou 13 qui, par l'intermédiaire d'une coupelle 13a, serre contre la paroi intérieure 5i de l'anneau métallique 5 un ressort hélicoïdal 14.Le degré de compression du ressort hélicoïdal 14 peut être ajusté.en vissant ou en dévissant l'écrou 13 et des moyens connus peuvent être prévus pour immobiliser celui-ci dans la position choisie.According to the present invention, each ceramic segment 6 is preferably crossed along its radial axis of symmetry, by a bore 62 (FIG. 4) which opens respectively on its inner and outer faces by two recesses, conical or frustoconical, 6i and 6e ( Figures 1 and 4). The bore 6p is traversed by the rod 11 of a screw whose head head is embedded in the recess 6i, said head preferably having a flat outer face, like a countersunk head screw, but a base in the form of a spherical cap which establishes contact with the wall of the frustoconical recess 6i along a well-defined substantially circular line. The rod 11 of the screw is internally traversed by fine channels 11a (FIG. 4) opening out through the head bed and intended to ensure -the cooling of the head of the bed screw by air circulation. As a variant, in order to ensure cooling, instead of the channels 11a, a coating of the magnesium zirconate type can be provided on the head of the bed screw on the face in contact with the hot gases of the gas circulation stream. The rod 11 of the screw also passes through a bore 12 of the internal wall 5i of the metal ring 5 then it radially crosses its internal recess. On the threaded end of the rod 11 of the screw is screwed a nut 13 which, by means of a cup 13a, clamps against the inner wall 5i of the metal ring 5 a helical spring 14.The degree of compression the coil spring 14 can be adjusted by screwing or unscrewing the nut 13 and known means can be provided to immobilize it in the chosen position.
Enfin une rondelle 5 enfilée sur la tige 11 de la vis est engagée dans l'évidement tronconique 6e de la face externe du segment en céramique 6, de maniée à être interposée entre la paroi dudit évidement extérieur 6e et la paroi intérieure 5i de l'anneau métallique 5.Dans la forme de réalisation considérée, il s'agit d'une rondelle épaisse dont la face tournée vers l'intérieur est de préférence en forme de calotte sphérique, de telle façon qu'elle fait contact avec la paroi de l'évidement tronconique 6e suivant une ligne bien déterminée, sensiblement circulaire, tandis que la face la plus extérieure de ladite rondelle 15 présente un épaulement cylindrique, engagé dans un évidement de forme -complémentaire aménagé dans la face de la paroi intérieure 5i qui est tournée vers l'axe de la turbine.Finally, a washer 5 threaded on the rod 11 of the screw is engaged in the frustoconical recess 6e of the external face of the ceramic segment 6, so as to be interposed between the wall of said external recess 6e and the internal wall 5i of the metal ring 5. In the embodiment considered, it is a thick washer whose face facing inward is preferably in the form of a spherical cap, so that it makes contact with the wall of the 'tapered recess 6e along a well-defined line, substantially circular, while the outermost face of said washer 15 has a cylindrical shoulder, engaged in a recess of -complementary shape arranged in the face of the inner wall 5i which is turned towards the axis of the turbine.
Le ressort 14, comprimé entre la paroi intérieure 5i et la coupelle 13a exerce donc, sur la vis-écrou 11-13, une force axifuge qui est transmise à la face intérieure du segment en céramique correspondant 6 par la tige 11 de la vis et sa tête lit de façon à appliquer ledit segment 6 contre ses organes de support, notamment contre leurs brides longitudinales 5v3 et 5m3. Bien entendu, selon notamment les tolérances dimensionnelles des segments en céramique 6, et de leurs organes de support 5m3, 5v3, la force axifuge exercée par le ressort 14 peut aussi avoir pour effet d'appliquer la face la plus extérieure de chaque segment en céramique 6, ou plus précisément la bande de clinquant 10 qui la recouvre, contre la paroi intérieure 5i de l'anneau 5.The spring 14, compressed between the internal wall 5i and the cup 13a therefore exerts, on the screw-nut 11-13, an axifuge force which is transmitted to the internal face of the corresponding ceramic segment 6 by the rod 11 of the screw and its head reads so as to apply said segment 6 against its support members, in particular against their longitudinal flanges 5v3 and 5m3. Of course, according in particular to the dimensional tolerances of the ceramic segments 6, and of their support members 5m3, 5v3, the axial force exerted by the spring 14 can also have the effect of applying the outermost face of each ceramic segment 6, or more precisely the foil strip 10 which covers it, against the inner wall 5i of the ring 5.
La forme de réalisation précédemment décrite de l'anneau de rotor de turbine selon la présente invention offre notamment la particularité avantageuse suivante : la première bride radiale 5m ainsi que les différentes brides longitudinales qui en sont solidaires, les segments en céramique 6 ainsi que leurs plaquettes d'étanchéité 7, et les différents composants 11 à 15 qui appliquent lesdits segments 6 contre la bride longitudinale Si, forment un ensemble unitaire ou selon l'expression habituelle, submodulaire t ce dernier peut être séparé du carter 3A de la turbine en même temps que la première bride radiale 5m simplement en démontant les boulons 4.Cette disposition selon la présente invention facilite la maintenance de l'anneau de rotor, et notamment le renouvellement de la couche 8 de matériau abradable, ainsi que le réajustement de la tension des ressorts comprimés 14 à l'aide des écrous 13, qui devient éventuellement nécessaire après une certaine durée de fonctionnement de la turbine, et qui du reste peut se faire le cas échéant sans démontage de l'ensemble sub-modulaire précédemment décrit, par des trous percés en regard de chaque écrou 13, comme repré- senté sur la figure 1.The previously described embodiment of the turbine rotor ring according to the present invention offers in particular the following advantageous characteristic: the first radial flange 5m as well as the various longitudinal flanges which are integral therewith, the ceramic segments 6 as well as their plates seal 7, and the various components 11 to 15 which apply said segments 6 against the longitudinal flange Si, form a unitary assembly or, according to the usual expression, submodular t the latter can be separated from the casing 3A of the turbine at the same time that the first radial flange 5m simply by dismantling the bolts 4. This arrangement according to the present invention facilitates the maintenance of the rotor ring, and in particular the renewal of the layer 8 of abradable material, as well as the readjustment of the spring tension tablets 14 using the nuts 13, which may become necessary after a certain period of operation of the turbi ne, and which, moreover, can be done if necessary without dismantling the sub-modular assembly previously described, by holes drilled opposite each nut 13, as shown in FIG. 1.
La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite : elle englobe toutes ses variantes. La bande métallique mince 10, notamment de clinquant, est facultative ; la seconde bride radiale 5m pourrait être également solidaire du carter 3A, comme la première bride radiale 5v, ou bien cette dernière pourrait être aussi montée de façon amovible sur le carter 3A. Dans ce dernier cas, la paroi intérieure 5i de l'anneau 5 pourrait être d'une seule pièce avec les deux brides radiales 5m et 5v. Les moyens propres à assurer l'étanchéité radiale de l'écran thermique annulaire, notamment les plaquettes d'étanchéité 7, sont matières à option, notamment en ce qui concerne leur forme et le matériau qui les cons titue, qui pourrait être métallique.L'évidement tronconique 6e de la face extérieure de chaque segment en céramique 6 est facultatif ; sa suppression entraînerait évidemment celle de la rondelle 15, dont la forme, lorsqu'elle existe, est d'ailleurs matière a option. The present invention is not limited to the embodiment described above: it encompasses all of its variants. The thin metal strip 10, in particular of foil, is optional; the second radial flange 5m could also be integral with the casing 3A, like the first radial flange 5v, or else the latter could also be removably mounted on the casing 3A. In the latter case, the inner wall 5i of the ring 5 could be in one piece with the two radial flanges 5m and 5v. The means suitable for ensuring the radial sealing of the annular heat shield, in particular the sealing plates 7, are optional materials, in particular as regards their shape and the material which constitutes them, which could be metallic. 'tapered recess 6e of the outer face of each ceramic segment 6 is optional; its removal would obviously entail that of the washer 15, the shape of which, when it exists, is moreover a matter of option.
La vis ll-llt pourrait être remplacée par une tige filetée, dont une extrémité aurait été emprisonnée dans le segment en céramique 6 correspondant, lors de sa fabrication par moulage. Le ressort hélicoïdal 14 pourrait être remplacé par une lame de ressort repliée par exemple en JL, dont les deux pattes repliées prendraient appui sur la paroi intérieure 5i de l'anneau 5, et dont le sommet serait pourvu d'un trou de passage pour la tige 11 de la vis ou du tirant équivalent. Bien entendu, l'extrémité de la tige 11 de la vis, ou du tirant équivalent, pourrait être accouplée avec le ressort hélicoldal 14 ou avec la lame du ressort repliée équivalente, par tous moyens appropriés, excluant éventuellement la possibilité de réglage par l'écrou 13.Bien entendu, le ressort 14 ou l'organe élastique équivalent travaillant à la compression et placé dans.l'évidement intérieur de l'anneau 5, pourrait être remplacé par un organe élastique travaillant à l'extension, par exemple une lame de ressort, qui serait placée à l'extérieur de l'anneau métallique 5, et interposée entre sa paroi intérieure Si d'une part, et la face extérieure du segment correspondant en ceramique 6 d'autre part. I1 pourrait s'agir par exemple d'une rondelle-élas- tique dont le bord extérieur serait assujetti à la la.paroi intérieure Si, par exemple par soudage, tandis que son bord intérieur serait accouplé au segment 6 par l'intermédiaire d'une tige ayant son extrémité la plus inté-.The screw ll-llt could be replaced by a threaded rod, one end of which would have been trapped in the corresponding ceramic segment 6, during its manufacture by molding. The coil spring 14 could be replaced by a spring leaf folded for example in JL, the two folded legs of which would bear on the inner wall 5i of the ring 5, and the top of which would be provided with a through hole for the rod 11 of the screw or equivalent tie rod. Of course, the end of the rod 11 of the screw, or of the equivalent tie rod, could be coupled with the helical spring 14 or with the equivalent folded spring leaf, by any suitable means, possibly excluding the possibility of adjustment by the nut 13. Of course, the spring 14 or the equivalent elastic member working in compression and placed in the interior recess of the ring 5, could be replaced by an elastic member working in the extension, for example a blade spring, which would be placed outside the metal ring 5, and interposed between its inner wall Si on the one hand, and the outer face of the corresponding ceramic segment 6 on the other hand. It could be for example an elastic washer whose outer edge would be subject to the inner wall. If, for example by welding, while its inner edge would be coupled to segment 6 by means of a rod having its innermost end.
rieure, solidaire dudit segment 6. superior, integral with said segment 6.
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