FR2712632A1 - Aubage de guidage pour moteur à turbine à gas. Invention George PASK. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un aubage de guidage, ou de distributeur, pour moteur à turbine à gaz, comportant deux plateaux annulaires monoblocs interne 18 et externe 19 entre lesquels sont disposées les ailettes aérodynamiques 17 pourvues chacune de parties saillantes interne 33 et externe 34 dotées d'organes de montage et de raccordement étanche (38, 21; 35 30) aux structures fixes du moteur (25, 32) permettant une certaine dilatation thermique de l'aubage. Le dispositif convient particulièreinent aux aubages exposés à des températures très élevées.

Description

l La présente invention concerne unaubage de guidage, ou aubage

de distributeur, pour moteur à turbine à gaz.

Dans le passé, les aubes de distributeur pour moteurs à tur-

bines à gaz comprenaient normalement des aubes séparées com-

portant chacune une partie profilée aérodynamiquement et des plateaux interne etexterne qui, réunis, formaient un groupe

annulaire d'éléments profilés aérodynamiquement et des pla-

teaux annulaires interne et externe complets. Ces aubes é-

taient difficiles tant à fabriquer qu'à calculer en vue d'ob-

tenir un rendement efficace. C'est ainsi que, du fait que les plateaux s'étendent généralement perpendiculairement à

la partie profilée aérodynamiquement, ces aubes sont diffi-

ciles à réaliser par coulage et, du fait que les plateaux se

touchent de façon à former un organe annulaire, il est diffi-

cile de réaliser un joint étanche à tous les points de con-

tact. Le refroidissement des plateaux présente également des difficultés. La présente invention réalise un aubage de guidage, ou aubage

de distributeur, éliminant une partie de ces inconvénients.

L'aube dz guidage ou de distributeur pour moteur à turbine à gaz selon la présente invention comprend un plateau annulaire

interne et un plateau annulaire externe en t8le et une plura-

lité d'éléments profilés aérodynamiquement s'étendant entre ces plateaux annulaires, chaque élément profilé possédant, à ses extrémités interne et externe, des organes de montage par lesquels les éléments profilés aérodynamiquement, donc les plateaux annulaires, sont portés par la partie fixe du moteur.

De préférence, la t8le comportera une structure poreuse, tel-

le que de type feuilleté ou multicouches, refroidie par trans-

piration. Les organes de montage des éléments profilés aérodynamiquement

pourront être disposés de façon à permettre la croissance ra-

diale des aubages; c'est ainsi que, dans un mode de réalisa-

tion de l'invention, chaque/rgane de montage comportera un bras s'étendant essentiellement dans le sens axial et venant

buter contre l'élément profilé et contre la structure fixe.

L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de c8té, partiellement écorchée, d'un moteur à turbine à gaz équipée d'un aubage de guidage, ou de distributeur, conforme à l'invention;

- la figure 2 est une coupe, à plus grande échelle, de l'au-

bage de guidage de la figure 1; - la figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2; et

- la figure 4 est une vue perspective du dispositif de mon-

tage des- figuras précédentes.

La figure 1 montre un moteur à turbine à gaz comprenant un carter 10 dans lequel sont montés, dans le sens d'écoulement des gaz, un compresseur 11, un système de combustion 12 et

une turbine 13 et qui se termine par une tuyère 14. Ce mo-

teur fonctionne de la façon habituelle.

Un aubage de guidage, ou aubage de distributeur, 16 sert à diriger les gaz chauds sortant de la chambre de combustion 12

sur les aubes mobiles 15 de la turbine. Cet aubage 16 appa-

rait plus en détail sur les figures 2 et 3 o l'on voit qu'il

se compose essentiellement d'une pluralité d'éléments profi-

lés aérodynamiquement 17 s'étendant entre des plateaux annu-

laires interne 18 et externe 19. Il ressort en particulier

de la figure 3 que l1s anneaux 18 et 19 sont des anneaux u-

nitaires en t8le. L'anneau interne 18 comporte des profilés

annulaires avant 20 et arrière 21 d'étanchéité et de raidis-

sement. Le profilé annulaire avant 20 prend contaciavec une bride 22 de/a partie aval interne 23 de la chambre de combustion de façon à établir avec elle un joint étanche tandis que la face

avant du profilé annulaire arrière 21 sert d'appui à un res-

sort 24 établissant un joint étanche entre ledit prQfilé 21

et la structure fixe 25 du moteur.

Le plateau annulaire externe 19 dépasse, vers l'avant, le bord avant des éléments profilés aérodynamiquement 17 et porte sur sa face externe un manchon d'étanchéité 27 ménageant, entre lui et ledit plateau, une rainure annulaire dans laquelle s'engage télescopiquement l'extrémité aval 29 de la partie externe de la chambre de combustion de façon à former un Joint

étanche. L'extrémité aval du plateau 19 porte un profilé an-

nulaire 30 établissant un joint étanche avec la structure fixe

32, par le ressort 31, de manière identique au profilé 21 pré-

cité. On voit que, tel qu'il a été décrit jusqu'ici, l'aubage de

guidage diffère des aubages usuels en ce qu'au lieu de com-

porter un groupement. annulaire d'aubes séparées se tuuchant il comporte des plateaux interne et externe monoblocs entre lesquels sont montés des éléments profilés aérodynamiquement

On évite ainsi les problèmes d'étanchéité entre sections con-

tiguâs de plateaux, mais on voit qu'en raison de la nature

relativement flexible des plateaux 18 et 19, il est contre-

indiqué de les laisser supporter des charges importantes tal-

les que celles qu'exerceraient sur eux la pression des gaz et les dilatations et contractions thermiques des éléments profilés aérodynamiquement 17. Le système de montage selon ce mode de réalisation de l'invention est donc disposé de façon que les éléments de plateaux n'aient pas à supporter

de charges sensibles même en cas de dilatations thermiques.

A cette fin, chacun des éléments profilés aérodynamiquement 17 comporte une partie saillante interne 33 et une partie saillante externe 34 dans chacune desquelles est creusée, comme le montre la figure 4, une surface de butée agissant sur la surface de butée correspondante d'un doigt transmetteur de charge. Dans le cas des parties saillantes externes 34, ces doigts 35 sont représentés sur la figure 4 et l'on voit que chacun d'eux fait saillieM'un anneau 36 dans un sens axial

mais assez obliquement pour suivre la direction de la compo-

sante des forces que devra transmettre la partie saillante 34 L'anneau 36 à son tour s'appuie contre la structure fixe 32 et porte des clabots 37 pénétrant dans des cavités de forme correspondante de- la structure fixe 32 pour l'empêcher de

tourner par rapport à elle.

La structure interne qui reçoit les charges provenant de la

partie saillante interne 33 est semblable à la structure in-

terne et n'est donc pas représentée séparément en perspective mais elle comporte, elle aussi, une pluralité de doigts 38 saillant d'un anneau 39 portant sur la structure fixe 25 et

maintenue par des clabots 40 pour l'empêcher de tourner.

Le fonctionnement de ce montage consiste en ce que toute char-

ge assez sensible agissant sur les éléments profilés aérodyna-

miquement 17 est transmise directement des parties saillantes 33 et 34 aux doigts saillants correspondants et par conséquent aux anneaux 36 et 39 et aux structures 32 et 25. Comme ces

dernières seront vraisemblablement à une température tres in-

férieure à celle des éléments profilés aérodynamiquement et des plateaux annulaires, il est évident qu'il se produira une dilatation différentielle autorisée, dans le montage décrit, par les mouvements vers l'intérieur et vers l'extérieur des extrémités des bras 35 et 38 en contact avec l'aube et par la torsion des anneaux 36 et 39. La longueur des bras 35 et 38 permet une dilatation d'une assez grande ampleur sans que l'angle de torsion des anneaux soit très grand et, de cette façon, les forces de frottement n'absorbent pas les dilatations différentielles.

L'ensemble constitué par les éléments profilés aérodynamique-

ment 17 et les plateaux 18 et 19 pourra donc se dilater et se contracter sans déformation desdits plateaux minces 18 et 19 Le dispositif représenté possède d'autres caractéristiques dignes d'etre notées. Tel qu'on vient de le décrire, il ne possède pas de système réfrigérant des éléments profilés 17 ou des plateaux 18 et 19. En ce qui concerne les éléments profilés 17 on pourra utiliser n'importe lequel des systèmes réfrigérants normaux connus employant diverses combinaisons

de refroidissement par impact, par convection ou laminaire.

En ce qui concerne les plateaux 18 et 19 on préférera réali-

ser ces derniers en matière poreuse, de préférence comportant une pluralité de couches en contact, disposées de façon à

forcer l'air réfrigérant à suivre un parcours tortueux en pas-

sant d'une surface à l'autre.

Pour la fabrication du dispositif selon l'invention, celle-ci

propose de braser une pluralité d'éléments profiles aérodyna-

miquement 17, obtenus par coulage, dans des ouvertures cor-

respondantes des plateaux 18 et 19, la position de ce brasage étant indiquée par le chiffre 41 sur la figure 3. On notera que les éléments profilés 17, séparés, sont assez faciles à

couler du fait de leur forme essentiellement plane sans sail-

lies appréciables sur leur plan comme ce serait le cas pour

des aubes séparées.

On devra noter que la construction décrite ci-dessus pourra subir plusieurs modifications. Le dispositif de montage du

système ci-dessus, bien que très efficace, pourra être rem-

placé par un dispositif équivalent mais différent, de même

que les divers joints d'étanchéité mentionnés et décrits.

La tôle mince constituant les plateaux interne et externe sera, de préférence, en matière poreuse refroidie par transpiration mais il y aura évidemment des cas o l'on pourra utiliser de

la tôle ordinaire.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Aubage de guidage pour moteur à turbine à gaz, caractérisé en ce qu'il comporte un plateau annulaire interne et un plateau annulaire externe, tous deux en tôle métallique, entre lesquels s'étend une pluralité d'éléments profilés aérodynamiquement, les extrémités internes et externes de chacun desdits éléments comportant des organes de montage par lesquels lesdits éléments et par conséquent lesdits

plateaux sont portés par la partie fixe du moteur.

2. Aubage de guidage selon la Revendication 1, caractérisé

en ce que ladite tôle métallique comprend une structure

métallique poreuse.

3. Aubage de guidage selon la Revendication 2, caractérisé en ce que ladite tôle métallique comprend une matière feuilletée dont chaque couche est percée de trous, les trous de chaque paire de couches contiguës étant joints par des passages formés dans les surfaces en contact des

couches contiguës.

4. Aubage de guidage selon-la Revendicatiin 1, caractérisé en ce que chacun desdits plateaux comporte des joints d'étanchéité appropriés à assurer ltétanchéité avec les

structures fixes contiguës du moteur.

5. Aubage de guidage selon la Revendication 4, caractérisé en ce que lesdits joints d'étanchéité comprennent au moins

une aile d'un profilé en cornière fixé à la face du pla-

teau correspondant éloignée de l'élément profilé aérody-

namiquement.

6. Aubage de guidage selon la Revendication 5, caractérisé en ce que l'un des plateaux annulaires présente une telle aile de profilé en cornière à chacune de ses extrémités

avant et arrière.

7. Aubage de guidage selon la Revendication 1, caractérisé

en ce que les organes de montage permettent une dilata-

tion radiale relative entre les éléments constitutifs de

l'aubage et les structures fixes du moteur.

8. Aubage de guidage selon la Revendication 7, caractérisé en ce que les organes de montage comprennent des parties saillant des extrémités internes et externes des éléments profilés aérodynamiquement et prenant contact avec des

butées saillant desdites structures fixes, ces butées pou-

vant se déplacer de façon à permettre ladite dilatation relative.

9. Aubage de guidage selon la Revendication 8, caractérisé en ce que lesdites butées comprennent des doigts séparés

s'étendant axialement.

10. Aubage de guidage selon la Revendication 9, caractérisé en ce que les doigts constituant les butées d'une des extrémités des éléments profilés aérodynamiquement font

saillie d'un anneau porteur unique.

11. Aubage de guidage selon la Revendication 10, caractérisé en ce que chacun desdits anneaux porteurs prend contact avec les structures fixes du moteur de façon à se voir interdire tout mouvement de translation mais permettre

un degré limité de torsion.