FR2557205A1

FR2557205A1 - Rotor avec refroidissement a double passe des talons des aubes

Info

Publication number: FR2557205A1
Application number: FR8419765A
Authority: FR
Inventors: Thomas George Johnson
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1985-06-28
Also published as: FR2557205B1; GB2151714A; JPS60156904A; DE3444588A1; DK599284D0; DK599284A; GB2151714B; BE901367A; YU217684A; KR850004512A; NL8403846A; CH667897A5; IL73765A; GB8431267D0; IL73765A0; CA1198986A; GR82529B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ROTOR AVEC REFROIDISSEMENT A DOUBLE PASSE DES TALONS DES AUBES. DANS UN ROTOR DE TURBINE, DES RAINURES 46 MENAGEES AUTOUR DE LA PERIPHERIE DU DISQUE DE ROTOR COOPERENT AVEC LES TALONS D'AUBES 40 QUI Y SONT DISPOSES, AFIN DE DEFINIR DEUX PASSAGES D'AIR DE REFROIDISSEMENT 55, 208 EN TRAVERS DE CHAQUE RAINURE. CES PASSAGES 55, 208 SONT DANS UNE RELATION MUTUELLE D'ECOULEMENT EN SERIE. L'AIR DE REFROIDISSEMENT PROVENANT D'UN ENDROIT SITUE EN AMONT DU ROTOR 34 EST ACHEMINE DANS UN PASSAGE 55 DE CHAQUE RAINURE 46, POUR Y REFLUER ENSUITE EN TRAVERS DE CELLE-CI. LA MEME MASSE D'AIR EST ALORS DIRIGEE DANS L'ENTREE DE L'AUTRE PASSAGE 208 POUR REFROIDIR DAVANTAGE LES TALONS D'AUBES 40 ET LES PATTES DE DISQUE 47. L'INVENTION EST UTILISEE POUR REFROIDIR LES AUBES DANS LA SECTION DE TURBINE CHAUDE D'UN MOTEUR A TURBINE A GAZ.

Description

Rotor avec refroidissement à double passe des

talons des aubes.

La présente invention concerne des rotors de moteurs à turbine à gaz et, plus particulièrement, le refroidissement des talons des aubes et du disque

de rotor.

Dans la section de turbine chaude d'un moteur à turbine à gaz, il est nécessaire que les talons des aubes de la turbine, ainsi que le rebord actif du

disque de turbine et les pattes du disque soient re-

froidis au cours du fonctionnement du moteur. Ce re-

froidissement a été spécifiquement réalisé en faisant

passer de l'air de refroidissement en travers du dis-

que via des passages axiaux ménagés dans la rainure du talon de l'aube entre l'extrémité intérieure de ce talon et le rebord actif du disque. Le flux d'air de refroidissement passe une fois à travers la rainure

dans une direction orientée vers l'aval et il se dé-

charge dans un compartiment situé sur le côté d'aval

du disque.

Il est également courant que les surfaces por-

tantes des aubes d'une turbine d'un moteur à turbine à gaz soient "creuses", c'est-à-dire qu'elles renferment

des passages et/ou des compartiments permettant l'écou-

lement d'air de refroidissement au travers dans le but de maintenir la température des surfaces portantes en dessous d'un niveau prédéterminé. Il est connu, dans la technique antérieure, de doser une partie de l'air de refroidissement s'écoulant depuis un point situé en amont du disque jusque dans les surfaces portantes

creuses via des passages s'étendant radialement à tra-

vers la partie élargie du rebord du disque. Ces pas-

sages de dosage communiquent avec des canaux s'éten-

dant radialement à travers les talons des aubes et qui

desservent les surfaces portantes creuses.

Dans une turbine à deux étages, les deux

étages sont refroidis en utilisant l'air de refroidis-

sement provenant d'un compartiment situé en amont du disque du premier étage. L'air de refroidissement pour les aubes et le rebord du disque du second étage est acheminé de ce compartiment d'amont, via des trous axiaux pratiqués dans le premier disque, à l'intérieur d'un compartiment intermédiaire formé entre les disques

des premier et second étages. L'air de refroidisse-

ment passe ensuite, par exemple, du compartiment in-

termédiaire dans les surfaces portantes creuses du

rotor du second étage via des passages de dosage s'éten-

dant pratiquement radialement à travers la partie élar-

gie du rebord du disque. Ces passages de dosage commu-

niquent avec des canaux s'etendant à travers les ta-

lons des aubes et qui desservent les surfaces portantes creuses. Il est souhaitable de réduire au minimum le

débit d'air de refroidissement nécessaire pour mainte-

nir les pièces à des températures opératoires accepta-

bles, étant donné qu'il en résulte une amélioration du rendement du moteur. Il est également souhaitable d'éviter de percer des trous dans les disques, étant donne que ces trous affaiblissent le disque et limitent

sa durée de vie.

Un objet de la présente invention est de ré-

duire le débit d'air de refroidissement nécessaire pour maintenir les pattes du disque de rotor et les talons des aubes du rotor d'un moteur à turbine à gaz

dans des limites de température opératoire acceptables.

Suivant la présente invention, un disque de

rotor de turbine coopère avec les talons d'aubes dis-

posés dans des rainures espacées autour du rebord du disque en vue de définir une paire de passages d'air de refroidissement à travers chaque rainure du disque,

ces passages étant dans une relation mutuelle d'écoule-

ment en série, de telle sorte que l'air de refroidis-

sement s'écoule dans une direction orientée vers l'aval

à travers un des passages et, ensuite, dans et à tra-

vers l'autre passage dans la direction opposée.

Dans la technique antérieure, après un passa-

ge à travers la rainure dans la direction orientée vers l'aval, l'air de refroidissement possédait encore une capacité de refroidissement excédentaire qui était

pratiquement inutilisée. Suivant la présente inven-

tion, cet air relativement froid est à nouveau acheminé à travers la rainure dans une direction orientée vers l'amont. Comparativement à la technique antérieure, le système de refroidissement de la présente invention nécessite un débit massique d'air de refroidissement

inférieur de 26%.

Dans une forme de réalisation préférée, la première passe d'air de refroidissement à travers la rainure a lieu via un premier passage formé entre l'extrémité intérieure du talon de l'aube et la base de la rainure, en l'occurrence, le rebord actif du

disque. Des passages radiaux ménagés à travers le ta-

lon de l'aube pour acheminer l'air de refroidissement dans les surfaces portantes creuses solidaires de ce talon, intersectent le premier passage. Une partie

de l'air de refroidissement traversant le premier pas-

sage est déviée dans la surface portante.

Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres

apparaîtront plus clairement à la lumière de la des-

cription détaillée ci-après de formes de réalisation préférées telles qu'elles sont illustrées dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe simplifiée de la section de turbine d'un moteur à turbine à gaz auquel sont incorporées les caractéristiques de la présente invention;

la figure 2 est une vue en coupe prise géné-

ralement suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe prise géné- ralement suivant la ligne 3-3 de la figure 1;

la figure 4 est une vue en coupe prise géné-

ralement suivant la ligne 4-4 de la figure 1;

la figure 5 est une vue en perspective, géné-

ralement de l'arrière, d'un segment du dispositif de retenue annulaire arrière d'aubes pour le rotor du premier étage de la turbine;

la figure 6 est une vue en coupe partielle-

ment élaguée prise généralement suivant la ligne 6-6 de la figure 3; et

la figure 7 est une vue en coupe prise géné-

ralement suivant la ligne 7-7 de la figure 6.

En guise d'exemple d'une forme de réalisa-

tion de la présente invention, on considérera la par-

tie d'un moteur à turbine à gaz que constitue la sec-

tion de turbine, celle-ci étant représentée d'une ma-

nière générale par le chiffre de référence 10 en fi-

gure 1. Seuls les deux premiers étages sont représen-

tés. L'assemblage de rotor du premier étage est dési-

gné d'une manière générale par le chiffre de réfé-

rence 12. L'assemblage de rotor du second étage est

désigné d'une manière générale par le chiffre de réfé-

rence 14.

Le premier assemblage de rotor 12 comprend un disque 16 comportant plusieurs aubes 18 espacées

circonférentiellement autour de sa périphérie. Cha-

cune de ces aubes mobiles 18 comprend un talon 22 et une surface portante 20 de laquelle est solidaire un pied 25. En se référant également à la figure 2, le talon 22 comporte une extrémité en forme de sapin 24 disposée dans une rainure également en forme de sapin

26 qui s'étend axialement à travers le disque 16 de-

puis la face avant 28 jusqu'à la face arrière 30 de ce dernier. Les rainures 26 sont formées entre ce que l'on appellera ci-après des pattes de disque 32.

Des passages d'air de refroidissement s'étendant axia-

lement 35 sont formés entre la surface intérieure en bout 37 de l'extrémité de talon 24 et le rebord actif 39 du disque 16. Ces passages 35 sont destinés à

acheminer l'air de refroidissement à travers les rai-

nures 26 depuis un espace annulaire avant 31 ménagé à l'avant du disque 16 jusque dans un espace annulaire arrière 33 ménagé à l'arrière de ce dernier dans le

but de refroidir les extrémités 24 des talons des au-

bes mobiles, les pattes de disque 32, ainsi que le re-

bord actif 39 du disque 16. Une partie de l'air de refroidissement s'écoulant à travers les passages 35 est déviée dans des compartiments ou des passages d'air de refroidissement 23 définis à l'intérieur

des surfaces portantes 20, via des canaux 27 traver-

sant les extrémités 24 des talons des aubes mobiles.

Les canaux 27 comportent des entrées 29 qui communi-

quent directement avec les passages 35 traversant les

rainures 26.

Le second assemblage de rotor 14 comprend un

disque 34 comportant plusieurs aubes 36 espacées cir-

conférentiellement autour de sa périphérie. Comme le montrent plus clairement les figures 1 et 3, chacune de ces aubes mobiles 36 comprend un talon 40 et une surface portante 38 de laquelle est solidaire un pied 42. Le talon 40 comporte une extrémité en forme de

sapin 44 disposée dans des rainures également en for-

me de sapin 46 définie entre des pattes de disque 47.

Les rainures 46 s'étendent axialement à travers le

disque 34 depuis la face avant 48 jusqu'à la face ar-

rière 50 de ce dernier. La surface intérieure en

bout dirigée radialement vers l'intérieur 51 de cha-

que extrémité de talon 44 est espacée radialement de la surface inférieure dirigée radialement vers l'extérieur 53 de la rainure 46, laquelle constitue également le rebord actif du disque 34. Un premier

passage d'air de refroidissement s'étendant axiale-

ment 55 est ainsi défini entre les deux surfaces pré-

citées pour acheminer l'air de refroidissement à

travers la rainure 46 du disque depuis un comparti-

ment, en l'occurrence, le compartiment 66 ménagé à l'avant du disque 34, jusqu'à un espace annulaire 57 ménagé à l'arrière de ce dernier. D'autres aspects

de la configuration de refroidissement pour les au-

bes mobiles et le disque du second étage seront dé-

crits ci-après.

Les disques 16, 34 sont solidarisés à un assemblage d'arbre 52 du moteur à l'intervention d'un organe support annulaire 54 qui est claveté à cet assemblage d'arbre 52 comme indiqué en 56. Plus spécifiquement, le disque 16 comprend un bras support

cylindrique à bride 58, tandis que le disque 34 com-

prend un bras support cylindrique à bride 60. Ces bras à bride 58, 60 sont fixés à l'organe support 54

par des moyens appropriés tels que plusieurs assem-

blages d'écrous et de boulons 62.

Une entretoise annulaire 64 est disposée ra-

dialement vers l'extérieur des bras supports à bride 58, 60 et s'étend axialement entre la face arrière 30 du disque de premier étage 16 et la face avant 48 du

disque de second étage 34 en définissant un comparti-

ment annulaire intermédiaire d'air de refroidissement

66 situé radialement vers l'extérieur des bras sup-

ports et qui s'étend axialement entre la face arrière

30 et la face avant 48. L'extrémité avant 68 de l'en-

tretoise 64 comporte une surface cylindrique dirigée radialement vers l'extérieur 70 qui vient s'engager

sur une surface cylindrique correspondante diri-

gée radialement vers l'intérieur 72 de la face arriè-

re 30. Dans la surface cylindrique 70, sont prati-

quées plusieurs découpes ou échancrures espacées cir-

conférentiellement 71 (voir figure 4) s'étendant axia-

lement en travers de cette surface en vue de doser un flux d'air de refroidissement de l'espace arrière

d'air de refroidissement 33 dans le compartiment in-

termédiaire 66, ainsi qu'on l'expliquera ci-après

plus en détail. De la même manière, l'extrémité arriè-

re 74 de l'entretoise 64 comporte une surface cylin-

drique dirigée radialement vers l'extérieur 76 qui

vient s'engager sur une surface cylindrique correspon-

dante dirigée radialement vers l'intérieur 78 de la

face avant 48 du disque 34. L'entretoise 64 est ain-

si supportée radialement par les disques 16, 34 en

tournant avec ces derniers. Plusieurs rainures radia-

les espacées circonférentiellement 75 ménagées dans l'extrémité arrière 74 sont alignées avec plusieurs rainures radiales espacées circonférentiellement 77 ménagées dans la face avant 48 du disque 34 en vue de

former des passages pour l'écoulement d'air de refroi-

dissement du compartiment 66 dans et à travers les premiers passages d'air de refroidissement 55 définis

à l'intérieur des rainures de talons d'aubes 46.

Dans cette forme de réalisation, l'entretoise 64 comporte plusieurs éléments en lame de couteau 80 qui s'étendent radialement vers l'extérieur et sont étroitement espacés d'un plat d'étanchéité annulaire fixe 82. Ce plat d'étanchéité 82 est supporté, à

l'intervention d'une structure appropriée, par les ex-

trémités intérieures 84 de plusieurs aubes fixes es-

pacées circonférentiellement 86 disposées entre les surfaces portantes 20, 38 des aubes des rotors des premier et second étages, respectivement. Les aubes fixes 86 sont supportées par un carter extérieur 88

du moteur.

A la face avant 28 du disque 16, est fixée

une plaque de retenue annulaire 90 pour les aubes mo-

biles. Plus spécifiquement, l'extrémité intérieure radiale 92 de cette plaque 90 comprend une bride

axiale 94 comportant une surface cylindrique 96 diri-

gée radialement vers l'extérieur. La face avant 28 du disque 16 comprend une bride axiale 98 comportant une surface cylindrique 100 dirigée radialement vers

l'intérieur. La surface 96 est appariée avec la sur-

face 100 pour orienter et supporter la plaque 90 ra-

dialement par rapport au disque 16. La plaque 90 est serrée axialement en place par une bague fendue 101

et un support de joint d'étanchéité annulaire inté-

rieur 102 qui est boulonné à une bride s'étendant ra-

dialement vers l'intérieur 104 du disque 16, en l'oc-

rence, par des boulons 106. Le support de joint d'étanchéité 102 comprend plusieurs éléments en lame de couteau classiques 108 qui s'étendent radialement

vers l'extérieur et qui sont dans une relation d'étan-

- chéité avec un plat d'étanchéité annulaire fixe 110 assujetti à une structure fixe désignée d'une manière

générale par le chiffre de référence 112.

La plaque 90 comprend également un support de joint d'étanchéité cylindrique axial 114 qui en est solidaire et qui comporte plusieurs éléments en lame de couteau classiques 116 s'étendant radialement vers l'extérieur. Ces éléments en lame de couteau 116 sont dans une relation d'étanchéité avec un plat

d'étanchéité annulaire fixe 118 assujetti à la struc-

ture fixe 112. Cette structure fixe 112 coopère avec

les aubes fixes 120 d'un étage disposées dans le par-

cours des gaz en amont des aubes mobiles 20. Les aubes fixes 120 sont assujetties au carter extérieur

88 du moteur par un moyen approprié.

La plaque.90 comprend en outre une partie tronconique 126 s'étendant radialement vers l'exté-

rieur en direction de l'aval. Cette partie tronconi-

que 126 comporte une extrémité extérieure radiale 128.

Cette extrémité 128 comporte une surface annulaire dirigée axialement vers l'aval 61 qui entre en contact avec la face avant 28 du disque 16 et les extrémités de talons d'aubes mobiles en forme de sapin 24. En se référant à la figure 1, les supports de joints d'étanchéité 102, 114, la plaque 90 et la structure

fixe 112 définissent un compartiment annulaire inté-

rieur 122 qui est alimenté en air de refroidissement

à partir de plusieurs tuyères espacées circonféren-

tiellement 124. Entre ses extrémités intérieure et extérieure 92, 128, la plaque 90 est écartée de la face avant 28 du disque en définissant ainsi l'espace annulaire d'air de refroidissement 31 qui, via de grands trous 132 pratiqués dans la plaque 90, est en

communication d'écoulement de fluide avec le compar-

timent 122 dont il constitue en fait une partie. Les éléments en lame de couteau 116, ainsi qu'un joint

d'étanchéité métallique 134 intercalé entre l'extré-

mité 128 de la plaque et la face 28 du disque empê-

chent les fuites dirigées radialement vers l'exté-

rieur des compartiments 122, 31 dans un espace de gaz

extérieur 136.

A la face arrière 30 du premier disque 16, sont fixés plusieurs segments de retenue d'aubes 138 disposés circonférentiellement autour de l'axe du moteur. Un de ces segments de retenue d'aubes 138 est illustré en perspective en figure 5. Chaque segment 138 comporte des surfaces en bout dirigées dans des directions opposées 140, 142. Les surfaces en bout entrent en contact avec les surfaces en bout 142

de segments adjacents en vue de former un organe an-

nulaire segmentaire complet. Les segments 138 sont emprisonnés axialement entre l'entretoise 64 et la face arrière 30 du premier disque 16 afin de définir l'espace d'air de refroidissement annulaire arrière

précité 33 qui reçoit l'air de refroidissement s'écou-

lant à travers les passages 35 définis dans les rainu-

res de talons d'aubes 26. Une surface 154 dirigée vers l'avant et s'étendant circonférentiellement à proximité du bord radial extérieur extrême 146 de chaque segment 138 vient appuyer contre la face 30 du disque (en réalité les pattes 32) et les faces en bout des talons d'aubes en forme de sapin en vue de former un joint d'étanchéité annulaire complet, dont efficacité est renforcée par un joint d'étanchéité

métallique 156 disposé dans une gorge annulaire défi-

nie par des segments de gorge courbes 158 dans chacun

des segments de retenue d'aubes 138. De la même ma-

nière, des segments de surface courbes dirigés vers

l'arrière 160 viennent appuyer contre la surface an-

nulaire dirigée vers l'avant 162 de l'entretoise 64

et, conjointement avec un joint d'étanchéité métalli-

que 164 disposé dans la gorge annulaire définie par

des segments de gorge courbes 166 (figure 5), ils for-

ment un joint d'étanchéité annulaire complet contre

la surface 162.

Chaque face en bout 140, 142 est dépouillée

ou en gradins comme indiqué en 148, de façon à défi-

nir une surface 150 qui est parallèle à, mais se si-

tue en dehors du plan de sa surface en bout associée , 142. Les surfaces 150 s'étendent depuis le bord intérieur extrême 144 du segment 138 jusqu'au gradin 148. Comme le montre plus clairement la figure 4,

des rainures 152 sont ainsi définies entre les seg-

ments mutuellement en contact 138. Ces rainures 152 établissent une communication d'écoulement de fluide

entre l'espace de gaz 33 et le compartiment intermé-

diaire 66, via les découpes de dosage précitées 71 pratiquées dans l'extrémité avant 68 de l'entretoise 64. Des trous de dosage 151 (figure 4) formés entre des segments mutuellement en contact 138 établissent

une communication d'écoulement de fluide entre l'es-

pace de gaz 33 et le compartiment annulaire extérieur

153. L'air de refroidissement s'écoulant dans le com-

partiment 153 est utilisé pour refroidir les éléments

en lame de couteau 80 et le plat d'étanchéité 82.

Les segments de retenue d'aubes 138 sont

disposés et supportés radialement par une lèvre cour-

be 168 s'étendant vers l'avant et comportant une sur-

face dirigée radialement vers l'extérieur 170 qui re-

pose sur une surface cylindrique dirigée radialement

vers l'intérieur 172 du disque 16. Une patte 174 for-

mée sur chaque segment 138 vient s'engager sur une

bride annulaire s'étendant vers l'arrière 176 du dis-

que 16 afin d'assurer une localisation complémentaire des segments 138 à la fois axialement et radialement

par rapport à ce disque 16.

Le disque 34 du second étage comprend égale-

ment des moyens de retenue d'aubes tant à l'avant qu'à l'arrière. Dans cette forme de réalisation,

l'entretoise 64 constitue également le moyen de rete-

nue d'aubes avant. Plus spécifiquement, l'extrémité arrière de l'entretoise 64 comprend une plaque de recouvrement annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur 178 comportant une surface arrière 180

qui entre en contact avec les surfaces avant des pat-

tes 47 et les surfaces avant 182 des talons d'aubes 40. Ces surfaces avant s'étendent pratiquement dans le même plan. La plaque de recouvrement 178 s'étend radialement vers l'extérieur en direction des pieds d'aubes 42, si bien qu'elle recouvre complètement ou ferme hermétiquement l'extrémité avant de l'espace ou du volume 186 défini entre les prolongements 187

des talons 40.

Les aubes mobiles sont empêchées de se dépla-

cer axialement vers l'arrière par une plaque de recou-

vrement annulaire arrière 188. Cette plaque de recou-

vrement arrière 188 comporte une lèvre annulaire s'étendant vers l'avant 190 qui vient s'adapter à la manière d'un déclic sur un épaulement 192 formé sur

la face arrière du disque 34, supportant et locali-

sant ainsi radialement la plaque de recouvrement.

La plaque de recouvrement arrière est retenue axiale-

ment par une couronne annulaire fendue 193 qui vient s'engager sur l'extrémité intérieure radiale de la

* plaque de recouvrement 188 en étant serrée entre celle-

ci et une bride annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur 194 du disque 34. L'extrémité extérieure radiale 196 de la plaque de recouvrement 188 comporte une surface annulaire dirigée vers l'avant 198 qui

forme un joint d'étanchéité annulaire contre les sur-

faces dirigées vers l'arrière et pratiquement copla-

naires des pattes 47 du disque, ainsi que les surfa-

ces des extrémités de talons d'aubes 44 qui sont di-

rigées vers l'arrière. Entre le diamètre d'ajustage

par déclic à l'épaulement 192 et le joint d'étanchéi-

té formé à la surface 198, la plaque de recouvrement 188 est espacée axialement de la face arrière 50 du disque 34 afin de définir l'espace annulaire de gaz

précité 57 entre elles.

Comme le montrent plus clairement les figu-

res 3 et 6, les surfaces dirigées radialement vers l'intérieur 200 des dents extérieures 202 du talon 40

sont espacées radialement vers l'extérieur des surfa-

ces opposées correspondantes 204 des dents intérieu-

res 206 des pattes du disque afin de définir des se-

conds passages d'air de refroidissement 208 à travers les rainures 46. Ces passages comportent, à la face

arrière 50 du disque 34, des entrées 209 qui communi-

quent avec l'espace de gaz 57. La partie radiale ex-

térieure extrême de la face avant de chaque patte 47

est légèrement dépouillée comme indiqué en 210, de fa-

çon à être légèrement espacée de la surface 180 de la plaque de recouvrement 178 et de mettre ainsi les

sorties 211 des seconds passages d'air de refroidis-

sement 208 en communication d'écoulement de fluide avec les espaces 186 compris entre les talons d'aubes

40.

Les premiers passages d'air de refroidisse-

ment 55 comportent des entrées 212 et des sorties 214.

Les entrées 212 communiquent, par les rainures 75, 77,

avec le compartiment intermédiaire d'air de refroi-

dissement 66 défini entre les premier et second dis-

ques de rotors 16, 34. Les sorties 214 débouchent dans le compartiment de gaz 57 ménagé à l'arrière du disque 34. Les premiers et seconds passages 55, 208 sont dans une relation d'écoulement de fluide en série via l'espace de gaz 57. Etant donné que la pression

régnant dans le compartiment intermédiaire 66 est supé-

rieure à celle régnant dans les espaces 186, l'air de

refroidissement s'écoule du compartiment 66 dans l'es-

pace de gaz 57 via les premiers passages 55, après

quoi il s'écoule vers l'avant dans la direction oppo-

sée à travers les seconds passages d'air de refroidis-

sement 208. L'air pénètre ensuite dans les espaces 186 via les dépouilles 210 pratiquées dans les pattes 47. Des espaces 186, l'air de refroidissement pénètre dans un autre compartiment (non représenté) situé en

aval de ces derniers. Les dépouilles 210 sont dimen-

sionnées pour doser le flux d'air de refroidissement

à travers les rainures 46 des talons d'aubes.

En se référant aux figures 6 et 7, dans une forme de réalisation préférée, les surfaces portantes 38 du second étage renferment des compartiments ou des passages d'air de refroidissement 215 qui sont

alimentés en air de refroidissement à partir du com-

partiment intermédiaire 66 défini entre les disques 16, 34, via un canal 216 s'étendant radialement à travers le talon d'aube 40. Ce canal 216 établit une communication entre les compartiments 215 des

surfaces portantes et le premier passage d'air de re-

froidissement 55 via la rainure de talon 46. Une en-

trée 218 du canal 216 est recouverte par une plaque mince 220. Cette plaque 220 comporte un orifice de dosage 222 aligné avec l'entrée 218 du canal en vue

de doser la quantité appropriée d'air de refroidisse-

ment s'écoulant du premier passage 55 dans les compar-

timents 215 des surfaces portantes. L'air pénétrant dans les compartiments 215 sort de la surface portante

en passant par des trous et des rainures (non repré-

sentés) traversant la paroi de cette surface portante en vue du refroidissement de cette dernière de façon

bien connue dans la technique. Au cours du fonction-

nement du rotor, la pression régnant dans les compar-

timents 215 est inférieure à celle régnant dans le compartiment intermédiaire d'air de refroidissement

66, si bien que l'écoulement d'air a lieu dans la di-

rection correcte.

Considérant la section de turbine 10 dans son ensemble, on obtient ainsi un nouveau système de refroidissement par lequel l'air de refroidissement provenant d'un compartiment situé en amont du disque de rotor de premier étage 16 est utilisé pour refroidir les surfaces portantes et les talons des aubes mobiles, ainsi que les rebords actifs et les pattes des disques de rotors des premier et second étages. Cette structure

de la section de turbine est particulièrement exception-

nelle du fait qu'elle n'exige pas le perçage, à travers le disque du premier étage, de trous qui limitent la durée de vie de ce dernier, en vue d'acheminer l'air de refroidissement se trouvant en amont de ce disque

aux talons des aubes mobiles et dans les surfaces por-

tantes 38 du second étage. De plus, le système d'écou-

lement d'air de refroidissement exceptionnel à double passe à travers la zone des talons des aubes mobiles

du second étage permet de réduire de 26% le débit mas-

sique d'air de refroidissement requis pour refroidir les talons des aubes mobiles, ainsi que les pattes

et le rebord du disque du second étage.

Bien que l'invention ait été illustrée et

décrite en se référant à une forme de réalisation pré-

férée, l'homme de métier comprendra que diverses modi" fications etomissions peuvent être envisagées tant dans sa forme que dans ses détails, sans se départir

de son esprit et de son cadre.

Claims

REVENDICATION

Assemblage de rotor de moteur à turbine à gaz comprenant: un disque (34) comportant un axe, une face avant (48), une face arrière (50), un rebord actif (53), ainsi que plusieurs pattes axiales espacées circonfé-

rentiellement (47) qui en sont solidaires et s'éten-

dent radialement vers l'extérieur à partir du rebord

(53), des rainures de talons d'aubes (46) étant défi-

nies entre des pattes adjacentes (47), ces rainures

(46) comportant chacune une surface s'étendant axiale-

ment, tandis que chacune des pattes (47) comporte une surface avant dirigée vers l'avant et que chacun des talons comporte également une surface avant dirigée vers l'avant; plusieurs aubes mobiles (36) comprenant chacune un talon (40) et une surface portante (38) solidaire de ce dernier, chaque talon étant disposé dans une

des rainures respectives (46) et comportant une surfa-

ce intérieure en bout dirigée radialement vers l'inté-

rieur (51) qui est espacée du rebord actif (53) en définissant ainsi, entre eux, un premier passage d'air de refroidissement (55) s'étendant axialement à travers la rainure (46), ce premier passage (55) comportant une entrée (212) à la face avant (48) du disque et une sortie (214), à la face arrière (50) de ce dernier,

le talon d'aube (40) comprenant au moins une dent axia-

le (202) comportant une surface s'étendant axialement et dirigée radialement vers l'intérieur (200), tandis que la patte de disque (47) comprend une dent axiale (206) comportant une surface s'étendant axialement et dirigée radialement vers l'extérieur (204) qui est opposée à et étroitement espacée de la surface dirigée vers l'intérieur (200)de la dent (202) du talon afin de définir un second passage d'air de refroidissement (208) s'étendant axialement à travers la rainure (46) entre les surfaces opposées (200,204) des dents, ce second passage (208) comportant une entrée (209) à la face arrière (50) et une sortie (211) à la face

avant (48), tout en étant dans une relation d'écoule-

ment en série avec le premier passage d'air de refroi- dissement (55), la surface portante (38) comprenant

un moyen définissant un compartiment d'air de refroi-

dissement (215) à l'intérieur de cette dernière, tan-

dis que le talon d'aube (40) comprend un moyen qui y définit un canal d'air de refroidissement s'étendant radialement (216) comportant une entrée (218) à la surface intérieure en bout (51) du talon, ce canal

(216) établissant une communication entre le compar-

timent d'air de refroidissement (215) de la surface

portante et le premier passage d'air de refroidisse-

ment (55) de la rainure de talon associée (46); une plaque annulaire de recouvrement (178) placée

par-dessus les surfaces avant des pattes et les surfa-

ces avant des talons, tout en étant alignée axialement avec le second passage (208), chacune des surfaces avant des pattes étant dépouillée, de façon à être

espacée de la plaque de recouvrement (178) à l'emplace-

ment radial du second passage (208) et de définir ain-

si la sortie (211) de celui-ci; une plaque (220)- prévue à l'intérieur du premier passage (55) et placée par-dessus l'entrée (218) du canal, cette plaque (220) comportant un orifice de dosage (222) aligné avec cette entrée de canal (218) en vue de doser la quantité d'air de refroidissement

s'écoulant du premier passage (55) dans le comparti-

ment (215) de la surface portante; un moyen coopérant avec la face avant (48) du disque et définissant au moins un premier compartiment en communication d'écoulement avec l'entrée (212) du premier passage afin d'y acheminer un flux d'air de refroidissement, de telle sorte que, au cours du

fonctionnement du rotor, une partie de l'air péné-

trant dans le premier passage (55) s'écoule dans et à travers le canal d'air de refroidissement (216) du talon d'aube, pour pénétrer ensuite dans le compar- timent d'air de refroidissement (215) de la surface portante (38);

un moyen coopérant avec la face arrière du dis-

que et définissant un parcours d'écoulement de gaz qui établit une communication entre la sortie (214)

du premier passage et l'entrée (209) du second passa-

ge; et

un moyen définissant au moins un second comparti-

ment en communication d'écoulement en série avec la sortie (211) du second passage pour recevoir un flux

d'air de refroidissement de celui-ci.