FR2965845A1

FR2965845A1 - Grille d'acceleration d'air pour systeme de turbine a gaz

Info

Publication number: FR2965845A1
Application number: FR1159129A
Authority: FR
Inventors: Stanley Kevin Widener
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-04-13
Anticipated expiration: 2031-10-10
Also published as: US20120087784A1; CN102444477A; DE102011054388B4; JP6055174B2; US8529195B2; CN102444477B; FR2965845B1; DE102011054388A1; JP2012082822A

Abstract

Grille d'accélération (100) pour une enveloppe (64) d'un système de turbine à gaz. La grille d'accélération (100) comprend une pluralité d'orifices (106) ménagés dans l'enveloppe (64), la pluralité d'orifices (106) étant disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe (64), et une pluralité de cartouches (104), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) étant conçue pour se loger dans un orifice de la pluralité d'orifices (106). Chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) comporte une entrée et une sortie permettant à un agent de refroidissement de traverser celle-ci. La grille d'accélération (100) comprend en outre au moins un modificateur d'écoulement disposé dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) pour modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104). Chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est séparément amovible de chaque orifice de la pluralité d'orifices (106).

Description

B 11-4431 FR 1

Grille d'accélération d'air pour système de turbine à gaz L'invention concerne globalement des systèmes de turbines à gaz et, plus particulièrement, des grilles d'accélération d'air destinées à envoyer un agent de refroidissement vers diverses pièces d'un système de turbine à gaz. Des systèmes de turbines à gaz sont couramment employés dans des domaines tels que la production d'énergie. Un système de turbine à gaz classique comprend un compresseur, une chambre de combustion et une turbine. Le compresseur fournit de l'air comprimé à la chambre de combustion, dans laquelle l'air comprimé se mélange à un combustible et est brûlé, en produisant des gaz chauds. Ces gaz chauds sont fournis à la turbine dans laquelle de l'énergie est extraite des gaz chauds pour produire un travail. Pendant le fonctionnement du système de turbine à gaz, diverses pièces et zones du système sont exposées à des flux à hautes températures, ce qui risque de provoquer des défaillances des pièces et des zones. Comme des flux à des températures plus élevées aboutissent globalement à une amélioration des performances, du rendement et de la production d'énergie du système de turbine à gaz et sont donc souhaitables dans le système de turbine à gaz, les pièces et zones exposées à des flux à hautes températures doivent être refroidies pour permettre au système de turbine à gaz de fonctionner avec des flux à température accrue. On citera comme exemples de zones nécessitant un refroidissement l'espace des roues de la section turbine, c'est-à-dire la zone de la section turbine entourant les roues des rotors de la turbine, et la jonction de rotors à savoir la jonction entre le rotor du compresseur et le rotor de la turbine. Par exemple, lorsque la température dans l'espace des roues augmente sous l'effet d'une augmentation de températures des flux circulant dans l'espace des roues ou sous l'effet d'une augmentation des températures ambiantes à l'extérieur du système de turbine à gaz, des pièces présentes dans l'espace des roues, par exemple des pièces des ensembles de rotors et d'ailettes, risquent de subir une dilatation thermique. Cette dilatation thermique risque finalement d'amener les diverses pièces à frotter les unes contre les autres ou à venir au contact les unes des autres, ou risque de créer des contraintes excessives dans les pièces susceptibles de provoquer des dommages catastrophiques pour les pièces et le système de turbine à gaz. La jonction de rotors peut de la même manière être exposée à des températures accrues en raison de l'augmentation des températures des flux et/ou des températures ambiantes, et risque donc d'être une pièce limitant la durée de vie du système. Diverses solutions sont connues dans la technique pour refroidir l'espace des roues et la jonction de rotors afin d'empêcher un endommagement du système de turbine à gaz. Par exemple, de nombreuses solutions selon la technique antérieure utilisent des grilles d'accélération d'air pour faire circuler une partie de l'air issue du compresseur afin de refroidir l'espace des roues et la jonction de rotors. Les grilles d'accélération d'air provoquent une accélération de l'air refoulé par le compresseur et traversant celle-ci, en réduisant la température de l'air avant que l'air n'entre dans l'espace de roues et/ou ne soit en interaction avec la jonction de rotors. Les grilles d'accélération habituelles selon la technique antérieure sont des dispositifs coûteux, complexes. Par exemple, de nombreuses grilles d'accélération selon la technique antérieure sont intégrées par moulage dans diverses parties du système de turbine à gaz entre le compresseur et la turbine et comportent une structure multicouche pour l'accélération des flux d'air dans celles-ci. Ces grilles d'accélération selon la technique antérieure ont divers inconvénients. Par exemple, comme évoqué, les grilles d'accélération peuvent être coûteuses et compliquées à fabriquer. De plus, comme les grilles d'accélération habituelles selon la technique antérieure sont moulées, les grilles d'accélération ne sont ni modifiables ni réglables pendant les essais, la validation ou la mise en service du système, et les diverses pièces des grilles d'accélération ne sont pas facilement réparables. Ainsi, une grille d'accélération perfectionnée pour système de turbine à gaz serait souhaitable dans la technique. Par exemple, une grille d'accélération relativement bon marché et simple à fabriquer et à installer dans un système de turbine à gaz serait souhaitable. De plus, une grille d'accélération comprenant des éléments modifiables ou réglables, et qui puisse en outre être facilement réparable, serait avantageuse. Des aspects et avantages de l'invention seront partiellement présentés dans la description ci-après ou pourront apparaître de manière évidente à la lecture de la description, ou pourront être appris par la pratique de l'invention. Une grille d'accélération pour une enveloppe d'un système à turbine à gaz est proposée. La grille d'accélération comprend une pluralité d'orifices ménagés dans l'enveloppe, les différents orifices étant disposés en un ensemble annulaire autour de l'enveloppe, et une pluralité de cartouches, chaque cartouche de la pluralité de cartouches étant conçue pour s'installer dans un orifice de la pluralité d'orifices. Chaque cartouche de la pluralité de cartouches comporte une entrée et une sortie permettant de faire passer un agent de refroidissement. Par ailleurs, la grille d'accélération comprend au moins un modificateur de débit disposé dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches pour modifier le débit de l'agent de refroidissement dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches. Chaque cartouche de la pluralité de cartouches peut être retirée isolément de chaque orifice de la pluralité d'orifices. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale écorchée d'une première forme de réalisation de diverses pièces d'un système de turbine à gaz selon la présente invention ; - la figure 2 est d'accélération selon une invention ; - la figure 3 est d'accélération selon une invention ; - la figure 4 est une vue en perspective d'une cartouche selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 5 est une vue en coupe de la cartouche de la figure 4, prise suivant les lignes 5--5 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'une cartouche selon une autre forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 7 est une vue en coupe de la cartouche de la 25 figure 6, prise suivant les lignes 7--7 ; et - la figure 8 est une vue en perspective d'une cartouche selon encore une autre forme de réalisation de la présente invention. On va maintenant considérer en détail des formes de réalisation de l'invention, dont un ou plusieurs exemples sont 30 illustrés sur les dessins. Chaque exemple est fourni à titre une vue en perspective d'une grille forme de réalisation de la présente

une vue éclatée de face d'une grille forme de réalisation de la présente d'explication de l'invention, ne limitant nullement l'invention. En fait, il apparaîtra aux spécialistes de la technique que de nombreuses modifications et variantes peuvent être apportées à la présente invention sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention.

Par exemple, des éléments illustrés ou décrits dans le cadre d'une forme de réalisation peuvent être utilisés avec une autre forme de réalisation pour donner encore une autre forme de réalisation. I1 est donc entendu que la présente invention couvre de telles modifications et variantes qui entrent dans le cadre des revendications annexées et de leurs équivalents. La figure 1 est une vue écorchée d'une première forme de réalisation de diverses pièces d'un système 10 de turbine à gaz selon la présente invention. Le système 10 peut comprendre un compresseur 12, une chambre de combustion 14 et une turbine 16.

Par ailleurs, le système 10 peut comprendre une pluralité de compresseurs 12, de chambres de combustion 14 et de turbines 16. Le compresseur 12 et la turbine 16 peuvent être accouplés l'un avec l'autre, comme on le verra plus loin. Comme représenté, le compresseur 12 comprend globalement un organe formant stator 20 de compresseur dont une partie peut être appelée enveloppe de refoulement de compresseur, et un organe formant rotor intérieur 22. Le compresseur 12 peut en outre comprendre un diffuseur 24, lequel peut être au moins partiellement défini par l'organe formant stator 20 de compresseur. Une chambre de refoulement 26 peut être présente au voisinage immédiat du diffuseur 24 et en communication fluidique avec ce dernier. De l'air ou, selon une autre possibilité, n'importe quel gaz approprié, appelé ici flux d'air 30, peut circuler dans le compresseur 12 et être globalement mis sous pression dans ce dernier, et le diffuseur 24 et la chambre de refoulement 26 peuvent contribuer à canaliser le flux d'air 30 jusqu'à la chambre de combustion 14. Par exemple, après avoir été comprimé dans le compresseur 12, le flux d'air 30 peut traverser le diffuseur 24 et être envoyé dans la chambre de refoulement 26. Le flux d'air 30 peut ensuite passer de la chambre de refoulement 26 à la chambre de combustion 14. La turbine 16 comprend globalement un organe formant stator 40 de turbine et un organe formant rotor intérieur 42. L'organe formant rotor 42 peut être réuni à une roue 44 de turbine ou à des roues 44 de turbine, qui peut/peuvent être disposées dans l'espace 45 de roues de turbine. Diverses aubes mobiles 46 de rotor de turbine peuvent être montées sur les roues 44 de turbine, tandis que les aubes fixes 48 de stator de turbine peuvent être disposées dans la turbine 12. Les aubes mobiles 46 de rotor et les aubes fixes 48 de stator peuvent globalement former des étages de turbine. Les extrémités contiguës du rotor 22 de compresseur et du rotor 42 de turbine peuvent comporter diverses pièces d'assemblage telles que, par exemple, des brides d'assemblage 50 et 52, lesquelles peuvent être réunies l'une à l'autre par des boulons ou autrement pour former un organe intérieur rotatif ou rotor 54. La jonction 56 de rotor peut réunir les brides d'assemblage 50 et 52. Les extrémités contiguës de l'organe formant stator 20 de compresseur et de l'organe formant stator 40 de turbine peuvent en outre comporter diverses pièces d'assemblage telles que, par exemple, des brides d'assemblage 60 et 62 qui peuvent être réunies l'une à l'autre par des boulons ou autrement afin de former une enveloppe extérieure fixe 64 entourant le rotor 54. Selon une autre possibilité, l'organe formant stator 20 de compresseur et l'organe formant stator 40 de turbine peuvent être formés d'une seule pièce de façon que des brides ou un assemblage ne soient pas nécessaires pour former l'enveloppe 64. Ainsi, le compresseur 12 et la turbine 16 peuvent inclure et définir entre eux le rotor 54 et l'enveloppe 64. Le rotor 54 et l'enveloppe 64 peuvent en outre définir globalement, entre eux, un espace 70 de roues avant. L'espace 70 de roues avant peut être globalement une partie amont de l'espace 45 de roues. Le joint 56 de rotor et l'espace 45 de roues peuvent être accessibles via l'espace 70 de roues avant. Dans de nombreux cas, il peut être nécessaire de refroidir l'espace 45 de roues et/ou le joint 56 de rotor. Ainsi, la présente invention porte en outre sur une grille 100 d'accélération d'air. La grille d'accélération 100 peut globalement permettre la circulation, à travers celle-ci, d'une partie de l'air 30, ci-après appelée agent de refroidissement, pour refroidir l'espace 45 de roues et/ou la jonction 56 de rotor. Comme expliqué plus loin, la grille d'accélération 100 peut globalement être associée à l'enveloppe 64 et disposée dans cette dernière. Ainsi, l'agent de refroidissement 102 peut, depuis la chambre de refoulement 26, passer à travers la grille d'accélération 100, peut être rejeté depuis la grille d'accélération 100 jusque dans l'espace 70 de roues avant. L'agent de refroidissement 102 peut alors traverser l'espace 70 de roues avant, en coopérant avec et en refroidissant l'espace 45 de roues et le joint 56 de rotor. Comme représenté sur les figures 2 et 3, la grille d'accélération 100 selon la présente invention peut comprendre une pluralité de cartouches 104 et définir une pluralité d'orifices 106.

Les orifices 106 peuvent globalement être ménagés dans l'enveloppe 64 et être disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe 64. Chaque cartouche de la pluralité de cartouches 104 peut être conçue pour se loger dans un orifice de la pluralité d'orifices 106. Par exemple, chacune des cartouches 104 peut avoir un corps dont la forme et les dimensions extérieures conviennent pour qu'il coïncide avec la forme et les dimensions intérieures de l'orifice 106 qui le reçoit, de façon que la cartouche 104 puisse être introduite et logée dans l'orifice 106. I1 doit être entendu que les orifices 106 et les cartouches 104 peuvent avoir n'importe quelles dimensions et forme appropriées. Les dimensions et la forme des orifices 106 et des cartouches 104 représentés sur les figures 1 à 8 ne le sont qu'à titre d'illustration et ne sont nullement destinés à limiter la présente invention. N'importe quel nombre de cartouches 104 et d'orifices 106 peuvent être disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe 64. Dans certains exemples de formes de réalisation, le nombre de cartouches 104 et d'orifices 106 peut être égal au nombre de tubes à flammes (non représentés) présents dans la chambre de combustion 14. Par exemple, un système 10 ayant seize tubes à flammes de chambre de combustion peut comporter seize orifices 106 et seize cartouches 104 disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe 64. Dans d'autres formes de réalisation possibles, la grille d'accélération 100 peut comporter quatorze, douze, dix, huit ou six orifices 106 et cartouches 104.

Cependant, il doit être entendu que la présente invention ne se limite pas au nombre d'orifices 106 et de cartouches 104 indiqué ci-dessus. Au contraire, n'importe quel nombre d'orifices 106 et de cartouches 104 égal, supérieur ou inférieur au nombre de tubes à flammes de la chambre de combustion entre dans le cadre et l'esprit de la présente invention. Comme représenté, chacun des orifices 106 peut globalement être ménagé dans l'enveloppe 64. Dans certaines formes de réalisation, les orifices 106 peuvent être ménagés dans l'organe formant stator 20 de compresseur de l'enveloppe 64, tandis que dans d'autres formes de réalisation, les orifices 106 peuvent être ménagés dans l'organe formant stator 40 de turbine de l'enveloppe 64. Globalement, chaque cartouche de la pluralité de cartouches 104 peut être séparément amovible de chaque orifice de la pluralité d'orifices 106. Par exemple, chaque orifice 106 peut être séparément amovible de l'orifice 106 dans lequel est logée la cartouche 104. Ainsi, n'importe laquelle des cartouches 104 selon la présente invention peut être séparément amovible des autres cartouches 104 présentes dans la grille d'accélération 100. Par exemple, chacune des cartouches 104 peut être fixée séparément dans l'orifice de montage 106 à l'aide de n'importe quels dispositifs de fixation appropriés tels que des écrous et des boulons ou des vis. D'une manière avantageuse, chaque cartouche 104 peut être amovible à volonté de la grille d'accélération 100, séparément des autres cartouches 104, pour une réparation ou un remplacement. La grille d'accélération 100 selon la présente invention peut ainsi permettre une réparation et un remplacement peu coûteux et efficace de diverses pièces de la grille d'accélération 100. Par ailleurs, la grille d'accélération 100 selon la présente invention peut permettre un réglage. Par exemple, pendant les essais, la validation ou la mise en service, des cartouches 104 ayant divers aspects et/ou caractéristiques peuvent être retirées, remplacées et interchangées pour obtenir diverses caractéristiques souhaitables pour la grille d'accélération 100 et le système 10. Par ailleurs, dans des exemples de formes de réalisation de la présente invention illustrés sur les figures 1 à 3, les cartouches 104 peuvent être amovibles à travers la surface extérieure de l'enveloppe 64. D'une manière avantageuse, cela peut permettre le retrait des cartouches 104 sans dépose, réglage ou autre dérangement d'autres organes du système 10, notamment d'autres pièces de l'enveloppe 64 ou pièces du rotor 54.

Cette grande accessibilité des cartouches 104 peut permettre une réparation et une remise en place rapides et efficaces des cartouches lorsque cela est souhaité ou nécessaire. Dans certains exemples de formes de réalisation, les cartouches 104 peuvent être radialement amovibles des orifices de montage 106. Par exemple, comme représenté, les orifices 106 peuvent être ménagés et disposés de manière annulaire dans l'enveloppe 64 à travers la surface extérieure de l'enveloppe 64. Ainsi, pour sortir une cartouche 104 d'un orifice 106 ménagé dans la surface extérieure de l'enveloppe 64, la cartouche doit être déplacée dans une direction globalement radiale 110. Dans certaines autres formes de réalisation possibles, les cartouches 104 peuvent être amovibles longitudinalement ou tangentiellement, ce qui nécessite de les déplacer dans une direction globalement longitudinale 112 ou une direction globalement tangentielle 114. En outre, dans certaines autres formes de réalisation possibles, les cartouches 104 peuvent être amovibles par un déplacement dans des directions ayant n'importe quelles composantes d'orientation radiale, longitudinale ou tangentielle appropriées.

I1 doit être entendu que les directions radiale, longitudinale et tangentielle 110, 112 et 114 sont définies individuellement pour chaque organe du système 10 présenté ici, notamment pour chaque cartouche individuelle 104 et pour l'agent de refroidissement 102 passant par chaque cartouche 104, comme expliqué plus loin. Par exemple, les diverses directions sont définies individuellement pour chaque cartouche 104 par rapport à la circonférence définie par la surface extérieure de l'enveloppe 64, de façon que, par exemple, la direction radiale 110 de retrait d'une cartouche 104 soit différente de la direction radiale 110 de retrait d'une autre cartouche 104. La figure 3 illustre, à titre d'exemple, les diverses directions 110, 112, 114, définies pour diverses cartouches 104. Comme représenté sur les figures 4 à 8, chacune des cartouches 104 peut comporter une entrée 120 et une sortie 122 pour la traversée de la cartouche 104 par l'agent de refroidissement 102. Ainsi, l'agent de refroidissement 102 peut entrer dans la cartouche 104 depuis la chambre de refoulement 26 via l'entrée 120 et sortir de la cartouche 104 par la sortie 122 pour entrer dans l'espace 70 de roues avant. Chacune des cartouches 104 peut globalement être conçue pour accroître le débit de l'agent de refroidissement 102 passant par celle-ci. Ainsi, dans certaines formes de réalisation, la section transversale de l'entrée 120 d'une cartouche 104 peut être plus grande que la section transversale de la sortie 122 de la cartouche 104. Dans ces formes de réalisation, l'agent de refroidissement traversant la cartouche 104 peut accélérer durant la traversée de la cartouche 104 sous l'action d'autres pièces de la cartouche 104, par exemple des modificateurs 130 d'écoulement, présentés plus loin. Comme indiqué, la grille d'accélération 100 selon la présente invention peut en outre comporter des modificateurs 130 d'écoulement disposés dans les cartouches 104. Chaque cartouche 104 peut ainsi comporter au moins un, ou une pluralité de modificateurs 130 d'écoulement dans celle-ci. Les modificateurs 130 d'écoulement peuvent être placés dans les cartouches 104 pour modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement 102 dans les cartouches 104. Par exemple, les modificateurs 130 d'écoulement peuvent modifier la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102 et/ou peuvent provoquer une accélération de l'agent de refroidissement 102.

Comme représenté sur les figures 4, 5 et 8, dans une forme de réalisation le modificateur d'écoulement 130 peut être un passage 132 ménagé dans la cartouche 104. Le passage 132 peut s'étendre sur au moins une partie de la longueur de la cartouche 104 entre l'entrée 120 et la sortie 122. Dans certaines formes de réalisation, le passage 132 peut modifier la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102, comme expliqué ci-après. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, le passage 132 peut avoir une forme analogue à celle d'une palette ou autre forme profilée. Dans certaines formes de réalisation, le passage 132 peut être conique. Par exemple, le passage 132 peut se resserrer de telle façon que l'extrémité du passage adjacente à la sortie 122 ait une section transversale plus petite que l'extrémité du passage adjacente à l'entrée 120, si bien que l'agent de refroidissement 102 empruntant le passage 132 subit une accélération. Comme représenté sur les figures 6 et 7, dans une autre forme de réalisation, le modificateur 130 d'écoulement peut être une palette 134 disposée dans la cartouche 104. La palette 134 peut s'étendre sur au moins une partie de la longueur de la cartouche, entre l'entrée 120 et la sortie 122. Globalement, la palette 134 peut servir à diviser le flux d'agent de refroidissement 102 en plusieurs flux au moment où l'agent de refroidissement 102 passe devant la palette 134. Dans certaines formes de réalisation, la palette 134 peut modifier la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102, comme expliqué plus loin. Par exemple, dans certaines formes de réalisation, la palette 134 peut être conique. Par exemple, la palette 134 peut devenir plus étroite de façon que l'extrémité de la palette 134 globalement adjacente à l'entrée 120 ait une plus grande section transversale que l'extrémité de la palette 134 globalement adjacente à la sortie 122. Selon une autre possibilité, la palette 134 peut avoir une forme conique de façon que l'extrémité de la palette 134 globalement adjacente à la sortie 122 ait une plus grande section transversale que l'extrémité de la palette globalement adjacente à l'entrée 120, de façon que l'agent de refroidissement 102 passant devant la palette 134 dans la cartouche 104 puisse subir une accélération. Dans des exemples de forme de réalisation, la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102 peut être modifiée lors du passage de l'agent de refroidissement 102 dans les cartouches 104. Par exemple, les modificateurs 130 d'écoulement, tels que les passages 132 et/ou les palettes 134 peuvent modifier la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102. Dans certaines formes de réalisation, l'agent de refroidissement 102 entrant dans les cartouches 104 par les entrées 120 peut circuler avec des composantes d'écoulement dans la direction globalement longitudinale 112 et la direction radiale 110. Le modificateur 130 d'écoulement ou les modificateurs 130 d'écoulement présents dans chacune des cartouches 104 peut/peuvent, dans certaines formes de réalisation, modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement 102 de façon que l'agent de refroidissement 102 rejeté par les sorties 122 des cartouches 104 ait des composantes d'écoulement modifiées par rapport aux composantes d'écoulement aux entrées 120. Par exemple, le modificateur 130 d'écoulement ou les modificateurs 130 d'écoulement peut/peuvent ajouter ou supprimer une composante d'écoulement à direction tangentielle 114, une composante d'écoulement à direction longitudinale 112 et/ou une composante d'écoulement à direction radiale 110. De plus, ou selon une autre possibilité, le modificateur 130 d'écoulement peut modifier, par exemple, la vitesse de l'écoulement de l'agent de refroidissement 102 en ce qui concerne une ou plusieurs composantes d'écoulement.

Dans un exemple de forme de réalisation, par exemple, l'agent de refroidissement 102 sortant des cartouches 104 peut s'écouler avec des composantes d'écoulement au moins dans la direction globalement radiale 110 et la direction globalement tangentielle 114. Ainsi, les modificateurs 130 d'écoulement peuvent être disposés et placés dans les cartouches 104 afin de modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement 102 pour obtenir un écoulement au moins dans la direction globalement radiale 110 et la direction globalement tangentielle 114.

L'agent de refroidissement 102 issu des cartouches 104 peut en outre s'écouler dans la direction globalement longitudinale 112 à travers l'espace 70 de roues avant. Par exemple, l'agent de refroidissement 102 peut s'écouler globalement longitudinalement vers l'espace 45 de roues ou globalement longitudinalement vers le joint 56 de rotor, ou bien une partie de l'agent de refroidissement 102 peut s'écouler globalement longitudinalement vers l'espace 45 de roues tandis qu'une autre partie s'écoule longitudinalement vers le joint 56 de rotor. Divers tuyaux et alésages peuvent être définis dans le système 10, notamment dans le rotor 54 et l'enveloppe 64, pour favoriser ces diverses directions longitudinales d'écoulement. Comme expliqué plus haut, l'agent de refroidissement 102 peut globalement accélérer durant sa traversée de la grille d'accélération 100. Par exemple, comme expliqué, les cartouches 104 et/ou les modificateurs 130 d'écoulement dans celles-ci peuvent être conçus pour provoquer une accélération de l'écoulement de l'agent de refroidissement 102. Dans certaines formes de réalisation, la grille d'accélération 100, et donc les cartouches 104 et/ou les modificateurs 130 d'écoulement, peuvent être conçus pour faire sortir l'agent de refroidissement 102 à certaines vitesses, et en particulier pour faire sortir l'agent de refroidissement 102 avec des composantes d'écoulement à certaines vitesses. Par exemple, dans une forme de réalisation, l'agent de refroidissement 102 qui sort des cartouches 104 peut s'écouler avec une composante d'écoulement dans la direction tangentielle 114 qui a une vitesse approximativement égale ou supérieure à la vitesse du rotor 54, par exemple approximativement égale ou supérieure à la vitesse de rotation du rotor 54. I1 doit être entendu que les cartouches 104 selon la présente invention ne se limitent pas à la présence de passages 132 ou de palette 134 décrits ici. Par exemple, dans d'autres formes de réalisation possibles, le modificateur 130 d'écoulement peut être une plaque dans laquelle est ménagée une pluralité d'alésages, un tube, une saillie adéquate ou n'importe quel autre modificateur 130 de flux approprié. Ainsi, il doit être entendu que tout modificateur 130 d'écoulement servant à modifier la direction d'écoulement de l'agent de refroidissement 102 et/ou à provoquer une accélération de l'agent de refroidissement 102 durant la traversée des cartouches 104 par l'agent de refroidissement 102 entre dans le cadre et l'esprit de la présente invention.

Comme représenté sur la figure 8, la cartouche 104 selon la présente invention peut comprendre en outre un moyen d'alignement 140 ou des moyens d'alignement 140. Globalement, le moyen d'alignement 140 peut permettre à la cartouche 104 de se loger dans un orifice 106 suivant une seule orientation. Autrement dit, le moyen d'alignement 140 est un dispositif anti-erreur ou sûr après défaillance ou protégé contre les erreurs. Comme représenté sur la figure 8, par exemple, le moyen d'alignement 140 peut être un alésage parmi une pluralité d'alésages conçus pour recevoir des dispositifs de fixation appropriés pour fixer la cartouche 104 dans l'orifice 106. Le moyen d'alignement 140 peut être décalé par rapport aux autres alésages, comme représenté sur la figure 8, ou peut avoir, par exemple, des dimensions, une orientation ou autres caractéristiques différentes. Ainsi, le moyen d'alignement 140 permet à la cartouche 104 d'être placée suivant une seule orientation pour un montage et/ou une fixation convenable de la cartouche 104 dans l'orifice 106. Cependant, il doit être entendu que le moyen d'alignement 140 n'est pas forcément un alésage, mais peut également être tout moyen approprié, notamment une partie de la forme de la cartouche ou une saillie ou une échancrure sur la cartouche, qui permet le montage de la cartouche 104 dans l'orifice 106 suivant une seule orientation.

Liste des repères Repère Elément 10 Système de turbine à gaz 12 Compresseur 14 Chambre de combustion 16 Turbine 20 Organe formant stator de compresseur 22 Organe formant rotor de compresseur 24 Diffuseur 26 Chambre de refoulement 30 Flux d'air 40 Organe formant stator de turbine 42 Organe formant rotor de turbine 44 Roue de turbine 45 Espace de roues de turbine 46 Aube mobile de rotor de turbine 48 Aube fixe de stator de turbine 50 Bride 52 Bride 54 Rotor 56 Jonction de rotor 60 Bride 62 Bride 64 Enveloppe 70 Espace de roues avant 100 Grille d'accélération 102 Agent de refroidissement 104 Cartouche 106 Orifice 110 Direction radiale 112 Direction longitudinale 114 Direction tangentielle 120 Entrée 122 Sortie 130 Modificateur d'écoulement 132 Passage 134 Palette 140 Moyen d'alignement

Claims

REVENDICATIONS1. Grille d'accélération (100) d'air pour une enveloppe (64) d'un système (10) de turbine à gaz, la grille d'accélération (100) comprenant : une pluralité d'orifices (106) ménagés dans l'enveloppe (64), la pluralité d'orifices (106) étant disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe (64) ; une pluralité de cartouches (104), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) étant conçue pour se loger dans un orifice de la pluralité d'orifices (106), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) comportant une entrée (120) et une sortie (122) permettant le passage d'un agent de refroidissement (102) ; et au moins un modificateur (130) d'écoulement disposé dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) pour modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) étant séparément amovible de chaque orifice de la pluralité d'orifices (106).
2. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle le/les modificateurs (130) d'écoulement est/sont un/des passages (132) ménagés dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
3. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle le/les modificateurs (130) d'écoulement est/sont une/des palettes (134) disposées dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
4. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, comprenant en outre une pluralité de modificateurs (130) d'écoulement.
5. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est disposée dans un organe formant stator (40) de turbine dans l'enveloppe (64).
6. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est amovible de manière radiale de l'orifice de montage (106).
7. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle la section transversale de l'entrée (120) de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est plus grande que la section transversale de la sortie (122) de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
8. Grille d'accélération (100) selon la revendication 1, dans laquelle l'agent de refroidissement (102) traversant chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est amené à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) en s'écoulant avec une composante d'écoulement à orientation radiale (110) et une composante d'écoulement à orientation tangentielle (114).
9. Grille d'accélération (100) selon la revendication 8, dans laquelle l'agent de refroidissement (102) amené à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule avec une composante d'écoulement à orientation tangentielle (114) qui a une vitesse approximativement égale ou supérieure à la vitesse d'un rotor (22) du système (10) de turbine à gaz.
10. Grille d'accélération (100) selon la revendication 8, dans laquelle une partie de l'agent de refroidissement (102) amenée à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule en outre avec une composante d'écoulement à orientation longitudinale (112) vers un joint (56) de rotor du système (10) de turbine à gaz, et dans laquelle une partie de l'agent de refroidissement (102) amenée à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule en outre avec une composante d'écoulement à orientation longitudinale (112) vers un espace (45) de roues du système (10) de turbine à gaz.
11. Système (10) de turbine à gaz, comprenant : un compresseur (12) et une turbine (16), le compresseur (12) et la turbine (16) comportant entre eux une enveloppe (64) et un rotor (54) ; et une grille d'accélération (100) d'air, la grille d'accélération (100) comprenant : une pluralité d'orifices (106) ménagés dans l'enveloppe (64), la pluralité d'orifices (106) étant disposés sous la forme d'un ensemble annulaire autour de l'enveloppe (64) ; une pluralité de cartouches (104), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) étant conçue pour se loger dans un orifice de la pluralité d'orifices (106), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) comportant une entrée (120) et une sortie (122) pour faire passer par celle-ci un agent de refroidissement (102) ; et au moins un modificateur (130) d'écoulement disposé dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) pour modifier l'écoulement de l'agent de refroidissement (102) dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104), chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) étant séparément amovible de chaque orifice de la pluralité d'orifices (106).
12. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 1l, dans lequel le/les modificateurs (130) d'écoulement est/sont un/des passages (132) ménagés dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
13. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 1l, dans lequel le/les modificateurs (130) d'écoulement est/sont une/des palettes (164) disposées dans chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
14. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 11, comprenant en outre une pluralité de modificateurs (130) d'écoulement.
15. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 1l, dans lequel chacun des orifices (106) est défini dans un organe formant stator (40) de turbine de l'enveloppe (64).
16. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 11, dans lequel chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est radialement amovible de l'orifice de montage (106).
17. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 1l, dans lequel la section transversale de l'entrée (120) de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est plus grande que la section transversale de la sortie (122) de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104).
18. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 1l, dans lequel l'agent de refroidissement (102) traversant chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) est amené à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) en s'écoulant avec une composante d'écoulement à orientation radiale (110) et une composante d'écoulement à orientation tangentielle (114).
19. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 18, dans lequel l'agent de refroidissement (102) amené à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule avec une composante d'écoulement à orientation tangentielle (114) qui a une vitesse sensiblement égale ou supérieure à la vitesse du rotor (54).
20. Système (10) de turbine à gaz selon la revendication 18, dans lequel une partie de l'agent de refroidissement (102) amenée à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule en outre avec un composante d'écoulement à orientation longitudinale (112) vers une jonction (56) de rotor du système de turbine à gaz, et dans lequel une partie de l'agent de refroidissement (102) amenée à sortir de chaque cartouche de la pluralité de cartouches (104) s'écoule en outre avec une composante d'écoulement longitudinale (112) vers un espace (45) de roues du système (10) de turbine à gaz.