FR2695162A1 - Ailette à système de refroidissement d'extrémité perfectionné. - Google Patents

Abstract

Cette ailette pour turbo-moteur comprend une partie (22) à profil aérodynamique comportant des premier et second côtés (32, 34) et une queue d'aronde s'étendant depuis le pied de l'ailette. La partie (22) comprend une extrémité (24) comportant un fond d'extrémité (50) avec des première et seconde parois (52, 54) d'extrémité s'étendant depuis le fond et espacées l'une de l'autre pour définir entre elles une chambre (56). La première paroi d'extrémité (52) est déportée, au moins en partie, par rapport au premier côté (32) de manière à définir une corniche (58) s'étendant vers l'extérieur, cette corniche et la première paroi (52) définissant ensemble une partie en creux (60). Une pluralité de trous de refroidissement (62) s'étendent à travers le fond d'extrémité (50) et la corniche (58) pour acheminer l'air de refroidissement depuis un canal d'écoulement (40) se trouvant à l'intérieur de la partie (22) à profil aérodynamique jusqu'à la partie en creux (60) afin de refroidir l'extrémité de l'ailette.

Description

AILETTE A SYSTEME DE REFROIDISSEMENT D'EXTREMITE

PERFECTIONNE

La présente invention concerne, d'une façon générale, les turbo-moteurs et elle a trait, plus spécifiquement, à une ailette de rotor de turbo-moteur comportant un système perfectionné de refroidissement

d'extrémité d'ailette.

Un turbo-moteur comprend une ou plusieurs rangées d'ailettes de turbine qui sont disposées en aval d'une chambre de combustion et qui extraient l'énergie des gaz de combustion engendrés dans cette dernière Disposé radialement à l'extérieur des extrémités des ailettes de rotor se trouve un capotage de stator qui est espacé des extrémités des ailettes de manière qu'il existe un espace libre relativement faible entre ce capotage et ces

extrémités pour réduire la fuite des gaz de combustion au-

dessus des extrémités des ailettes pendant le fonctionnement Chacune des ailettes de rotor comprend un côté pression et un côté aspiration qui sont connus de façon classique et qui sont profilés de façon préférentielle aérodynamiquement pour extraire le plus d'énergie possible des gaz de combustion pouvant s'écouler sur ces côtés Les côtés pression et aspiration s'étendent jusqu'à l'extrémité de l'ailette et sont disposés aussi près que possible du capotage du stator pour augmenter au maximum la quantité d'énergie extraite des gaz de combustion Toutefois, l'espace libre entre les extrémités des ailettes et le capotage du stator doit néanmoins être adéquat pour minimiser, pendant le fonctionnement, l'apparition du frottement des extrémités des ailettes qui est susceptible d'endommager les extrémités de ces ailettes. De façon typique, les ailettes des rotors de turbines sont creuses pour acheminer l'air de refroidissement qui est fourni par un compresseur classique du turbo-moteur de manière à refroidir les ailettes qui reçoivent le flux de chaleur engendré par les gaz de combustion s'écoulant sur ces dernières La partie d'extrémité, ou bout, des ailettes est particulièrement susceptible d'être endommagée par les gaz de combustion très chauds et doit être refroidie de façon appropriée pour réduire les effets néfastes qui se manifestent sur l'extrémité de l'ailette sous la forme d'une oxydation et d'une fatigue thermique pendant le fonctionnement Du fait que l'extrémité d'ailette s'érode pendant le fonctionnement par suite des effets néfastes sur l'extrémité d'ailette, les côtés pression et/ou aspiration de l'ailette se trouvent affectés de façon nuisible, ce qui diminue le rendement des performances aérodynamiques de l'ailette en ce qui concerne l'extraction de l'énergie des gaz de combustion Cette érosion de l'extrémité de l'ailette augmente également l'espace libre entre l'extrémité de l'ailette et le capotage du stator, ce qui permet à une plus grande quantité de gaz de combustion de fuir au-dessus de l'extrémité de l'ailette et, par conséquent, se traduit par une perte d'extraction de l'énergie qui diminue

également le rendement aérodynamique.

Il existe de nombreuses conceptions classiques de bouts d'ailettes pour maintenir les surfaces d'écoulement appropriées de l'ailette sur les côtés pression et aspiration au bout de l'ailette ainsi que pour assurer des espaces libres minimaux avec le capotage du stator De nombreuses configurations de refroidissement existent également pour refroidir les bouts des ailettes afin d'obtenir des durées de vie utile des ailettes sans érosion indésirable de ces dernières Du fait que le refroidissement de l'ailette, y compris du bout de l'ailette, utilise une fraction de l'air comprimé provenant du compresseur de la turbine, cet air n'est pas disponible pour la combustion dans la chambre de combustion du moteur, ce qui diminue le rendement global du turbo-moteur Par conséquent, le refroidissement de l'ailette, y compris du bout de l'ailette, doit être effectué avec le moins d'air comprimé possible pour minimiser la perte de rendement du turbo-moteur. Des moyens classiques de refroidissement d'ailette comprennent, de façon typique, des ouvertures de refroidissement engendrant un film d'air et s'étendant à travers les côtés pression et aspiration des ailettes pour acheminer l'air de refroidissement depuis l'intérieur de l'ailette jusqu'aux surfaces extérieures de l'ailette afin d'assurer un refroidissement classique par film d'air de cette dernière Les trous de génération de film d'air doivent être alignés de façon appropriée l'un avec l'autre sur la surface extérieure de l'ailette, ce que l'on obtient, de façon typique, en utilisant un repère de référence classique situé sur la queue d'aronde de l'ailette Toutefois, les tolérances de fabrication et les tolérances cumulées se traduisent dans la position des trous de refroidissement par film d'air adjacents les uns aux autres par une imprécision erratique qui nuit à leur capacité à assurer le refroidissement pour lesquels ils ont été conçus En outre encore, les trous de refroidissement par film d'air s'étendent à travers les parois de l'ailette suivant des angles d'inclinaison se traduisant par des trous de sortie elliptiques le long de la surface extérieure de l'ailette Dans les trous classiques inclinés radialement, le grand axe de la sortie de refroidissement s'étend également radialement, ce qui entraîne à l'intérieur de l'ailette une concentration indésirable des contraintes thermiques de principe qui s'étendent, d'une façon générale, dans la direction axiale par exemple Il est nécessaire de tenir compte de façon appropriée de ces concentrations de contraintes lors de la conception de l'ailette de rotor pour obtenir une durée de vie utile

avantageuse de cette ailette.

Une ailette de turbo-moteur selon l'invention comprend une partie à profil aérodynamique comportant des premier et second côtés ainsi qu'une queue d'aronde s'étendant depuis le pied de la partie à profil aérodynamique La partie à profil aérodynamique comprend une extrémité comportant un fond d'extrémité avec des première et seconde parois d'extrémité s'étendant depuis le fond et espacées l'une de l'autre de manière à définir entre elles une chambre d'extrémité La première paroi d'extrémité est en retrait, c'est-à-dire déportée, au moins en partie par rapport au premier côté de la partie à profil aérodynamique, de manière à définir une corniche d'extrémité s'étendant vers l'extérieur, cette corniche d'extrémité et la première paroi d'extrémité définissant ensemble une partie en creux Une pluralité de trous de refroidissement s'étendent à travers le fond d'extrémité au niveau de la corniche d'extrémité pour acheminer l'air de refroidissement depuis un canal d'écoulement situé à l'intérieur de la partie à profil aérodynamique jusque dans

la partie en creux pour refroidir l'extrémité de l'ailette.

On va maintenant décrire les exemples de modes de réalisation de l'invention, conjointement avec d'autres objets et avantages de cette dernière, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique axiale, partiellement en coupe, d'une rangée d'ailettes de rotor de turbo-moteur selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective de la partie d'extrémité de l'ailette représentée sur la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe par 3-3 de la partie d'extrémité de l'ailette représentée sur la figure 2. On a représenté schématiquement sur la figure 1 un exemple d'étage 10 d'ailettes de rotor de turbine haute pression d'un turbo-moteur utilisé pour propulser un avion, par exemple L'étage 10 de turbine comprend une enveloppe annulaire 12 qui supporte un capotage annulaire classique 14 de stator de turbine Une pluralité d'ailettes 16 de rotor de turbine selon un mode de réalisation préféré et donné à titre d'exemple de la présente invention sont, de

façon classique, raccordées à un disque 18 de rotor.

L'étage 10 de turbine est disposé en aval d'une chambre de combustion classique (non représentée) qui engendre des gaz de combustion 20 s'écoulant entre les ailettes 16 de turbine et à partir desquels de l'énergie est extraite par les ailettes 16 pour faire tourner le disque 18 de rotor

comme il est connu de façon classique.

Chacune des ailettes 16 de turbine comprend une partie creuse à profil aérodynamique 22 comportant une extrémité radialement extérieure ou bout 24 disposé au voisinage du capotage 14 de stator pour définir entre ce bout et ce capotage un espace libre C qui est faible de façon classique pour réduire la perte des gaz de combustion 20 sur le bout 24 de la partie à profil aérodynamique La partie à profil aérodynamique 22 comprend aussi un pied 26 à partir duquel s'étend une queue d'aronde classique 28 à entrée axiale qui est disposée dans une rainure en queue d'aronde complémentaire formée dans la circonférence du disque 18 de rotor pour le montage de l'ailette 16 sur ce dernier L'ailette 16 comprend aussi une plateforme classique 30 qui fait corps avec cette dernière à la jonction entre la partie à profil aérodynamique 22 et la queue d'aronde 28 et qui délimite un trajet d'écoulement radialement intérieur pour les gaz de combustion 20 s'écoulant entre les parties à profil aérodynamique

adjacentes 22.

La partie à profil aérodynamique 22 comprend également un premier côté 32, qui est d'une façon générale concave vers l'extérieur et connu de façon classique comme étant le côté pression, ce côté étant raccordé à un second côté opposé 34, qui est d'une façon générale convexe vers l'extérieur et connu de façon classique comme étant le côté aspiration, les premier et second côtés 32 et 34 étant raccordés l'un à l'autre par des bords d'attaque et de fuite respectifs 36 et 38 s'étendant radialement et espacés axialement l'un de l'autre Les premier et second côtés 32 et 34 s'étendent depuis le pied 26 de la partie à profil aérodynamique jusqu'à l'extrémité 24 et entre les bords d'attaque et de fuite 36 et 38 et sont espacés l'un de l'autre latéralement de manière à définir un canal d'écoulement sinueux classique 40 destiné à acheminer l'air de refroidissement 42 à travers la partie à profil aérodynamique 22 en vue de la refroidir L'air de refroidissement 42 est fourni par un compresseur (non représenté) du turbo-moteur et est acheminé, de façon classique, à travers le disque 18 de rotor et à travers la queue d'aronde 28 pour pénétrer dans la partie à profil

aérodynamique 22.

Dans cet exemple de mode de réalisation, la partie à profil aérodynamique 22 comprend, en outre, une cloison avant 44 qui s'étend radialement vers le haut depuis le pied 26 de la partie à profil aérodynamique jusqu'au voisinage de l'extrémité 24 de l'ailette et latéralement entre les premier et second côtés 32 et 34 de la partie à profil aérodynamique, de manière à définir une partie avant 40 a du canal d'écoulement 40 dans une disposition d'écoulement en série avec une partie 40 b, à mi-corde, du canal d'écoulement 40 Une cloison arrière 46 s'étend vers le bas depuis l'extrémité 24 de la partie à profil aérodynamique jusqu'au voisinage du pied 26 de la partie à profil aérodynamique, de manière à définir avec la cloison avant 44, la partie 40 b, à mi-corde, du canal d'écoulement et avec le bord arrière 38 une partie arrière 40 c du canal d'écoulement 40 L'air de refroidissement 42 est tout d'abord acheminé vers le haut à travers la partie avant 40 a à l'intérieur le long du bord d'attaque 36 puis tourne ensuite autour de la cloison avant 44 et s'écoule vers le bas à travers la partie 40 b, à mi-corde, en direction du pied 26 de la partie à profil aérodynamique et, ensuite, tourne de nouveau vers le haut à travers la partie avant c pour s'écouler le long du bord de fuite 38 et est déchargé à travers ce dernier par une pluralité d'ouvertures 48 de bord de fuite espacées radialement De cette façon, l'air de refroidissement 42 refroidit efficacement à la fois les premier et second côtés 32 et 34 de la partie à profil aérodynamique et du pied 26 jusqu'au voisinage de l'extrémité 24 Bien entendu, la partie à profil aérodynamique 22 peut comprendre des trous traversants supplémentaires de refroidissement par film d'air, comme il est connu de façon classique, et peut également comprendre divers éléments de turbulence ou structures correspondantes à l'intérieur de la partie à profil aérodynamique 22 elle-même afin d'augmenter dans celle-ci le transfert de chaleur en vue de mieux dissiper le flux de chaleur transmis à cette partie 22 par les gaz

de combustion 20 pendant le fonctionnement.

Comme on peut le voir plus particulièrement sur les figures 2 et 3, la partie à profil aérodynamique 22 comprend une extrémité perfectionnée 24 conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention Plus spécifiquement, l'extrémité 24 comprend une paroi ou fond d'extrémité qui s'étend entre les premier et second côtés 32 et 34 de la partie à profil aérodynamique et entre les bords d'attaque et de fuite 36 et 38 pour fermer la partie à profil aérodynamique 22 à l'extrémité 24 afin d'enfermer l'air de refroidissement 42 dans le canal d'écoulement 40 en assurant à ce dernier une limite supérieure L'extrémité 24 comprend, en outre, une première paroi d'extrémité 52 disposée sur le premier côté ou côté pression 32 de la partie à profil aérodynamique pour former une partie ou prolongement de ce côté, la première paroi 52

d'extrémité étant également appelée paroi côté pression 52.

La première paroi d'extrémité 52 s'étend radialement vers le haut depuis le fond 50 d'extrémité au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique Une seconde paroi 54 d'extrémité est disposée sur le second côté ou côté aspiration 34 de la partie à profil aérodynamique et s'étend radialement vers le haut depuis le fond 50 d'extrémité au second côté 34 de la partie à profil aérodynamique en formant une partie ou prolongement de ce côté, et est également appelée paroi d'extrémité côté aspiration 54 La seconde paroi d'extrémité 54 est espacée ll au moins en partie de la première paroi d'extrémité 52 de manière que soit définie entre ces parois une chambre de tranquilisation d'extrémité 56 ouverte et orientée

radialement vers l'extérieur.

Comme on peut le voir plus clairement sur la figure 2, les première et seconde parois d'extrémité 52 et 54 sont initialement réunies mutuellement au niveau du bord de fuite 38 puis s'écartent l'une de l'autre sur la partie arrière 40 c du canal d'écoulement et continuent à s'écarter le long des deux côtés 32 et 34 de la partie à profil aérodynamique jusqu'à ce qu'elles se rejoignent au niveau du bord d'attaque 36 Par conséquent, la chambre d'extrémité 56 s'étend du bord d'attaque 36 vers l'arrière sur les parties avant et à mi-corde, 40 a et 40 b, du canal d'écoulement et partiellement sur la partie arrière 40 c du canal d'écoulement De cette façon, il est possible de réduire la masse et la superficie de frottement de l'extrémité 24 et, par conséquent, il est également possible de réduire le flux de chaleur que cèdent les gaz de combustion 20, cela tout en obtenant la présence des deux parois d'extrémité 52 et 54 qui sont espacées l'une de l'autre latéralement et qui forment un joint étanche efficace avec le carénage 14 du stator, comme représenté sur la figure 3, afin de réduire la fuite des gaz de

combustion 20 à travers l'espace libre C en bout d'ailette.

Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, la première paroi d'extrémité 52 est de préférence en retrait, au moins en partie, par rapport au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, conformément à la présente invention, pour améliorer le refroidissement de l'extrémité 24 La première paroi d'extrémité 52 est déportée par rapport au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique en direction du second côté 34 de cette partie, de manière à former une corniche d'extrémité 58 orientée radialement vers l'extérieur et s'étendant, d'une façon générale, entre les bords d'attaque et de fuite 36 et 38 La première paroi d'extrémité 52 et la corniche 58 définissent ensemble une partie en creux ou évidée 60 en forme de L d'une façon générale Dans le mode de réalisation préféré, le fond d'extrémité 50 est, de préférence, non perforé sauf en ce qui concerne une pluralité de trous de refroidissement 62 s'étendant à travers ce fond 50 au niveau de la corniche d'extrémité 58, ces trous faisant communiquer en vue d'un écoulement le canal 40 et la partie en creux 60 afin d'acheminer une partie 42 a de l'air de refroidissement 42 dans la partie en

creux 60 pour refroidir l'extrémité d'ailette 24.

Dans le mode de réalisation donné à titre d'exemple et illustré sur les figures 2 et 3, les gaz de combustion introduisent un flux de chaleur maximal dans la partie à profil aérodynamique 22 près des régions à micorde et de bord de fuite de cette partie Par conséquent, dans ces régions, la corniche d'extrémité 58 s'étend, de préférence, depuis le bord de fuite 38 en direction du bord d'attaque 36 et a une largeur sensiblement constante d jusqu'à ce qu'elle diminue de largeur en un point de fusionnement 64 au voisinage du bord d'attaque 36 o la corniche d'extrémité 58 fusionne avec le premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, c'est-à-dire disparaît dans cette partie De façon correspondante, la première paroi d'extrémité 52 est en retrait par rapport au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, depuis le bord de fuite 38 jusqu'à ce qu'elle fusionne aussi de nouveau avec le contour initial du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique au point de fusionnement 64 De cette façon, la première paroi d'extrémité 52 continue à former une partie du premier côté ou côté de pression 22 de la partie à profil aérodynamique pour maintenir le rendement aérodynamique d'écoulement des gaz de combustion 20 sur ce côté en vue d'en extraire l'énergie pour faire tourner le disque 18 La largeur d de la corniche d'extrémité 58 et par conséquent la profondeur de la partie en creux ou en retrait de la première paroi d'extrémité 52 est relativement faible et, de préférence, a à peu près la valeur de l'épaisseur d du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique De cette façon, les performances aérodynamiques des gaz de combustion 20 s'écoulant sur la première paroi d'extrémité 52 au niveau de la corniche d'extrémité 58 ne se trouve pas notablement diminuées mais

les résultats du refroidissement se trouvent améliorés.

Plus spécifiquement, et en se référant à la figure 3, on voit que les trous de refroidissement 62 déchargent la fraction 41 a d'air de refroidissement dans la partie en creux 60 sur le côté pression 32 de la partie à profil aérodynamique La partie en creux 60 remplit au moins deux fonctions d'amélioration, à savoir: la corniche 58 établit une discontinuité dans le côté sous pression 32 de la partie à profil aérodynamique de manière à faire en sorte que les gaz de combustion 20 se séparent de la surface de ce côté lorsqu'ils s'écoulent sur la première paroi d'extrémité 52, ce qui diminue la capacité de transfert de chaleur de cette dernière et, par conséquent, diminue le flux de chaleur dans la première paroi d'extrémité 52; et la partie en creux 60 constitue une région pour l'accumulation de la fraction d'air de refroidissement 42 a afin d'assurer la présence, entre les gaz de combustion 20 et la première paroi d'extrémité 52, d'une couche d'air de refroidissement sous forme d'un film qui, par conséquent, protège encore la première paroi d'extrémité 52 contre les gaz de combustion 20 tout en assurant aussi son refroidissement Du fait que la corniche d'extrémité 58 est disposée, de préférence, sur le côté sous pression 32 de la partie à profil aérodynamique, la fraction d'air de refroidissement 42 s'écoule depuis la partie en creux 60 et sur la première paroi d'extrémité 52 à travers l'espace libre C à l'extrémité de l'ailette, entre le capotage 14 du stator et au-dessus de la chambre d'extrémité 56 en direction de la seconde paroi d'extrémité 54 sur le côté aspiration 34 de la partie à profil aérodynamique De cette façon, la fraction d'air de refroidissement 42 a s'écoule elle-même entre le capotage 14 de stator et le bout 24 pour réduire le volume des gaz de combustion 20 qui peuvent s'écouler entre ce capotage et ce bout d'ailette, ce qui augmente l'efficacité avec laquelle l'énergie est extraite de la partie 22 à profil aérodynamique tout en réduisant le flux de chaleur provenant des gaz de combustion 20 et

pénétrant dans l'extrémité 24 de l'ailette.

En se référant de nouveau à la figure 3, on voit que la première paroi d'extrémité 52 est, de préférence, en retrait par rapport au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique de manière que cette première paroi d'extrémité 52 se trouve au moins en partie au-dessus du canal d'écoulement 40 pour améliorer davantage le refroidissement de l'extrémité 24 Dans le mode de réalisation préféré, la profondeur d de la partie en retrait, telle que donnée par la largeur d de la corniche d'extrémité 58, est de préférence égale à environ l'épaisseur t du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique ce qui, par conséquent, place la partie complète en retrait de la première paroi d'extrémité 52 entièrement au-dessus du canal d'écoulement 40 De cette façon, la partie en retrait de la première paroi d'extrémité 52 agit comme une ailette de refroidissement qui s'étend en contact direct, à travers le fond d'extrémité 50, avec l'air de refroidissement 42 se trouvant dans le canal d'écoulement 40 De cette façon également, la première paroi d'extrémité 52 est refroidie directement par l'air de refroidissement 42 présent à l'intérieur du canal d'écoulement 40 et la chaleur transférée jusqu'à la première paroi d'extrémité 52 par l'intermédiaire du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique se trouve réduite étant donné que les trous de refroidissement 62 séparent maintenant du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique la première paroi d'extrémité 52 La première paroi d'extrémité 52 est par conséquent refroidie à la fois par l'air de refroidissement 42, qui extrait la chaleur de cette paroi par l'intermédiaire du fond d'extrémité 50, et par la fraction d'air de refroidissement 42 a traversant les trous de

refroidissement 62.

La première paroi d'extrémité 52, comme représenté sur la figure 3, est de préférence non perforée et peut avoir une faible épaisseur grâce à l'élimination de la matière dans la partie en creux 60 Dans une conception de bout d'ailette classique dans laquelle les trous de refroidissement traversent radialement la partie médiane d'une paroi d'extrémité telle que la première paroi d'extrémité 52, la paroi doit être large de façon appropriée pour comporter les trous de refroidissement en conservant une résistance mécanique appropriée Du fait que les trous de refroidissement 62 ne s'étendent pas à travers la partie médiane de la première paroi d'extrémité 52, il est possible de réduire la largeur de la première paroi d'extrémité 52, ce qui diminue le flux de chaleur cédé dans cette paroi par les gaz de combustion 20 avec une réduction concomitante des exigences de refroidissement, ce qui, en outre, améliore l'extrémité 24 La réduction de masse de la première paroi d'extrémité 52 diminue également les charges exercées par la force centrifuge sur cette paroi, ce qui abaisse les charges exercées par les forces centrifuges sur la queue d'aronde 28 et, à son tour, réduit les charges transmises au disque 18 du rotor de sorte que l'on peut donner à la queue d'aronde 28 et au disque 18 de rotor de dimension plus faible afin d'améliorer davantage le

rendement global du moteur.

En se référant de nouveau à la figure 2, on voit que la première paroi d'extrémité plus mince 52 dans laquelle se trouve la partie en retrait pour former la corniche d'extrémité 58 s'étend également jusqu'au bord de fuite 38, en réduisant ainsi l'épaisseur des première et seconde parois d'extrémité venues d'une seule pièce 52 et 54, entre le bord de fuite 38 et la chambre d'extrémité 56, ce qui diminue de façon similaire la masse qui reçoit le flux de chaleur en provenance des gaz de combustion 20 et, par conséquent, réduit les exigences relatives au refroidissement de ces parois et, en outre, diminue les charges dues aux forces centrifuges et supportées par la queue d'aronde 28 et le disque 18 de rotor, ceci

représentant des avantages importants.

Les première et seconde parois d'extrémité 52 et 54, y compris la première paroi d'extrémité plus mince 52 o celle-ci forme la corniche d'extrémité 58, non seulement diminue la masse et, par conséquent, les charges dues aux forces centrifuges, mais réduit également la superficie de l'extrémité en diminuant ainsi à la fois la zone disponible par laquelle le flux de chaleur pénètre dans l'extrémité 24 de l'ailette ainsi que la zone qui peut frotter contre le carénage 14 du stator, ceci réduisant la détérioration de ce dernier ainsi que les fuites résultantes se produisant

par delà ce capotage.

La première paroi d'extrémité 52, comme on peut le voir sur la figure 3, s'étend, de préférence, de façon générale radialement vers l'extérieur et d'une façon générale parallèlement au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique La corniche d'extrémité 58 s'étend, de préférence, au moins en partie d'une façon générale perpendiculairement à la première paroi d'extrémité 52 et au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, de manière à définir la partie en creux 60 en forme de L d'une façon générale présentant un angle inclus de 900 L'angle inclus entre la corniche d'extrémité 58 et la première paroi d'extrémité 52 peut varier entre environ 600 et environ 1200 Dans la pratique normale de fabrication, la corniche 58 d'extrémité rencontre la première paroi d'extrémité 52 à une jonction 66 entre cette corniche et cette paroi, cette jonction étant de préférence arquée en coupe transversale et ayant, de préférence, un premier rayon de courbure r 1 La corniche d'extrémité 58 rejoint le premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique au niveau d'une seconde jonction 68 qui est également arquée et présente un second rayon de courbure r 2 On fait en sorte que les premier et second rayons r 1 et r 2 soient aussi faibles que possible pour obtenir des jonctions 66 et

68 relativement nettes.

De cette façon, on peut obtenir une meilleure séparation d'écoulement des gaz de combustion 20 par la partie en creux 60 lorsque les gaz 20 s'écoulent radialement vers le haut le long du premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique en direction de la première paroi d'extrémité 52 La séparation d'écoulement des gaz de combustion 20 réduit le flux de chaleur pénétrant dans la première paroi 52, comme on l'a décrit ci-dessus, la fraction 42 a de l'air de refroidissement canalisée dans la partie en creux 60 séparant davantage les gaz de combustion

de la première paroi d'extrémité 52.

Comme on peut le voir sur la figure 2, les trous de refroidissement 62 sont de préférence espacés les uns des autres le long de la corniche d'extrémité 58 entre les bords d'attaque et de fuite 36 et 38 et s'étendent à travers le fond d'extrémité 50, comme on peut mieux le voir sur la figure 3, depuis le canal d'écoulement 40 jusqu'à la premièrejonction 66 Comme le montre la figure 3, les trous de refroidissement 62 sont inclinés radialement par rapport à la première surface 32 de la partie à profil aérodynamique suivant un angle aigu A d'environ 150 à environ 300 Comme représenté sur la figure 2, les trous de refroidissement 62 peuvent être inclinés radialement par rapport à la première surface 32 de la partie à profil aérodynamique suivant un angle aigu A d'environ 150 à environ 30 Comme le montre la figure 2, les trous de refroidissement 62 peuvent être inclinés radialement dans les directions avant-arrière et arrière-avant par rapport aux bords d'attaque et de fuite 36 et 38 suivant un second angle aigu B qui peut atteindre environ 75 De cette façon, la fraction 42 a d'air de refroidissement acheminée depuis le canal d'écoulement 40 jusque dans la partie en creux 60 s'accumule dans ce dernier et refroidit, par sa présence sous forme d'un film, la première paroi d'extrémité 52 Du fait que l'écoulement prédominant des gaz de combustion 20 a lieu depuis le bord d'attaque 36 en direction du bord de fuite 38, la fraction 42 a d'air de refroidissement acheminée à travers les trous de refroidissement 62 jusque dans la partie en creux 60 s'écoule à la fois vers l'arrière en direction du bord de fuite 38 et radialement sur l'extrémité 24 dans l'espace libre C d'extrémité d'ailette, l'écoulement vers l'arrière dans la partie en creux 60 permettant à la fraction 42 a d'air de refroidissement d'augmenter d'épaisseur lorsqu'elle se rapproche du bord de fuite 38, ce qui assure un refroidissement plus efficace de la première paroi d'extrémité 52 dans la région de flux thermique élevé près

du bord à mi-corde et de fuite 38.

Du fait que les trous de refroidissement 62 s'étendent jusque dans la corniche d'extrémité 58 et ne traversent pas le sommet de la première paroi d'extrémité 52 comme dans les conceptions classiques, leur obturation due au frottement de l'extrémité de l'ailette contre le capotage 14 du stator se trouve virtuellement éliminée étant donné que la première paroi d'extrémité complète 52 se trouverait érodée avant que le stator 14 ait pu

atteindre les trous de refroidissement 62.

Du fait que les trous de refroidissement 62 débouchent à travers la première jonction 66 qui se trouve en retrait par rapport au premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, ils se trouvent par conséquent plus près du second côté 34 de cette partie à profil aérodynamique ainsi que de la seconde paroi d'extrémité 54 que les trous de refroidissement sortant par contre à travers le premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique, ce que l'on peut escompter réduire davantage l'efficacité de refroidissement de l'extrémité 24 de la

seconde paroi d'extrémité 54.

Les avantages supplémentaires procurés par la corniche d'extrémité 58 comprennent un positionnement plus précis des trous de refroidissement 62 On aligne les uns avec les autres les trous de refroidissement classiques formés dans une surface plate d'une partie à profil aérodynamique en utilisant un repère de référence d'usinage formé, de façon typique, au niveau de la queue d'aronde de l'ailette Les tolérances inhérentes de fabrication et de cumul introduisent des différences erratiques de position des trous de refroidissement adjacents réalisés de cette manière, ce qui diminue l'efficacité du refroidissement par de tels trous de refroidissement La corniche d'extrémité 58 elle-même peut être réalisée par moulage ou usinage dans le premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique par rapport à un repère de référence classique mais, toutefois, les trous de refroidissement 62 peuvent alors être formés à travers la corniche d'extrémité 58 elle-même qui constitue une référence précise améliorant nécessairement la précision de la position radiale des trous de refroidissement 62 le long de la première jonction 66 Du fait que les trous de refroidissement 62 sont positionnés d'une façon plus précise au niveau de la corniche d'extrémité 58, ils peuvent être disposés de façon plus précise par rapport au sommet de la première paroi d'extrémité 52 puisque les tolérances de fabrication et de cumul obtenues antérieurement en utilisant le repère de référence de queue d'aronde sont éliminées et l'on obtient la précision de leur emplacement d'une façon plus précise

en utilisant la corniche d'extrémité 58 elle-même.

En outre, les trous de refroidissement inclinés de façon classique s'étendant à travers une paroi verticale plate présentent, sur la surface extérieure de cette paroi, des sorties elliptiques dont les grands axes s'étendent radialement Du fait que la contrainte de principe prédominante dans un exemple d'ailette de turbine peut s'étendre axialement entre les bords d'attaque et de fuite, la sortie elliptique crée une concentration classique de contrainte dont on doit tenir compte de façon appropriée dans la conception de l'ailette Du fait que les sorties des trous de refroidissement 62 de la présente invention ne sont pas formées dans une paroi verticale tel que le premier côté 32 de la partie à profil aérodynamique mais à la première jonction 66 à travers la corniche d'extrémité horizontale 58, les ouvertures de sortie résultantes n'ont plus la forme d'ellipse dont les grands axes se trouvent dans la direction verticale Du fait que les trous de refroidissement 62 présentent des inclinaisons composites, c'est-à-dire des angles A et B, les sorties résultantes des trous de refroidissement 62 dans la corniche d'extrémité 58 ont une configuration moins elliptique et plus circulaire avec pour conséquence une réduction de la concentration de contraintes dans la direction de principe des contraintes

du bord d'attaque 36 vers le bord de fuite 38.

Il est bien entendu que la description qui précède

n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent

y être apportées dans le cadre de la présente invention.

Par exemple, la corniche d'extrémité 58 pourrait être formée en tout endroit voulu autour de la partie 22 à profil aérodynamique, y compris le second côté ou côté d'aspiration 34 de cette partie à profil aérodynamique, et pourrait avoir diverses longueurs voulues pour assurer un meilleur refroidissement de la région o se trouve la corniche d'extrémité 58 Les divers avantages de l'extrémité perfectionnée 24, comprenant la corniche d'extrémité 58, comme décrit ci-dessus, peuvent ou non être obtenus dans des variantes de réalisation selon l'emplacement réel de la corniche d'extrémité 58 et selon la configuration réelle de la partie en creux 60 et des

trous de refroidissement 62.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Ailette ( 16) de turbo-moteur caractérisée par le fait qu'elle comprend: une partie ( 22) à profil aérodynamique comprenant un premier côté ( 32) réuni à un second côté ( 34) au niveau de bords d'attaque et de fuite ( 36, 38) espacés l'un de l'autre, de manière que soit défini dans cette partie un canal d'écoulement ( 40) pour acheminer de l'air de refroidissement ( 42) à travers ladite partie ( 22) à profil aérodynamique afin de dissiper la chaleur cédée à cette partie ( 22) par les gaz de combustion ( 20) pouvant s'écouler sur lesdits premier et second côtés ( 32, 34), ladite partie à profil aérodynamique comportant une extrémité ( 24) et un pied ( 26); une queue d'aronde ( 28) s'étendant depuis le pied ( 26) de la partie à profil aérodynamique pour le montage de l'ailette sur un disque ( 18) de rotor; et ladite extrémité ( 24) de la partie à profil aérodynamique comprenant: un fond d'extrémité ( 50) s'étendant entre les premier et second côtés ( 32, 34) et entre les bords d'attaque et de fuite ( 36, 38) pour clore ladite partie ( 22) à profil aérodynamique afin de retenir l'air de refroidissement ( 42) dans le canal d'écoulement ( 40); une première paroi d'extrémité ( 52) s'étendant depuis le fond d'extrémité ( 50) sur le premier côté ( 32) de la partie à profil aérodynamique; une seconde paroi d'extrémité ( 54) s'étendant depuis le fond d'extrémité ( 50) sur le second côté ( 34) de la partie ( 22) à profil aérodynamique et espacée en partie de la première paroi d'extrémité ( 54) de manière à définir entre ces parois une chambre d'extrémité ( 56) orientée vers l'extérieur; la première paroi d'extrémité ( 52) étant en retrait, au moins en partie par rapport au premier côté ( 32) de la partie à profil aérodynamique, de manière à définir une corniche d'extrémité ( 58) orientée vers l'extérieur et s'étendant entre les bords d'attaque et de fuite ( 36, 38), ladite première paroi d'extrémité ( 52) et ladite corniche d'extrémité ( 58) définissant ensemble une partie en creux ( 60); et une pluralité de trous de refroidissement ( 62) s'étendant à travers le fond d'extrémité ( 50) au niveau de la corniche d'extrémité ( 58) en faisant communiquer, en vue d'un écoulement, le canal d'écoulement ( 40) et la partie creuse ( 60) pour acheminer une fraction ( 42 a) de l'air d'écoulement ( 42) jusque dans la partie creuse ( 60) afin de

refroidir l'extrémité ( 24) de l'ailette.

2 Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première paroi d'extrémité ( 52) est en retrait par rapport au premier côté ( 32) de la partie à profil aérodynamique de manière que cette première paroi d'extrémité ( 52) se trouve au moins en partie au- dessus du

canal d'écoulement ( 40).

3 Ailette selon la revendication 2, caractérisée

en ce que la première paroi d'extrémité n'est pas perforée.

4 Ailette selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première paroi d'extrémité ( 52) s'étend d'une façon générale parallèlement au premier côté ( 32) de la

partie à profil aérodynamique.

Ailette selon la revendication 4, caractérisée en ce que la corniche d'extrémité ( 58) s'étend d'une façon générale perpendiculairement à la première paroi d'extrémité ( 52) et au premier côté ( 32) de la partie à

profil aérodynamique.

6 Ailette selon la revendication 4, caractérisée en ce que la corniche d'extrémité ( 58) s'étend depuis le bord de fuite ( 38) en direction du bord d'attaque ( 36) et diminue de largeur jusqu'à un point de fusionnement ( 64) adjacent au bord d'attaque ( 36) à un endroit o la corniche d'extrémité ( 58) fusionne avec le premier côté ( 32) de la

partie à profil aérodynamique.

7 Ailette selon la revendication 6, caractérisée en ce que les trous de refroidissement ( 62) sont espacés l'un de l'autre le long de la corniche d'extrémité ( 58) entre les bords d'attaque et de fuite ( 36, 38) et s'étendent à travers le fond d'extrémité ( 50) depuis le canal d'écoulement ( 40) jusqu'à une jonction ( 66) entre la corniche d'extrémité ( 58) et la première paroi d'extrémité

( 52).

8 Ailette selon la revendication 7, caractérisée en ce que la jonction ( 66) est arquée en coupe transversale. 9 Ailette selon la revendication 6, caractérisée en ce que: le premier côté ( 32) de la partie à profil aérodynamique est le côté pression concave de ladite partie ( 22) à profil aérodynamique; le second côté ( 34) de la partie à profil aérodynamique est le côté aspiration convexe de ladite partie ( 22) à profil aérodynamique; la première paroi d'extrémité ( 52) est disposée sur le côté pression ( 32) de la partie à profil aérodynamique; et la seconde paroi d'extrémité ( 54) est disposée sur le côté aspiration ( 34) de la partie à profil aérodynamique. Ailette selon la revendication 9, caractérisée en ce que les trous de refroidissement ( 62) sont espacés l'un de l'autre le long de la corniche d'extrémité ( 58) entre les bords d'attaque et de fuite ( 36, 38) et s'étendent à travers le fond d'extrémité ( 50) depuis ledit canal d'écoulement jusqu'à une jonction ( 66) entre la corniche d'extrémité ( 58) et la première paroi d'extrémité ( 52), ladite jonction ( 66) étant arquée en coupe transversale.