FR2966498A1 - Machine tournante a rainures pour maitrise du comportement dynamique de l'ecoulement - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un système qui comprend une machine tournante comprenant un stator, un rotor (500) configuré pour tourner par rapport au stator, une pluralité de rainures axiales (520) agencées le long d'une circonférence du stator ou du rotor (500), une pluralité de segments d'ailette (502) agencés le long de la circonférence, chaque segment d'ailette (502) de la pluralité de segments d'ailette (502) comprenant une ailette (510) couplée à une base de montage (512) supportée dans une rainure axiale (520) respective de la pluralité de rainures axiales (520), et la pluralité d'ailettes (510) ayant un espacement non uniforme des ailettes autour de la circonférence.

Description

B11-4768FR 1 Machine tournante à rainures pour maîtrise du comportement dynamique de l'écoulement
L'invention décrite dans la présente description porte sur des machines tournantes, et en particulier des turbines et des compresseurs comprenant des ailettes agencées autour d'un rotor ou des aubes agencées autour d'un stator. Les moteurs à turbine extraient de l'énergie d'un écoulement de fluide et convertissent l'énergie en travail utile. Par exemple, une turbine à gaz brûle un mélange air-carburant pour produire des gaz de combustion chauds, qui peuvent ensuite traverser des ailettes de turbine pour entraîner un rotor. Malheureusement, les ailettes de turbine en rotation créent des traînées, qui peuvent exciter des structures dans la turbine à gaz. Par exemple, les effets potentiels peuvent provoquer des vibrations, une usure prématurée et un endommagement d'aubes, de distributeurs, de profils aérodynamiques et d'autres structures dans le chemin d'écoulement des gaz de combustion chauds. En outre, la nature périodique des effets potentiels peut créer un comportement résonant dans la turbine à gaz, produisant des oscillations d'amplitude croissante dans la turbine à gaz. Certains modes de réalisation de l'invention revendiquée seront décrits ci-dessous. Ces modes de réalisation ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention revendiquée, mais sont plutôt destinés à illustrer diverses formes possibles de l'invention. L'invention peut en fait englober diverses formes qui peuvent être similaires aux modes de réalisation décrits en détail plus bas ou différentes de ceux-ci.
Dans un premier mode de réalisation, un système comprend une machine tournante comprenant un stator, un rotor configuré pour tourner par rapport au stator, une pluralité de rainures axiales agencées le long d'une circonférence du stator ou du rotor, une pluralité de segments d'ailette agencés le long de la circonférence, chaque segment d'ailette de la pluralité de segments d'ailette comprenant une ailette couplée à une base de montage supportée dans une rainure axiale respective de la pluralité de rainures axiales, et la pluralité d'ailettes ayant un espacement non uniforme des ailettes autour de la circonférence. Dans un deuxième mode de réalisation, un système comprend une machine tournante comprenant une pluralité de premiers supports axiaux agencés circonférentiellement autour d'un axe de rotation, une pluralité de deuxièmes supports axiaux agencés circonférentiellement autour de l'axe de rotation, chaque premier support axial s'accouplant à un deuxième support axial respectif dans une direction axiale le long de l'axe de rotation, et une pluralité d'ailettes couplées à la pluralité de deuxièmes supports axiaux, la pluralité d'ailettes ayant un espacement non uniforme des ailettes circonférentiellement autour de l'axe de rotation. Dans un troisième mode de réalisation, un système comprend une turbomachine comprenant un stator, un rotor configuré pour tourner par rapport au stator, une pluralité de rainures axiales agencées le long d'une circonférence du rotor, et une pluralité d'ailettes couplées à la pluralité de rainures axiales, la pluralité d'ailettes étant agencées dans un chemin d'écoulement de fluide entre le rotor et le stator, et la pluralité d'ailettes ayant un espacement non uniforme des ailettes autour de la circonférence. Les caractéristiques, aspects et avantages précédents, ainsi que d'autres, de la présente invention ressortiront à l'étude de la description détaillée suivante illustrée par les dessins annexés sur lesquels les mêmes caractères repèrent les mêmes composants sur tous les dessins, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'un mode de réalisation d'une turbine à gaz, en coupe suivant l'axe longitudinal; - la figure 2 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un rotor à espacement non uniforme des ailettes; - la figure 3 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un rotor à espacement non uniforme des ailettes; - la figure 4 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un rotor à espacement non uniforme des ailettes; - la figure 5 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de trois rotors, chaque rotor ayant un espacement non uniforme des ailettes différent; - la figure 6 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des entretoises de différentes tailles entre ailettes; - la figure 7 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des entretoises de différentes tailles entre ailettes; - la figure 8 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des entretoises de différentes tailles entre ailettes; - la figure 9 est une vue de face d'un mode de réalisation d'une ailette à géométrie en T; - la figure 10 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des ailettes ayant des bases de différentes tailles; - la figure 11 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des ailettes ayant des bases de différentes tailles; - la figure 12 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des ailettes ayant des bases de différentes tailles; - la figure 13 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator comprenant des entretoises de différentes tailles entre aubes; - la figure 14 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator comprenant des aubes ayant des bases de différentes tailles; - la figure 15 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des rainures non uniformément espacées; - la figure 16 est une vue en perspective partielle d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des rainures axiales non uniformément espacées; - la figure 17 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator comprenant des rainures axiales non uniformément espacées; - la figure 18 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des ailettes non uniformément espacées ayant des bases d'ailette uniformément espacées dans des rainures axiales; - la figure 19 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator comprenant des aubes non uniformément espacées ayant des bases d'aube uniformément espacées dans des rainures axiales; - la figure 20 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette à ailette centrée sur la base d'ailette; - la figure 21 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette à ailette décalée vers la gauche du centre de la base d'ailette; - la figure 22 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette à ailette décalée vers la droite du centre de la base d'ailette; - la figure 23 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette et d'un segment d'ailette monté dans l'adaptateur de montage d'ailette, le segment d'ailette étant centré dans l'adaptateur de montage d'ailette; - la figure 24 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette et d'un segment d'ailette monté dans l'adaptateur de montage d'ailette, le segment d'ailette étant décalé vers la gauche de l'adaptateur de montage d'ailette; et - la figure 25 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette et d'un segment d'ailette monté dans l'adaptateur de montage d'ailette, le segment d'ailette étant décalé vers la droite de l'adaptateur de montage d'ailette. Un ou plusieurs modes de réalisation spécifiques de la présente invention vont maintenant être décrits. Dans un effort pour donner une description concise de ces modes de réalisation, toutes les caractéristiques d'une mise en oeuvre réelle peuvent ne pas être décrites dans la spécification. On comprendra que, dans le développement de n'importe laquelle de ces mises en oeuvre réelles, comme dans n'importe quel projet d'ingénierie ou de conception, de nombreuses décisions spécifiques de la mise en oeuvre doivent être prises pour atteindre les objectifs spécifiques du développeur, tels qu'une compatibilité avec des contraintes relatives au système ou relatives à l'exploitation, qui peuvent varier d'une mise en oeuvre à une autre. On comprendra également que cet effort de développement peut être complexe et chronophage, mais serait toutefois une entreprise de routine en termes de conception, de fabrication et de production pour les personnes ayant des compétences ordinaires bénéficiant de cette description. Lors de l'introduction d'éléments de divers modes de réalisation de la présente invention, les articles "un", "une", "le", "la", "ledit" et "ladite" sont destinés à signifier qu'il existe un ou plusieurs des éléments. Les termes "comprenant", "comportant" et "ayant" sont destinés à être inclusifs et signifier qu'il peut exister des éléments supplémentaires autres que les éléments listés. Les modes de réalisation décrits portent sur un espacement non uniforme d'ailettes dans une machine tournante ou turbomachine, telle qu'une turbine ou un compresseur, destiné à réduire le développement d'effets potentiels. Comme décrit plus bas, l'espacement non uniforme des ailettes réduit ou élimine la nature périodique des effets potentiels, ce qui réduit la possibilité d'un comportement résonant dans la machine tournante. En d'autres termes, l'espacement non uniforme des ailettes et aubes peut réduire ou éliminer la capacité des effets potentiels à augmenter d'amplitude en raison d'un espacement périodique des ailettes et aubes, et donc d'une force d'excitation périodique des effets potentiels. Au contraire, l'espacement non uniforme des ailettes et aubes peut amortir et réduire la réponse d'autres profils aérodynamiques ou structures mobiles et fixes provoquée par les effets potentiels, en raison de leur génération non périodique. Dans certains modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes peut être obtenu au moyen d'entretoises de différentes tailles entre ailettes adjacentes, de bases de différentes tailles d'ailettes adjacentes, d'un espacement non uniforme entre rainures axiales, d'un décalage de la position d'un profil aérodynamique au-dessus de sa base, de l'utilisation de supports axiaux qui décalent une base de profil aérodynamique et son profil aérodynamique, ou d'une combinaison de ces techniques. L'espacement non uniforme des ailettes peut comprendre un espacement non uniforme des ailettes autour d'une circonférence d'un étage particulier (par exemple un étage de turbine ou de compresseur), un espacement non uniforme des ailettes d'un étage à l'autre, ou une combinaison des deux. L'espacement non uniforme des ailettes réduit et amortit efficacement les effets potentiels générés par les ailettes mobiles, ce qui réduit la possibilité de vibrations, d'usure prématurée et d'endommagement provoqués par ces effets potentiels sur des profils aérodynamiques ou structures mobiles et fixes. Bien que les modes de réalisation qui suivent soient décrits dans le contexte d'une turbine à gaz, on comprendra que n'importe quelle turbine peut employer un espacement non uniforme des ailettes pour amortir et réduire un comportement résonant dans des pièces fixes. En outre, la description est destinée à englober des machines tournantes qui déplacent des fluides autres que de l'air, tels que de l'eau, de la vapeur, etc. Les modes de réalisation décrits concernant un espacement non uniforme ou nombre modifié d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes peuvent être utilisés dans n'importe quelle machine tournante appropriée, par exemple des turbines, des compresseurs et des pompes rotatives. Toutefois, dans un but de description, les modes de réalisation décrits sont présentés dans le contexte d'une turbine à gaz. La figure 1 est une vue de côté en coupe d'un mode de réalisation d'une turbine à gaz 150. Comme décrit plus en détail plus bas, un espacement non uniforme ou nombre modifié d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes peut être utilisé dans la turbine à gaz 150 pour réduire et/ou amortir des oscillations périodiques, des vibrations et/ou un comportement harmonique d'effets potentiels dans l'écoulement de fluide. Par exemple, un espacement non uniforme ou nombre modifié d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes peut être utilisé dans un compresseur 152 et une turbine 154 de la turbine à gaz 150. En outre, l'espacement non uniforme ou nombre modifié d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes peut être utilisé dans un seul étage ou plusieurs étages du compresseur 152 et de la turbine 154, et peut varier d'un étage à l'autre. Dans le mode de réalisation illustré, la turbine à gaz 150 comprend une section d'entrée d'air 156, le compresseur 152, une ou plusieurs chambres de combustion 158, la turbine 154 et une section de sortie 160. Le compresseur 152 comprend une pluralité d'étages de compresseur 162 (par exemple, de 1 à 20 étages), comprenant chacun une pluralité d'ailettes de compresseur 164 mobiles et d'aubes de compresseur 166 fixes. Le compresseur 152 est configuré pour recevoir de l'air provenant de la section d'entrée d'air 156 et augmenter progressivement la pression d'air dans les étages 162.
Finalement, la turbine à gaz 150 dirige l'air comprimé sortant du compresseur 152 vers la ou les chambres de combustion 158. Chaque chambre de combustion 158 est configurée pour mélanger l'air comprimé à du carburant, brûler le mélange air-carburant et diriger des gaz de combustion chauds vers la turbine 154. En conséquence, chaque chambre de combustion 158 comprend un ou plusieurs injecteurs de carburant 168 et une pièce de transition 170 menant à la turbine 154. La turbine 154 comprend une pluralité d'étages de turbine 172 (par exemple, de 1 à 20 étages), tels que des étages 174, 176 et 178, comprenant chacun une pluralité d'ailettes de turbine 180 mobiles et d'ensembles distributeurs ou aubes de turbine 182 fixes. Les ailettes de turbine 180 sont elles-mêmes couplées à des roues de turbine 184 respectives, qui sont couplées à un arbre rotatif 186. La turbine 154 est configurée pour recevoir les gaz de combustion chauds provenant des chambres de combustion 158, et extraire progressivement de l'énergie des gaz de combustion chauds afin d'entraîner les ailettes 180 dans les étages de turbine 172. A mesure que les gaz de combustion chauds mettent en rotation les ailettes de turbine 180, l'arbre 186 tourne pour entraîner le compresseur 152 et n'importe quelle autre charge appropriée, telle qu'une génératrice électrique. Finalement, la turbine à gaz 150 diffuse et évacue les gaz de combustion par la section de sortie 160. Comme décrit en détail plus bas, divers modes de réalisation d'espacement non uniforme ou de nombre modifié d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes peuvent être utilisés dans le compresseur 152 et la turbine 154 pour agir sur le comportement dynamique de l'écoulement d'une manière qui réduit un comportement indésirable, tel qu'une résonance et des vibrations. Par exemple, comme décrit à propos des figures 2-14, un espacement non uniforme des ailettes de compresseur 164, des aubes de compresseur 166, des ailettes de turbine 180 et/ou des aubes de turbine 182 peut être sélectionné pour réduire, amortir ou décaler en fréquence les effets potentiels créés dans la turbine à gaz 150. De manière similaire, comme décrit à propos des figures 15-17, les ailettes et/ou les aubes sont non uniformément espacées en raison d'un espacement non uniforme des rainures autour du stator et/ou du rotor. Le placement des rainures sur le stator et/ou le rotor peut donc être sélectionné pour réduire, amortir ou décaler en fréquence les effets potentiels créés dans la turbine à gaz 150. En outre, comme décrit à propos des figures 18-22, un déplacement de l'ailette sur la base d'ailette peut espacer non uniformément les ailettes tout en maintenant un espacement uniforme des bases d'ailette et des rainures. Cela réduit, amortit ou décale en fréquence les effets potentiels créés dans la turbine 150. Enfin, comme décrit à propos des figures 23-25, un adaptateur de montage d'ailette peut espacer non uniformément les ailettes par décalage de la base de profil aérodynamique et du profil aérodynamique correspondant dans des rainures uniformément espacées. Cela réduit, amortit ou décale en fréquence les effets potentiels créés dans la turbine, ce qui améliore les performances et augmente la longévité de la turbine à gaz 150.
La figure 2 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un rotor 200 à ailettes non uniformément espacées. Dans certains modes de réalisation, le rotor 200 peut être agencé dans une turbine, un compresseur ou une autre machine tournante. Par exemple, le rotor 200 peut être agencé dans une turbine à gaz, une turbine à vapeur, une turbine à eau ou n'importe quelle combinaison de celles-ci. En outre, le rotor 200 peut être utilisé dans plusieurs étages d'une machine tournante, ayant tous le même agencement ou des agencements différents des ailettes non uniformément espacées. Le rotor 200 illustré comprend des ailettes 208 non uniformément espacées, qui peuvent être décrites en divisant le rotor 200 en deux sections égales 202 et 204 (c'est-à-dire, de 180 degrés chacune) par une ligne intermédiaire 206. Dans certains modes de réalisation, les sections 202 et 204 peuvent avoir des nombres d'ailettes 208 différents, créant de ce fait un espacement non uniforme des ailettes. Par exemple, la section supérieure 202 illustrée comprend trois ailettes 208, tandis que la section inférieure 204 illustrée comprend six ailettes 208. La section supérieure 202 comprend donc moitié moins d'ailettes 208 que la section inférieure 204. Dans d'autres modes de réalisation, les sections supérieure et inférieure 202 et 204 peuvent avoir une différence de nombre d'ailettes 208 correspondant à un rapport d'environ 1 à 1,005, 1 à 1,01, 1 à 1,02, 1 à 1,05 ou 1 à 3. Par exemple, le pourcentage d'ailettes 208 de la section supérieure 202 par rapport à la section inférieure 204 peut aller d'environ 50 à 99,99 pour cent, 75 à 99,99 pour cent, 95 à 99,99 ou 97-99,99 pour cent. Toutefois, n'importe quelle différence de nombre d'ailettes 208 entre les sections supérieure et inférieure 202 et 204 peut être employée pour réduire et amortir des effets potentiels associés à la rotation des ailettes 208 sur des profils aérodynamiques ou structures fixes.
De plus, les ailettes 208 peuvent être espacées de manière régulière ou irrégulière dans chaque section 202 et 204. Par exemple, dans le mode de réalisation illustré, les ailettes 208 dans la section supérieure 202 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par un premier espacement circonférentiel 210 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), tandis que les ailettes 208 dans la section inférieure 204 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par un deuxième espacement circonférentiel 212 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc). Bien que chaque section 202 et 204 ait un espacement régulier, l'espacement circonférentiel 210 est différent de l'espacement circonférentiel 212. Dans d'autres modes de réalisation, l'espacement circonférentiel 210 peut varier d'une ailette 208 à l'autre dans la section supérieure 202 et/ou l'espacement circonférentiel 212 peut varier d'une ailette 208 à l'autre dans la section inférieure 204. Dans chacun de ces modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes est configuré pour réduire la possibilité de résonance sur des profils aérodynamiques et structures fixes due à une génération périodique d'effets potentiels par des profils aérodynamiques ou structures mobiles. L'espacement non uniforme des ailettes peut efficacement amortir et réduire les effets potentiels en raison de leur génération non périodique par les profils aérodynamiques ou structures mobiles non uniformes. De cette manière, l'espacement non uniforme des ailettes permet de réduire l'influence des effets potentiels sur divers composants en aval, par exemple des aubes, des distributeurs, des stators, des profils aérodynamiques, etc. La figure 3 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un rotor 220 à ailettes non uniformément espacées. Dans certains modes de réalisation, le rotor 220 peut être agencé dans une turbine, un compresseur ou une autre machine tournante. Par exemple, le rotor 220 peut être agencé dans une turbine à gaz, une turbine à vapeur, une turbine à eau ou n'importe quelle combinaison de celles-ci. En outre, le rotor 220 peut être utilisé dans plusieurs étages d'une machine tournante, ayant tous le même agencement ou des agencements différents des ailettes non uniformément espacées.
Le rotor 220 illustré comprend des ailettes 234 non uniformément espacées, qui peuvent être décrites en divisant le rotor 220 en quatre sections égales 222, 224, 226 et 228 (c'est-à-dire, de 90 degrés chacune) par des lignes intermédiaires 230 et 232. Dans certains modes de réalisation, au moins une ou plusieurs des sections 222, 224, 226 et 228 peuvent avoir un nombre d'ailettes 234 différent de celui des autres sections, créant de ce fait un espacement non uniforme des ailettes. Par exemple, les sections 222, 224, 226 et 228 peuvent avoir 1, 2, 3 ou 4 nombres d'ailettes 234 différents dans les sections respectives. Dans le mode de réalisation illustré, chaque section 222, 224, 226 et 228 a un nombre d'ailettes 234 différent. La section 222 comprend 3 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 236, la section 224 comprend 6 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 238, la section 226 comprend 2 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 240, et la section 228 comprend 5 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 242. Dans ce mode de réalisation, les sections 224 et 226 ont des nombres d'ailettes 234 pairs mais différents, tandis que les sections 222 et 228 ont des nombres d'ailettes 234 impairs mais différents. Dans d'autres modes de réalisation, les sections 222, 224, 226 et 228 peuvent avoir n'importe quelle configuration de nombres pairs et impairs d'ailettes 234, pourvu qu'au moins une section ait un nombre d'ailettes 234 différent de celui des sections restantes. Par exemple, les sections 222, 224, 226 et 228 peuvent varier l'une par rapport à l'autre en termes de nombre d'ailettes 234 selon un rapport d'environ 1 à 1,005, 1 à 1,01, l à 1,02, 1 à 1,05 ou 1 à3.
De plus, les ailettes 234 peuvent être espacées de manière régulière ou irrégulière dans chaque section 222, 224, 226 et 228. Par exemple, dans le mode de réalisation illustré, les ailettes 234 dans la section 222 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par régulièrement espacées l'une de l'autre par le deuxième espacement circonférentiel 238 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), les ailettes 234 dans la section 226 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par le troisième espacement circonférentiel 240 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), et les ailettes 234 dans la section 228 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par le quatrième espacement circonférentiel 242 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc). Bien que chaque section 222, 224, 226 et 228 ait un espacement régulier, l'espacement circonférentiel 236, 238, 240 et 242 varie d'une section à l'autre. Dans d'autres modes de réalisation, l'espacement le premier espacement circonférentiel 236 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), les ailettes 234 dans la section 224 sont circonférentiel peut varier dans chaque section individuelle. Dans chacun de ces modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes est configuré pour réduire la possibilité de résonance due à une génération périodique d'effets potentiels. En outre, l'espacement non uniforme des ailettes peut efficacement amortir et réduire la réponse de profils aérodynamiques ou structures fixes provoquée par les effets potentiels des profils aérodynamiques ou structures mobiles en raison de leur génération non périodique par les ailettes 234. De cette manière, l'espacement non uniforme des ailettes permet de réduire l'influence des effets potentiels sur divers composants en aval, par exemple des aubes, des distributeurs, des stators, des profils aérodynamiques, etc. La figure 4 est une vue de face d'un rotor 250 à ailettes non uniformément espacées. Dans certains modes de réalisation, le rotor 250 peut être agencé dans une turbine, un compresseur ou une autre machine tournante. Par exemple, le rotor 250 peut être agencé dans une turbine à gaz, une turbine à vapeur, une turbine à eau ou n'importe quelle combinaison de celles-ci. En outre, le rotor 250 peut être utilisé dans plusieurs étages d'une machine tournante, ayant tous le même agencement ou des agencements différents des ailettes non uniformément espacées. Le rotor 250 illustré comprend des ailettes 264 non uniformément espacées, qui peuvent être décrites en divisant le rotor 250 en trois sections égales 252, 254 et 256 (c'est-à-dire, de 120 degrés chacune) par des lignes intermédiaires 258, 260 et 262. Dans certains modes de réalisation, au moins une ou plusieurs des sections 252, 254 et 256 peuvent avoir un nombre d'ailettes 264 différent de celui des autres sections, créant de ce fait un espacement non uniforme des ailettes. Par exemple, les sections 252, 254 et 256 peuvent avoir 2 ou 3 nombres d'ailettes 264 différents dans les sections respectives. Dans le mode de réalisation illustré, chaque section 252, 254 et 256 a un nombre d'ailettes 264 différent. La section 252 comprend 3 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 266, la section 254 comprend 6 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 268, et la section 256 comprend 5 ailettes régulièrement espacées l'une de l'autre par une distance circonférentielle 270. Dans ce mode de réalisation, les sections 252 et 256 ont des nombres d'ailettes 264 impairs mais différents, tandis que la section 254 a un nombre pair d'ailettes 264. Dans d'autres modes de réalisation, les sections 252, 254 et 256 peuvent avoir n'importe quelle configuration de nombres pairs et impairs d'ailettes 264, pourvu qu'au moins une section ait un nombre d'ailettes 264 différent de celui des sections restantes. Par exemple, les sections 252, 254 et 256 peuvent varier l'une par rapport à l'autre en termes de nombre d'ailettes 264 selon un rapport d'environ 1 à 1,005, 1 à 1,01, l à 1,02, 1 à 1,05 ou 1 à 3. De plus, les ailettes 264 peuvent être espacées de manière régulière ou irrégulière dans chaque section 252, 254 et 256. Par exemple, dans le mode de réalisation illustré, les ailettes 264 dans la section 252 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par le premier espacement circonférentiel 266 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), les ailettes 264 dans la section 254 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par le deuxième espacement circonférentiel 268 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc), et les ailettes 264 dans la section 256 sont régulièrement espacées l'une de l'autre par le troisième espacement circonférentiel 270 (c'est-à-dire, des longueurs d'arc). Bien que chaque section 252, 254 et 256 ait un espacement régulier, l'espacement circonférentiel 266, 268 et 270 varie d'une section à l'autre. Dans d'autres modes de réalisation, l'espacement circonférentiel peut varier dans chaque section individuelle. Dans chacun de ces modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes est configuré pour réduire la possibilité de résonance due à une génération périodique d'effets potentiels. En outre, l'espacement non uniforme des ailettes peut efficacement amortir et réduire la réponse de profils aérodynamiques ou structures fixes provoquée par les effets potentiels des profils aérodynamiques ou structures mobiles en raison de leur génération non périodique par les ailettes 264. De cette manière, l'espacement non uniforme des ailettes permet de réduire l'influence des effets potentiels sur divers composants en aval, par exemple des aubes, des distributeurs, des stators, des profils aérodynamiques, etc. La figure 5 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de trois rotors 280, 282 et 284, chaque rotor ayant un espacement non uniforme d'ailettes 286 différent. Par exemple, les rotors 280, 282 et 284 illustrés peuvent correspondre à trois étages du compresseur 152 ou de la turbine 154 représentés sur la figure 1. Comme représenté, chacun des rotors 280, 282 et 284 a un espacement non uniforme des ailettes 286 entre des sections supérieures 288, 290 et 292 respectives et des sections inférieures 294, 296 et 298 respectives. Par exemple, le rotor 280 comprend trois ailettes 286 dans la section supérieure 288 et cinq ailettes 286 dans la section inférieure 294, le rotor 282 comprend quatre ailettes 286 dans la section supérieure 290 et six ailettes 286 dans la section inférieure 296, et le rotor 284 comprend cinq ailettes 286 dans la section supérieure 292 et sept ailettes 286 dans la section inférieure 298. Les sections supérieures 288, 290 et 292 comprennent donc un plus grand nombre d'ailettes 286 que les sections inférieures 294, 296 et 298 dans chaque rotor 280, 282 et 284 respectif. Dans le mode de réalisation illustré, le nombre d'ailettes 286 croît d'une ailette 286 d'une section supérieure à l'autre, tout en croissant également d'une ailette 286 d'une section inférieure à l'autre. Dans d'autres modes de réalisation, les sections supérieures et inférieures peuvent avoir une différence de nombre d'ailettes 286 correspondant à un rapport d'environ 1 à 1,005, 1 à 1,01, l à 1,02, 1 à 1,05 ou 1 à 3 dans chaque rotor individuel et/ou d'un rotor à l'autre. De plus, les ailettes 286 peuvent être espacées de manière régulière ou irrégulière dans chaque section 288, 290, 292, 294, 296 et 298. Dans chacun de ces modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes est configuré pour réduire la possibilité de résonance due à une génération périodique d'effets potentiels. En outre, l'espacement non uniforme des ailettes peut efficacement amortir et réduire la réponse de profils aérodynamiques ou structures fixes provoquée par les effets potentiels des profils aérodynamiques ou structures mobiles en raison de leur génération non périodique par les ailettes 286. De cette manière, l'espacement non uniforme des ailettes permet de réduire l'influence des effets potentiels sur divers composants en aval, par exemple des aubes, des distributeurs, des stators, des profils aérodynamiques, etc. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'espacement non uniforme des ailettes est réalisé à la fois dans chaque rotor 280, 282 et 284 individuel, et également d'un rotor à l'autre (c'est-à-dire d'un étage à l'autre). La non uniformité d'un rotor à l'autre peut donc davantage réduire la possibilité de résonance due à une génération périodique d'effets potentiels dans une machine tournante. La figure 6 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor 310 comprenant des entretoises 312 de différentes tailles entre des bases 314 d'ailettes 316. En particulier, les entretoises 312 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes en utilisant des bases 314 et/ou des ailettes 316 de tailles égales, ce qui réduit les coûts de fabrication des ailettes 316. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille d'entretoises 312 pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des entretoises 312 de trois tailles différentes dans un but de description. Les entretoises 312 illustrées comprennent une petite entretoise repérée "S", une entretoise moyenne repérée "M" et une grande entretoise repérée "L". La taille des entretoises 312 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué par une dimension 318 pour la petite entretoise, une dimension 320 pour l'entretoise moyenne et une dimension 322 pour la grande entretoise. Dans certains modes de réalisation, une pluralité d'entretoises 312 peuvent être agencées entre des bases 314 adjacentes, les entretoises 312 étant de tailles égales ou différentes. En d'autres termes, les entretoises 312 de différentes tailles peuvent être soit une construction d'une seule pièce, soit une construction en plusieurs pièces utilisant une pluralité de plus petites entretoises pour créer un plus grand espacement. Dans chaque mode de réalisation, les dimensions 318, 320 et 322 peuvent croître progressivement par un pourcentage d'environ 1 à 1000 pour cent, 5 à 500 pour cent, ou 10 à 100 pour cent. Dans d'autres modes de réalisation, le rotor 310 peut comprendre un plus grand ou plus petit nombre d'entretoises 312 de différentes tailles, par exemple de 2 à 100, de 2 à 50, de 2 à 25 ou de 2 à 10. Les entretoises 312 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. La figure 7 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor 322 comprenant des entretoises 324 de différentes tailles entre des bases 326 d'ailettes 328. De manière similaire au mode de réalisation de la figure 6, les entretoises 324 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes en utilisant des bases 326 et/ou des ailettes 328 de tailles égales, ce qui réduit les coûts de fabrication des ailettes 328. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille d'entretoises 324 pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des entretoises 324 de trois tailles différentes dans un but de description. Les entretoises 324 illustrées comprennent une petite entretoise repérée "S", une entretoise moyenne repérée "M" et une grande entretoise repérée "L". La taille des entretoises 324 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué plus haut à propos de la figure 6. Les entretoises 324 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. Dans le mode de réalisation illustré, les entretoises 324 se raccordent aux bases 326 des ailettes 328 au niveau d'une interface oblique 330. Par exemple, l'interface oblique 330 est orientée à un angle 332 par rapport à un axe de rotation du rotor 322, indiqué par une ligne 334. L'angle 332 peut aller d'environ 0 à 60 degrés, de 5 à 45 degrés ou de 10 à 30 degrés. L'interface oblique 330 représentée est un bord droit ou surface plate. Toutefois, d'autres modes de réalisation de l'interface 330 peuvent avoir des géométries non droites. La figure 8 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor comprenant des entretoises 342 de différentes tailles entre des bases 344 d'ailettes 346. De manière similaire aux modes de réalisation des figures 6 et 7, les entretoises 342 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes en utilisant des bases 344 et/ou des ailettes 346 de tailles égales, ce qui réduit les coûts de fabrication des ailettes 346. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille d'entretoises 342 pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des entretoises 342 de trois tailles différentes dans un but de description. Les entretoises 342 illustrées comprennent une petite entretoise repérée "S", une entretoise moyenne repérée "M" et une grande entretoise repérée "L". La taille des entretoises 342 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué plus haut à propos de la figure 6. Les entretoises 342 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. Dans le mode de réalisation illustré, les entretoises 342 se raccordent aux bases 344 des ailettes 346 au niveau d'une interface 350 non droite. Par exemple, l'interface 350 peut comprendre une première partie courbe 352 et une deuxième partie courbe 354, qui peuvent être identiques ou différentes. Toutefois, l'interface 350 peut également avoir d'autres géométries non droites, telles que plusieurs segments droits de différents angles, une ou plusieurs saillies, un ou plusieurs renfoncements, ou une combinaison de ces caractéristiques. Comme représenté, les première et deuxième parties courbes 352 et 354 sont courbées dans des sens contraires. Toutefois, les parties courbes 352 et 354 peuvent définir n'importe quelle autre géométrie courbe. La figure 9 est une vue de face d'un mode de réalisation d'une ailette 360 ayant une géométrie en T 361, qui peut être agencée dans un espacement non uniforme des ailettes selon les modes de réalisation décrits. L'ailette 360 illustrée comprend une partie base 362 et une partie ailette 364, qui peuvent faire partie intégrante l'une de l'autre (c'est-à-dire, être monobloc). La partie base 362 comprend une première bride 366, une deuxième bride 368 décalée de la première bride 366, un collet 370 s'étendant entre les brides 366 et 368, et des fentes opposées 372 et 374 agencées entre les brides 366 et 368. Durant l'assemblage, les brides 366 et 368 et les fentes 372 et 374 sont configurées pour s'emboîter avec une structure de rail circonférentiel autour du rotor. En d'autres termes, les brides 366 et 368 et les fentes 372 et 374 sont configurées pour être mises en place par glissement circonférentiel le long du rotor, ce qui assujettit l'ailette 360 dans les directions axiale et radiale. Dans les modes de réalisation des figures 6-8, ces ailettes 360 peuvent être espacées l'une de l'autre dans la direction circonférentielle par une pluralité d'entretoises de différentes tailles ayant une partie base similaire, ce qui crée un espacement non uniforme des ailettes 360. La figure 10 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor 384 comprenant des bases 386 de différentes tailles supportant des ailettes 388. En particulier, les bases 386 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes avec ou sans entretoises. Si des entretoises sont utilisées avec les bases 386 de différentes tailles, les entretoises peuvent être de tailles égales ou différentes pour offrir davantage de souplesse dans l'espacement non uniforme des ailettes. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre de bases 386 de différentes tailles pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des bases 386 de trois tailles différentes dans un but de description. Les bases 386 illustrées comprennent une petite base repérée "S", une base moyenne repérée "M" et une grande base repérée "L". La taille des bases 386 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué par une dimension 390 pour la petite base, une dimension 392 pour la base moyenne et une dimension 394 pour la grande base. Par exemple, ces dimensions 390, 392 et 394 peuvent croître progressivement par un pourcentage d'environ 1 à 1000 pour cent, 5 à 500 pour cent, ou 10 à 100 pour cent. Dans d'autres modes de réalisation, le rotor 384 peut comprendre un plus grand ou plus petit nombre de bases 386 de différentes tailles, par exemple de 2 à 100, de 2 à 50, de 2 à 25 ou de 2 à 10. Les bases 386 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. La figure 11 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor 400 comprenant des bases d'ailette 402 de différentes tailles supportant des ailettes 404. De manière similaire au mode de réalisation de la figure 10, les bases 402 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes avec ou sans entretoises. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille de bases 402 pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des bases 402 de trois tailles différentes dans un but de description. Les bases 402 illustrées comprennent une petite base repérée "S", une base moyenne repérée "M" et une grande base repérée "L". La taille des bases 402 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué plus haut à propos de la figure 10. Les bases 402 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire.
Dans le mode de réalisation illustré, les bases 402 se raccordent l'une à l'autre au niveau d'une interface oblique 406. Par exemple, l'interface oblique 406 est orientée à un angle 408 par rapport à un axe de rotation du rotor 400, indiqué par une ligne 409.
L'angle 408 peut aller d'environ 0 à 60 degrés, de 5 à 45 degrés ou de 10 à 30 degrés. L'interface oblique 406 représentée est un bord droit ou surface plate. Toutefois, d'autres modes de réalisation de l'interface 406 peuvent avoir des géométries non droites. La figure 12 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un rotor 410 comprenant des bases d'ailette 412 de différentes tailles supportant des ailettes 414. De manière similaire aux modes de réalisation des figures 10 et 11, les bases 412 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des ailettes avec ou sans entretoises.
Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille de bases 412 pour créer l'espacement non uniforme des ailettes, le mode de réalisation illustré comprend des bases 412 de trois tailles différentes dans un but de description. Les bases 412 illustrées comprennent une petite base repérée "S", une base moyenne repérée "M" et une grande base repérée "L". La taille des bases 412 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué plus haut à propos de la figure 10. Les bases 412 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. Dans le mode de réalisation illustré, les bases 412 se raccordent l'une à l'autre au niveau d'une interface non droite 416. Par exemple, l'interface 416 peut comprendre une première partie courbe 418 et une deuxième partie courbe 420, qui peuvent être identiques ou différentes. Toutefois, l'interface 416 peut également avoir d'autres géométries non droites, telles que de plusieurs segments droits d'angles différents, une ou plusieurs saillies, un ou plusieurs renfoncements, ou une combinaison de ces caractéristiques. Comme représenté, les première et deuxième parties courbes 418 et 420 sont courbées dans des sens contraires. Toutefois, les parties courbes 418 et 420 peuvent définir n'importe quelle autre géométrie courbe. La figure 13 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator 440 comprenant des entretoises 442 de différentes tailles entre des bases 444 d'aubes 446. En particulier, les entretoises 442 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des aubes en utilisant des bases 444 et/ou des aubes 446 de tailles égales, ce qui réduit les coûts de fabrication des aubes 446. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre et n'importe quelle taille d'entretoises 442 pour créer l'espacement non uniforme des aubes, le mode de réalisation illustré comprend des entretoises 442 de trois tailles différentes dans un but de description. Les entretoises 442 illustrées comprennent une petite entretoise repérée "S", une entretoise moyenne repérée "M" et une grande entretoise repérée "L". La taille des entretoises 442 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué par une dimension 448 pour la petite entretoise, une dimension 450 pour l'entretoise moyenne et une dimension 452 pour la grande entretoise. Dans certains modes de réalisation, une pluralité d'entretoises 442 peuvent être agencées entre des bases 444 adjacentes, les entretoises 442 étant de tailles égales ou différentes. En d'autres termes, les entretoises 442 peuvent être soit une construction d'une seule pièce, soit une construction en plusieurs pièces utilisant une pluralité de plus petites entretoises pour créer un plus grand espacement. Dans chaque mode de réalisation, les dimensions 448, 450 et 452 peuvent croître progressivement par un pourcentage d'environ 1 à 1000 pour cent, 5 à 500 pour cent, ou 10 à 100 pour cent. Dans d'autres modes de réalisation, le stator 440 peut comprendre un plus grand ou plus petit nombre d'entretoises 442 de différentes tailles, par exemple de 2 à 100, de 2 à 50, de 2 à 25 ou de 2 à 10. Les entretoises 442 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire.
La figure 14 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator 460 comprenant des bases 462 de différentes tailles supportant des aubes 464. En particulier, les bases 462 de différentes tailles permettent de mettre en oeuvre diverses configurations d'espacement non uniforme des aubes avec ou sans entretoises. Si des entretoises sont utilisées avec les bases 462 de différentes tailles, les entretoises peuvent être de tailles égales ou différentes pour offrir davantage de souplesse dans l'espacement non uniforme des aubes. Bien qu'il soit possible d'utiliser n'importe quel nombre de bases 462 de différentes tailles pour créer l'espacement non uniforme des aubes, le mode de réalisation illustré comprend des bases 462 de trois tailles différentes dans un but de description. Les bases 462 illustrées comprennent une petite base repérée "S", une base moyenne repérée "M" et une grande base repérée "L". La taille des bases 462 peut varier dans la direction circonférentielle, comme indiqué par une dimension 466 pour la petite base, une dimension 468 pour la base moyenne et une dimension 470 pour la grande base. Par exemple, ces dimensions 466, 468 et 470 peuvent croître progressivement par un pourcentage d'environ 1 à 1000 pour cent, 5 à 500 pour cent, ou 10 à 100 pour cent. Dans d'autres modes de réalisation, le stator 460 peut comprendre un plus grand ou plus petit nombre de bases 462 de différentes tailles, par exemple de 2 à 100, de 2 à 50, de 2 à 25 ou de 2 à 10. Les bases 462 de différentes tailles (par exemple, S, M et L) peuvent également être agencées selon divers motifs de répétition, ou peuvent être agencées dans un ordre aléatoire. Comme décrit plus haut, les présents modes de réalisation peuvent agir sur le comportement dynamique de l'écoulement dans une machine tournante, telle qu'un compresseur ou une turbine, par ajustement de l'espacement entre ailettes mobiles ou aubes fixes et/ou ajustement du nombre d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes. Cette action peut sensiblement réduire ou éliminer la possibilité d'un comportement résonant dans la machine tournante, par exemple un comportement résonant dû à des effets potentiels. Les modes de réalisation des figures 2-14 créent un espacement non uniforme d'ailettes mobiles ou d'aubes fixes, spécifiquement par variation de la taille des entretoises entre les bases d'ailette ou par variation de la taille des bases d'ailette. Les modes de réalisation des figures 15-17 modifient spécifiquement l'espacement des ailettes et/ou des aubes par action sur la position de rainures de montage, sur un rotor ou un stator, qui reçoivent les bases d'ailette et/ou d'aube. Ainsi, par variation de la position des rainures sur les rotors et/ou les stators, l'espacement des ailettes et/ou des aubes varie à l'avenant, ce qui peut faire augmenter ou diminuer la fréquence des effets potentiels. La variation de la fréquence des effets potentiels peut faire augmenter ou diminuer la réponse vibratoire de structures en amont et en aval. Cette variation de fréquence peut empêcher une réponse résonante de longue durée le long du chemin d'écoulement (c'est-à-dire rotors, stators, etc.) à des vitesses de rotation spécifiques.
La figure 15 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor 500 comprenant des segments d'ailette 502 non uniformément espacés. Les segments d'ailette 502 sont non uniformément espacés autour du rotor 500 par trois distances 504, 506 et 508 repérées S, M et L. Les segments d'ailette 502 définissent une ailette 510 et une base d'ailette 512. Les ailettes 510 sont non uniformément espacées au moyen de rainures 520 (par exemple, des rainures axiales) non uniformément espacées sur le rotor 500. Bien que le présent mode de réalisation illustre seulement trois distances, d'autres modes de réalisation peuvent comprendre un plus grand nombre de distances entre les ailettes (par exemple, 2, 3, 4, 5, 10, 1000 distances différentes). Par variation des positions et du nombre des rainures 520 sur le rotor et du nombre d'ailettes correspondant, il est possible de faire varier la fréquence des ondes de pression se propageant vers l'aval et/ou vers l'amont (effets potentiels), ce qui fait varier la réponse vibratoire de structures en amont et en aval (c'est-à-dire, limite ou empêche une réponse résonante dans d'autres structures). La figure 16 est une vue en perspective partielle d'un mode de réalisation du rotor 500 comprenant des rainures axiales 520 non uniformément espacées, représentant les rainures axiales 520 non uniformément espacées sans les segments d'ailette 502. Chaque segment d'ailette 502 glisse dans une direction axiale 519 dans une rainure 520 respective le long d'un axe 521. Pour simplifier, un seul segment d'ailette 502 est représenté sur la figure 16, bien que chaque rainure 520 supporte un segment d'ailette 502. La variation d'espacement circonférentiel des rainures 520 permet un espacement non uniforme des ailettes 510. Dans le présent mode de réalisation, les rainures 520 sont espacées l'une de l'autre par trois distances, petite 522, moyenne 524 et grande 526, mais les rainures 520 peuvent être espacées par n'importe quel nombre de distances (par exemple 2, 3, 4, 5, 10, 100, 1000, etc. distances différentes) selon les besoins d'un modèle particulier. Les rainures axiales 520 s'apparient aux bases d'ailette 512, qui tiennent les segments d'ailettes 502 sur le rotor 500. Dans le présent mode de réalisation, les rainures 520 ont une forme de queue d'aronde qui épouse la forme correspondante de la base d'ailette 512. Dans d'autres modes de réalisation, la rainure 520 peut définir une forme différente (par exemple en T, courbe, circulaire, carrée, rectangulaire, en demi- cercle, etc.) qui correspond à la forme de la base d'ailette ou vice versa. En outre, bien que le présent mode de réalisation illustre une rainure axiale femelle qui s'assemble à une base d'ailette mâle, d'autres modes de réalisation emploient une configuration inverse. Par exemple, le rotor 500 peut comporter une saillie mâle, qui s'apparie à un logement femelle dans la base d'ailette 512. La figure 17 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator 540 comprenant des aubes non uniformément espacées. Des segments d'ailette 542 sont non uniformément espacés autour du stator 540 par trois distances 544, 546 et 548 repérées de manière correspondante S, M et L. Les segments d'ailette 542 définissent une aube 550 et une base d'aube 552. La distance entre les aubes 550 varie grâce à des rainures 541 (par exemple, des rainures axiales en forme de queue d'aronde) non uniformément espacées dans le stator 540. Bien que le présent mode de réalisation illustre trois distances, d'autres modes de réalisation peuvent comprendre un plus grand nombre de distances entre les segments 542 (par exemple 4, 5, 6, 10, 1000 distances différentes). En outre, bien que le présent stator 540 illustre une rainure axiale femelle qui s'assemble à une base d'aube 552 mâle, d'autres modes de réalisation emploient une configuration inverse. Par exemple, le stator 540 peut comporter une saille mâle, qui s'apparie à un logement femelle dans la base d'aube 552. Par variation de la position et du nombre des rainures sur le stator 540 et du nombre d'aubes correspondant, on peut faire augmenter ou diminuer la fréquence des effets potentiels, ce qui modifie la réponse vibratoire de structures en amont et en aval. Contrairement aux modes de réalisation des figures 15-17 qui modifient l'espacement des ailettes et/ou des aubes par action sur la position des rainures, les modes de réalisation des figures 18- 22 modifient l'espacement des ailettes et/ou des aubes par action sur le placement de l'ailette et/ou de l'aube sur sa base respective. Ainsi, par variation de la position de l'ailette et/ou de l'aube sur sa base, l'espacement des ailettes et/ou des aubes varie à l'avenant, ce qui peut faire augmenter ou diminuer la fréquence des effets potentiels. La variation de la fréquence des effets potentiels peut faire augmenter ou diminuer la réponse vibratoire de structures en amont et en aval. Cette variation de fréquence peut empêcher une réponse résonante de longue durée dans des structures situées le long du chemin d'écoulement (par exemple des rotors, stators, etc.) à des vitesses de rotation spécifiques. La figure 18 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un rotor 570 comprenant des ailettes 576 non uniformément espacées ayant des bases d'ailette 574 uniformément espacées. Le rotor 570 comprend des segments d'ailette 572, comprenant chacun une base d'ailette 574 et une ailette 576. Les segments d'ailette 572 s'assemblent au rotor 570 par l'intermédiaire des bases 574, qui glissent axialement dans des rainures 573 du rotor 570. En outre, bien que le présent stator 570 illustre une rainure axiale femelle qui s'assemble à une base d'ailette 574 mâle, d'autres modes de réalisation emploient une configuration inverse.
Dans le présent mode de réalisation de la figure 18, les rainures 573 sont uniformément espacées autour de la circonférence du rotor 570. L'espacement uniforme des rainures 573 permet un espacement uniforme des bases d'ailette 574, repéré par une distance D 578. Bien que les bases d'ailette 574 soient uniformément espacées le long du rotor 570, les ailettes 576 ne sont pas uniformément espacées par rapport aux bases d'ailette 574 respectives. D'une manière qui sera décrite plus en détail plus bas à propos des figures 20-22, les ailettes 576 peuvent être centrées, décalées vers la gauche ou décalées vers la droite du centre de la base 574. En résultat, c'est le placement des ailettes 576 sur les bases 574 qui crée l'espacement non uniforme des ailettes 576, plutôt qu'un espacement non uniforme des ailettes 576 au moyen d'entretoises, de différentes tailles de base, ou d'une variation de la position des rainures 573 sur le rotor 570. Comme décrit plus haut, l'espacement non uniforme des ailettes réduit ou élimine sensiblement la possibilité d'un comportement résonant dans la machine tournante, dû à des effets potentiels. La figure 19 est une vue de face partielle d'un mode de réalisation d'un stator 600 comprenant des aubes 606 non uniformément espacées ayant des bases d'aubes 604 uniformément espacées. De manière similaire à la discussion précédente concernant le rotor 570 représenté sur la figure 18, le stator 600 comprend des segments d'ailette 602 comprenant chacun une base 604 et une aube 606. Les segments d'ailette 602 s'assemblent au stator 600 par l'intermédiaire des bases 604, qui glissent axialement dans des rainures 603 du stator 600. En outre, bien que le présent stator 600 illustre une rainure axiale femelle qui s'assemble à une base d'aube 604 mâle, d'autres modes de réalisation emploient une configuration inverse.
Dans le présent mode de réalisation de la figure 19, les rainures 603 sont uniformément espacées autour de la circonférence du stator 600. L'espacement uniforme des rainures 603 permet un espacement uniforme des bases 604, repéré par une distance D 608.
Bien que les bases d'aube 604 soient uniformément espacées le long du stator 600, les aubes 606 ne sont pas uniformément espacées par rapport aux bases 604 respectives. Comme représenté sur la figure 19, certaines des aubes 606 sont centrées sur leurs bases 604 respectives (c'est-à-dire, au centre des bases), tandis que d'autres sont décalées vers la gauche ou la droite des centres des bases 604. C'est donc le placement des aubes 606 sur les bases 604 qui crée l'espacement non uniforme des aubes 606, plutôt qu'un espacement non uniforme des aubes 606 au moyen d'entretoises, de différentes tailles de base, ou d'une variation de la position des rainures 603 sur le stator 600. L'espacement non uniforme des aubes réduit ou élimine sensiblement la possibilité d'un comportement résonant dans la machine tournante, dû à des effets potentiels. La figure 20 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette entouré par des lignes 20-20 sur les figures 18 et 19. Comme représenté, le segment d'ailette 630 comprend une ailette 632 centrée sur une base d'ailette 634. Spécifiquement, le centre de l'ailette 632 est aligné avec le centre de la base 634 représenté par une ligne médiane 636. La figure 21 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette entouré par des lignes 21-21 sur les figures 18 et 19. Comme représenté, le segment d'ailette 630 porte l'ailette 632 décalée vers la gauche de la ligne médiane 636 de la base d'ailette 634. Plus spécifiquement, le centre de l'ailette 632 représenté par une ligne médiane 638 est décalé de la ligne médiane 636 de la base par une distance 640. La figure 22 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un segment d'ailette entouré par des lignes 22-22 sur les figures 18 et 19. Comme représenté, le segment d'ailette 630 porte l'ailette 632 décalée vers la droite de la ligne médiane 636 de la base d'ailette 634. A savoir, le centre de l'ailette 632 représenté par une ligne médiane 638 est décalé de la ligne médiane 636 de la base par une distance 642. Bien que les figures 20-22 représentent seulement trois positions de l'ailette 632 par rapport à la base d'ailette 634, divers modes de réalisation peuvent employer n'importe quel nombre de positions (par exemple 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou plus) de l'ailette 632 par rapport à la base 634. De cette manière, les différents segments d'ailette 630 (c'est-à-dire, ayant différentes positions d'ailette) peuvent être incorporés dans un rotor et/ou un stator pour créer un espacement non uniforme des ailettes, tout en maintenant un espacement uniforme des rainures sur le rotor et/ou le stator.
Comme indiqué plus haut, l'espacement non uniforme des ailettes/aubes réduit ou élimine sensiblement la possibilité d'un comportement résonant dans la machine tournante, dû à des effets potentiels. Dans certains modes de réalisation, un adaptateur de montage peut être employé pour permettre un espacement non uniforme d'ailettes et/ou d'aubes. Les figures 23-25 représentent des segments d'ailette 672 agencés dans un adaptateur de montage d'ailette 670, qui peut être monté axialement dans des rainures du rotor 570 ou du stator 600 des figures 18 et 19. L'adaptateur de montage d'ailette 670 permet un espacement uniforme des rainures sur un stator et/ou un rotor, tout en permettant simultanément un espacement non uniforme des ailettes pour faire varier la fréquence des effets potentiels. La variation de la fréquence des effets potentiels peut faire augmenter ou diminuer la réponse vibratoire de structures en amont et en aval. Cette variation de fréquence peut empêcher une réponse résonante de longue durée dans des structures situées le long du chemin d'écoulement (par exemple des rotors, stators, etc.) à des vitesses de rotation spécifiques. La figure 23 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette 670 et d'un segment d'ailette 672 monté dans l'adaptateur de montage d'ailette 670, le segment d'ailette 672 étant centré dans l'adaptateur de montage d'ailette 670. L'adaptateur de montage d'ailette 670 du mode de réalisation illustré définit une forme de queue d'aronde destinée à être introduite dans une rainure d'un stator et/ou d'un rotor. Bien que le présent mode de réalisation illustre une forme de queue d'aronde, on comprendra que l'adaptateur de montage d'ailette 670 peut prendre des formes diverses (par exemple en T, courbe, circulaire, en demi-cercle, carrée, rectangulaire, etc.) selon la forme de la rainure dans le rotor et/ou le stator. En outre, l'adaptateur de montage d'ailette 670 définit une cavité 671 dans laquelle se loge le segment d'ailette 672. Bien que le présent mode de réalisation illustre un adaptateur de montage d'ailette 670 comportant la cavité 671 pour recevoir le segment d'ailette 672, d'autres modes de réalisation de l'adaptateur de montage d'ailette 670 peuvent définir une partie mâle qui s'accouple à une partie femelle d'un segment d'ailette 672. De manière similaire aux modes de réalisation décrits plus haut, le segment d'ailette 672 comprend une base d'ailette 674 et une ailette 676. La base d'ailette 674 se loge dans la cavité 671 de l'adaptateur de montage d'ailette 670. De cette manière, l'adaptateur de montage d'ailette 670 tient le segment d'ailette 672 en place sur un stator et/ou un rotor. Dans le mode de réalisation de la figure 23, le centre du segment d'ailette 672 est aligné avec le centre de l'adaptateur de montage d'ailette 670, représenté par une ligne médiane 678. Le positionnement centré de la figure 23 est obtenu par un positionnement centré de la cavité 671 par rapport à la ligne médiane 678 dans l'adaptateur 670. La figure 24 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette 670 et d'un segment d'ailette 672 dans l'adaptateur de montage d'ailette 670. Sur la figure 24, le segment d'ailette 672 est décalé vers la gauche de la ligne médiane 678 de l'adaptateur 670. Spécifiquement, le centre du segment d'ailette 672 représenté par une ligne médiane 680 est décalé de la ligne médiane 678 par une distance 682. Le positionnement excentré (c'est-à-dire, la distance de décalage vers la gauche 682) du segment d'ailette 672 est obtenu par un positionnement excentré de la cavité gauche 671 par rapport à la ligne médiane 678 dans l'adaptateur 670. En d'autres termes, l'adaptateur 670 crée le positionnement excentré, tandis que le segment d'ailette 672 peut être un segment d'ailette uniforme et les rainures de montage peuvent être uniformément espacées. En conséquence, quand le segment d'ailette 672 est placé dans la cavité 671 de l'adaptateur de montage d'ailette 670, le segment d'ailette 672 est décalé vers la gauche. De manière similaire, la figure 25 est une vue de face d'un mode de réalisation d'un adaptateur de montage d'ailette 670 et d'un segment d'ailette 672 dans l'adaptateur de montage d'ailette 670, le segment d'ailette 672 étant décalé vers la droite de la ligne médiane 678 de l'adaptateur de montage d'ailette. Comme représenté, le centre du segment d'ailette 672, représenté par une ligne médiane 680, est décalé vers la droite de la ligne médiane 678 par une distance 684. De nouveau, comme sur la figure 24, c'est la position de la cavité 671 dans l'adaptateur de montage d'ailette 670 qui décale le segment d'ailette 672 vers la droite. De cette manière, l'adaptateur de montage d'ailette 670 facilite un espacement non uniforme des ailettes autour d'un rotor et/ou d'un stator.
Des effets techniques des modes de réalisation décrits de l'invention comprennent la capacité d'espacer non uniformément des ailettes (ou des aubes) dans une machine tournante, telle qu'un compresseur ou une turbine. L'espacement non uniforme des ailettes peut être obtenu au moyen d'entretoises de différentes tailles entre ailettes adjacentes, de bases de différentes tailles supportant des ailettes, de rainures non uniformément espacées autour d'un stator et/ou d'un rotor, d'ailettes qui sont placées en diverses positions sur les bases, d'adaptateurs de montage d'ailette qui décalent des segments d'ailette complets, ou d'une combinaison de ces techniques. L'espacement non uniforme des ailettes peut également être appliqué à plusieurs étages d'une machine tournante, tels que plusieurs étages de turbine ou plusieurs étages de compresseur. Par exemple, chaque étage peut avoir un espacement non uniforme des ailettes, qui peut être le même que celui d'autres étages ou différent. Dans chacun de ces modes de réalisation, l'espacement non uniforme des ailettes est configuré pour réduire la possibilité de résonance due à une génération périodique d'effets potentiels. En outre, l'espacement non uniforme des ailettes peut efficacement amortir et réduire la réponse de profils aérodynamiques ou de structures mobiles et fixes provoquée par des effets potentiels. De cette manière, l'espacement non uniforme des ailettes permet de réduire l'influence des effets potentiels sur divers composants en amont et en aval, par exemple des aubes, des distributeurs, des stators, des profils aérodynamiques, etc. Cette description écrite utilise des exemples pour décrire l'invention, y compris le meilleur mode, et également pour permettre à toute personne ayant des compétences dans le domaine de mettre en pratique l'invention, y compris fabriquer et utiliser n'importe quel dispositif ou système et mettre en oeuvre n'importe quel procédé incorporé. Les personnes ayant des compétences dans le domaine pourront imaginer d'autres exemples englobés dans la portée de l'invention.
Liste de composants 150 turbine à gaz 152 compresseur 154 turbine 156 section d'entrée d'air 158 chambres de combustion 160 section de sortie 162 étages de compresseur 164 ailettes de compresseur mobiles 166 aubes de compresseur fixes 168 injecteurs de carburant 170 pièce de transition 172 étages de turbine 174 étage 176 étage 178 étage 180 ailettes de turbine mobiles 182 aubes de turbine 184 roues de turbine respectives 186 arbre rotatif 200 rotor 202 section 204 section 206 ligne intermédiaire 208 ailettes 210 premier espacement circonférentiel 212 deuxième espacement circonférentiel 220 rotor 222 section 224 section 226 section 228 section 230 ligne intermédiaire 232 ligne intermédiaire 234 ailettes 236 distance circonférentielle 238 distance circonférentielle 240 distance circonférentielle 242 distance circonférentielle 250 rotor 252 section 254 section 256 section 258 ligne intermédiaire 260 ligne intermédiaire 262 ligne intermédiaire 264 ailettes 266 distance circonférentielle 268 distance circonférentielle 270 distance circonférentielle 280 rotor 282 rotor 284 rotor 286 ailettes 288 section supérieure 290 section supérieure 292 section supérieure 294 section inférieure 296 section inférieure 298 section inférieure 310 rotor 312 entretoises de différentes tailles 314 bases 316 ailettes 318 dimension 320 dimension 322 dimension 324 entretoises de différentes tailles 326 bases 328 ailettes 330 interface oblique 332 angle 334 ligne 340 rotor 342 entretoises de différentes tailles 344 bases 346 ailettes 350 interface non droite 352 première partie courbe 354 deuxième partie courbe 360 ailette 361 géométrie en T 362 partie base 364 partie ailette 366 première bride 368 deuxième bride 370 collet 372 fente 374 fente 384 rotor 386 bases de différentes tailles 388 ailettes 390 dimension 392 dimension 394 dimension 400 rotor 402 bases d'ailette de différentes tailles 404 ailettes 406 interface oblique 408 angle 409 ligne 410 rotor 412 bases d'ailette de différentes tailles 414 ailettes 416 interface non droite 418 première partie courbe 420 deuxième partie courbe 440 stator 442 entretoises de différentes tailles 444 bases 446 aubes 448 dimension 450 dimension 452 dimension 460 stator 462 bases de différentes tailles 464 aubes 466 dimension 468 dimension 470 dimension 500 rotor 502 segments d'ailette espacés 504 distance 506 distance 508 distance 510 ailette 512 base d'ailette 519 direction axiale 520 rainures 521 axe 522 petite 524 moyenne 526 grande 540 stator 542 segments d'ailette 544 distance 546 distance 548 distance 550 aube 552 base d'aube 570 rotor 572 segments d'ailette 573 rainures 574 bases d'ailette 576 ailettes 600 stator 602 segments d'ailette 603 rainures 604 bases 606 aubes 630 segment d'ailette 632 ailette 634 base d'ailette 636 ligne médiane 638 ligne médiane 640 distance 642 distance 670 adaptateur de montage d'ailette 671 cavité 672 segment d'ailette 674 base d'ailette 676 ailette 678 ligne médiane 680 ligne médiane 682 distance 684 distance

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système, comprenant: une machine tournante (150) comprenant : un stator (540); un rotor (500) configuré pour tourner par rapport au stator (540); une pluralité de rainures axiales (520) agencées le long d'une circonférence du stator (540) ou du rotor (500); une pluralité de segments d'ailette (502) agencés le long de la circonférence, dans lequel chaque segment d'ailette (502) de la pluralité de segments d'ailette (502) comprend une ailette (510) couplée à une base de montage (512) supportée dans une rainure axiale (520) 15 respective de la pluralité de rainures axiales (520), et la pluralité d'ailettes a un espacement non uniforme des ailettes autour de la circonférence.
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de rainures axiales (520) a un espacement non uniforme des rainures 20 autour de la circonférence.
  3. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de segments d'ailette (572) comprend une pluralité de segments d'ailette non uniformes (572), chaque segment d'ailette non uniforme (572) ayant une position différente d'une ailette (576) 25 respective sur une base de montage (574) respective.
  4. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel la pluralité de segments d'ailette non uniformes (572) comprend un premier segment d'ailette non uniforme (630) comprenant une première ailette (632) couplée à une première base de montage (634) à une 10 première distance (640) par rapport à une première ligne médiane (636) de la première base de montage (634), la pluralité de segments d'ailette non uniformes (572) comprend un deuxième segment d'ailette non uniforme (630) comprenant une deuxième ailette (632) couplée à une deuxième base de montage (634) à une deuxième distance (642) par rapport à une deuxième ligne médiane (636) de la deuxième base de montage (634), et les première et deuxième distances (640, 642) sont différentes l'une de l'autre.
  5. 5. Système selon la revendication 1, comprenant une pluralité d'adaptateurs de montage d'ailette non uniformes (670), dans lequel chaque adaptateur de montage d'ailette non uniforme (670) est agencé entre une rainure axiale (520) respective de la pluralité de rainures axiales (520) et une base de montage (674) respective de la pluralité de segments d'ailette (672).
  6. 6. Système selon la revendication 5, dans lequel la pluralité d'adaptateurs de montage d'ailette non uniformes (670) comprend un premier adaptateur (670) comportant un premier logement de montage (671) à une première distance (682) par rapport à une première ligne médiane (678) du premier adaptateur (670), la pluralité d'adaptateurs de montage d'ailette non uniformes (670) comprend un deuxième adaptateur (670) comportant un deuxième logement de montage (671) à une deuxième distance (684) par rapport à une deuxième ligne médiane (678) du deuxième adaptateur (670), et les première et deuxième distances (682, 684) sont différentes l'une de l'autre.
  7. 7. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de rainures axiales (603) sont agencées le long de la circonférence du stator (600).
  8. 8. Système selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de rainures axiales (520) sont agencées le long de la circonférence du rotor (500).
  9. 9. Système selon la revendication 1, dans lequel la machine 5 tournante (150) comprend un compresseur (152).
  10. 10. Système selon la revendication 1, dans lequel la machine tournante (150) comprend une turbine (154).
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