FR2967456A1 - Turbomachine avec des aubes fixes refroidies - Google Patents
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Abstract
Turbomachine (2) comprenant une enveloppe (4), et au moins une aube fixe (11) de turbine disposée dans l'enveloppe (4). L'aube fixe de turbine comprend une partie formant plate-forme coopérant avec la partie formant pale. Une cavité de refroidissement est formée dans la partie formant plate-forme. La cavité de refroidissement comporte une première paroi, une deuxième paroi disposée en regard de la première paroi, une troisième paroi reliant les première et deuxième parois, et une quatrième paroi reliant les première et deuxième parois et placée à l'opposé de la troisième paroi. Une plaque de refroidissement par impact s'étend jusque dans la cavité de refroidissement et définit une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité. La plaque de refroidissement par impact comporte au moins un passage de refroidissement par impact conçu et disposé de manière à guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois de la cavité de refroidissement.
Description
B11-4471FR 1
Turbomachine avec des aubes fixes refroidies La présente invention concerne la technique des turbomachines et, plus particulièrement, les aubages fixes de turbomachine comportant une cavité de refroidissement par impact. Les turbomachines à gaz brûlent un mélange de combustible et d'air qui libère de l'énergie thermique pour former un courant de gaz à haute température. Le courant de gaz à haute température est acheminé via une turbine jusqu'à une veine de gaz chauds. Dans la turbine, le courant de gaz à haute température passe par une pluralité d'aubes fixes et agit sur une pluralité d'aubes mobiles de turbine. Les aubes mobiles de turbine convertissent l'énergie thermique du courant de gaz à haute température en énergie mécanique qui fait tourner l'arbre d'une turbine. La turbine peut être employée dans diverses applications, pour entraîner notamment une pompe ou un alternateur. Pendant le fonctionnement, la température de la pluralité d'aubes fixes de turbine augmente par suite de l'interaction avec le courant de gaz à haute température, ainsi que du fait d'autres facteurs. Afin de contribuer à une longue durée de vie, les aubes fixes de turbine sont refroidies. De l'air de refroidissement est extrait d'une partie formant chambre de combustion de la turbomachine pour être dirigé jusqu'à la turbine. L'air de refroidissement est ensuite amené à passer par les parties formant pales profilées et les plates-formes des aubes fixes des turbines afin de réduire les températures locales. Selon un premier aspect de l'invention, une turbomachine comprend une enveloppe et au moins une aube fixe de turbine disposée dans l'enveloppe. L'aube fixe de turbine comprend une partie de pale profilée et une partie de plate-forme coopérant avec la partie de pale. La partie de plate-forme comporte une première surface, une seconde surface opposée et une surface latérale qui réunit les première et seconde surfaces. Une cavité de refroidissement est formée dans la partie de plate-forme. La cavité de refroidissement comporte une première paroi, une deuxième paroi disposée en regard de la première paroi, une troisième paroi reliant les première et deuxième parois, et une quatrième paroi reliant les première et deuxième parois et disposée en regard de la troisième paroi. Une plaque de refroidissement par impact s'étend jusque dans la cavité de refroidissement et définit une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité. La plaque de refroidissement par impact comporte au moins un passage de refroidissement par impact conçu et disposé de manière à guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois de la cavité de refroidissement. Selon un autre aspect de l'invention, une aube fixe de turbine comprend une partie de pale et une partie de plate-forme coopérant avec la partie de pale. La partie de plate-forme comporte une première surface, une seconde surface en regard et une surface latérale qui réunit les première et seconde surfaces. Une cavité de refroidissement est formée dans la partie de plate-forme. La cavité de refroidissement comporte une première paroi, une deuxième paroi disposée en regard de la première paroi, une troisième paroi reliant les première et deuxième parois, et une quatrième paroi reliant les première et deuxième parois et disposée en regard de la troisième paroi. Une plaque de refroidissement par impact s'étend jusque dans la cavité de refroidissement et définit une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité. La plaque de refroidissement par impact comporte au moins un passage de refroidissement par impact conçu et disposé de manière à guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois de la cavité de refroidissement. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine comprenant un aubage fixe de turbine selon un exemple de réalisation ; - la figure 2 est une vue en perspective de l'aube fixe de turbine de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle en coupe de l'aube fixe de turbine de la figure 2, représentant une cavité de refroidissement par impact selon un exemple de réalisation ; et - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'une partie de plate-forme de l'aube fixe de turbine de la figure 2, illustrant un procédé de formation d'une cavité de refroidissement par impact. Considérant les figures 1 à 3, une turbomachine selon un exemple de réalisation est désignée globalement par le repère 2. La turbomachine 2 comprend une enveloppe 4 qui définit, au moins partiellement, une veine de gaz chauds 10 d'une partie turbine 11.
La partie turbine 11 comprend un premier étage 12 ayant une pluralité d'aubes fixes 14 et d'aubes mobiles 16, un deuxième étage 17 ayant une pluralité d'aubes fixes 18 et d'aubes mobiles 20 et un troisième étage 21 ayant une pluralité d'aubes fixes 22 et d'aubes mobiles 24. Evidemment, la partie turbine 11 pourrait également comporter des étages supplémentaires (non représentés). Des gaz de combustion chauds s'écoulent dans la veine 10 de gaz chauds passant par les aubes fixes 14, 18 et 22, frappent et font tourner les aubes mobiles 16, 20 et 24. Un flux d'air de refroidissement est guidé jusque dans la partie turbine 11 afin d'atténuer les flux thermiques qui apparaissent entre des parties des aubes fixes 14, 18 et 22. Selon un exemple de réalisation, une partie des gaz de refroidissement est détournée jusque dans un circuit de refroidissement 30 aménagé à une extrémité aval de l'aube fixe 14. Comme représenté, l'aube fixe 14 comprend une partie de pale profilée 40 qui s'étend depuis une partie de base ou de plate-forme 42. La partie de plate-forme 42 comporte une première surface 44, une deuxième surface opposée 46 et une surface latérale 48 qui relie les première et deuxième surfaces 44 et 46. Telle qu'elle est représentée, la partie de plate-forme 42 comporte également un rebord 50 qui s'étend sensiblement perpendiculairement depuis la deuxième surface 46 et est adjacent à l'extrémité aval de l'aube fixe 14. Le rebord 50 est Gonçu et disposé de manière à immobiliser l'aube fixe 14 dans la partie turbine 11. Selon un exemple de réalisation, le circuit de refroidissement 30 comprend une cavité de refroidissement 60 formée dans la partie de plate-forme 42. Comme illustré sur la figure 3, la cavité de refroidissement 60 comprend une zone intérieure 61 qui est définie par une première paroi 70, une deuxième paroi 71 disposée en regard de la première paroi 70, une troisième paroi 72 reliant les première et deuxième parois 70 et 71, et une quatrième paroi 73 qui relie également les première et deuxième parois 70 et 71 et est disposée en regard de la troisième paroi 72. La cavité de refroidissement 60 comporte une ouverture 75 (figure 2) qui s'étend à travers la deuxième paroi 71. Dans l'exemple représenté, l'ouverture 75 est couverte par une prolongation axiale de la partie de pale 40. Ainsi, l'ouverture 75 ne s'étend pas dams la partie de plate-forme 44 au-delà d'une partie constituant le bord extérieur de la partie de pale 40. De cette manière, la distance axiale entre le rebord 50 et la surface latérale 48 est très limitée.
Evidemment, l'emplacement particulier de l'ouverture 75 peut varier. Un canal 78 d'alimentation en agent de refroidissement s'étend à travers la partie de plate-forme 42 jusque dans la cavité de refroidissement 60. Le canal 78 s'étend depuis une première IO extrémité 79 ouverte, exposée à l'air refoulé depuis le compresseur, jusqu'à une seconde extrémité 80 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60. Le premier passage de refroidissement 84 par film s'étend â travers la partie de plate-forme 42 jusque dans la veine 10 de gaz chauds. Le premier passage de refroidissement 84 15 par film s'étend depuis une première extrémité 86 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60 jusqu'à une seconde extrémité 87 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds après traversée de la première surface 44. Le gaz de refroidissement empruntant le premier passage de refroidissement 84 depuis la cavité de 20 refroidissement 60 crée un film qui refroidit la première surface 44. Un second passage de refroidissement 91 s'étend sensiblement parallèlement au premier passage de refroidissement 84 par film. Le second passage 91 s'étend depuis une première extrémité 93 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60 jusqu'à une seconde 25 extrémité 94 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds, là encore après traversée de la première surface 44. D'une manière similaire à celle décrite plus haut, le gaz de refroidissement empruntant le second passage de refroidissement 91 depuis la cavité de refroidissement 60 crée un film qui refroidit la première surface 44. 30 Le circuit de refroidissement 30 comprend également un troisième passage de refroidissement 97 ou passage d'échappement. Le troisième passage de refroidissement 97 s'étend depuis une première extrémité 98 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60, jusqu'à une seconde extrémité 99 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds à travers la surface latérale 48. Avec cet agencement, le circuit de refroidissement 30 fait passer le flux de refroidissement à travers de multiples surfaces de la partie de plate-forme 42. Toujours selon l'exemple de réalisation, l'aube fixe 14 comporte un circuit de refroidissement 100 par impact qui guide un flux de refroidissement par impact jusque sur les première et quatrième parois 70 et 73 de la cavité de refroidissement 60. Le circuit de refroidissement 100 par impact comporte une plaque de refroidissement 104 par impact qui s'étend à l'intérieur de la cavité de refroidissement 60 et définit une partie intérieure ou d'impact 105 de cavité et une partie extérieure 106 de cavité. La plaque de refroidissement 104 par impact comporte une première partie 107 reliée à la partie de plate-forme 42. La première partie 107 s'étend jusqu'à une deuxième partie 109. La deuxième partie 109 aboutit à une troisième partie ou première surface 111 de refroidissement par impact. La première surface 111 de refroidissement par impact est espacée de la première paroi 70 et s'étend sensiblement parallèlement à ladite première paroi. La première surface 111 de refroidissement par impact s'étend jusqu'à une quatrième partie ou seconde surface 113 de refroidissement par impact qui est espacée de la quatrième paroi latérale 73 et s'étend sensiblement parallèlement à ladite quatrième paroi. La quatrième partie 113 s'étend jusqu'à une cinquième partie 115 qui s'étend sensiblement parallèlement à la troisième partie 111. La cinquième partie 115 aboutit à une sixième partie 116 qui revient jusqu'à la partie formant plate-forme 42. Dans l'exemple de réalisation représenté, la plaque 104 de refroidissement par impact comporte une pluralité de passages de refroidissement par impact, dont deux sont désignés en 120 et 123, qui guident un flux d'air à haute pression depuis la partie 105 de cavité de refroidissement par impact jusque sur les première et quatrième parois 70 et 73. Le flux de refroidissement à haute pression ou par impact frappe et refroidit les première et quatrième parois 70 et 73. Après avoir frappé les première et quatrième parois 70 et 73, le flux de refroidissement par impact se rassemble dans la partie extérieure 106 de cavité et sort de la partie formant plate-forme 42 à travers les premier et second passages 84 et 91 de refroidissement par film et par le passage de refroidissement d'échappement 97. Enfin, le circuit de refroidissement 100 par impact, tel qu'il est représenté, comporte un couvercle 140 de cavité de refroidissement qui ferme l'ouverture 75.
Comme expliqué plus haut à propos de l'ouverture 75, le couvercle 140 de la cavité de refroidissement reste dans l'étendue axiale de la partie de pale 40 sur la partie de plate-forme 42 de manière à maintenir une faible longueur axiale entre le rebord 50 et la surface latérale 48.
Dans l'exemple illustré, la cavité de refroidissement 60 est formée en coulant l'aube fixe 14 autour d'un noyau 150, comme représenté sur la figure 4. Le noyau 150 est constitué, par exemple, de céramique ou d'un matériau céramique composite. Une fois que l'aube fixe 14 est formée, le noyau 150 est exposé à un bain d'acide qui dissout et élimine la céramique. De la sorte, la cavité de refroidissement par impact est formée de façon à réduire les dimensions globales de l'ouverture 75. En limitant les dimensions de l'ouverture 75 et les dimensions du couvercle 140 de la cavité de refroidissement par impact, il est possible de réduire à des dimensions relativement petites l'espacement entre les aubes fixes et les aubes mobiles dans la turbomachine 2 sans risquer de contacts entre les deux types de pièces. Plus particulièrement, en maintenant l'ouverture 75 dans l'étendue axiale de la partie de pale 40 sur la partie de plate-forme 44, on supprime tout contact entre, par exemple, une aile d'ange 160 sur l'aube mobile 16 et le couvercle 140 de la cavité de refroidissement par impact. En raccourcissant l'espacement entre les aubes fixes et les aubes mobiles adjacentes sans créer de zones d'impact localisées, on peut réduire l'encombrement de la turbomachine 2.
Bien que les illustrations et la description portent sur l'aube fixe 14, les aubes fixes 18 et 22 pourraient comporter un circuit de refroidissement par impact similaire. Par ailleurs, le nombre, les dimensions et l'orientation particuliers des passages de refroidissement par impact peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, bien que le circuit de refroidissement par impact illustré soit aménagé dans une surface intérieure de l'aube fixe 14, il doit être entendu qu'il pourrait également être aménagé dans une surface extérieure de l'aube fixe 14.
Liste des repères 2 Turbomachine 4 Enveloppe 10 Veine de gaz chauds 11 Partie turbine 12 Premier étage 14, 18, 22 Aubes fixes 16, 20, 24 Aubes mobiles 17 Deuxième étage 21 Troisième étage 26 Espace de roue 30 Circuit de refroidissement 40 Partie formant pale (14) 42 Partie formant plate-forme (14) 44 Première surface (42) 46 Seconde surface (42) 48 Surface latérale (42) 50 Rebord 60 Cavité de refroidissement 61 Zone intérieure 70 Première paroi 71 Seconde paroi 72 Troisième paroi 73 Quatrième paroi 75 Ouverture 78 Canal d'alimentation en agent de refroidissement 79 Première extrémité ouverte 80 Seconde extrémité ouverte 84 Premier passage de refroidissement par film 86,93, 98 Première extrémité 87, 94, 99 Seconde extrémité 91 Deuxième passage de refroidissement par film. 97 Troisième passage de refroidissement par film 100 Circuit de refroidissement par impact 104 Plaque de refroidissement par impact 105 Partie intérieure de cavité 106 Partie extérieure de cavité 107 Première partie 109 Deuxième partie 111 Troisième partie 113 Quatrième partie 115 Cinquième partie 116 Sixième partie 120, 123 Pluralité de passages de refroidissement par impact 140 Couvercle de cavité de refroidissement par impact 150 Noyau 160 Aile d'ange 2967456 B11-4471FR 1
Turbomachine avec des aubes fixes refroidies La présente invention concerne la technique des turbomachines et, plus particulièrement, les aubages fixes de turbomachine comportant une cavité de refroidissement par impact. Les turbomachines à gaz brûlent un mélange de combustible et d'air qui libère de l'énergie thermique pour former un courant de gaz à haute température. Le courant de gaz à haute température est acheminé via une turbine jusqu'à une veine de gaz chauds. Dans la turbine, le courant de gaz à haute température passe par une pluralité d'aubes fixes et agit sur une pluralité d'aubes mobiles de turbine. Les aubes mobiles de turbine convertissent l'énergie thermique du courant de gaz à haute température en énergie mécanique qui fait tourner l'arbre d'une turbine. La turbine peut être employée dans diverses applications, pour entraîner notamment une pompe ou un alternateur. Pendant le fonctionnement, la température de la pluralité d'aubes fixes de turbine augmente par suite de l'interaction avec le courant de gaz à haute température, ainsi que du fait d'autres facteurs. Afin de contribuer à une longue durée de vie, les aubes fixes de turbine sont refroidies. De l'air de refroidissement est extrait d'une partie formant chambre de combustion de la turbomachine pour être dirigé jusqu'à la turbine. L'air de refroidissement est ensuite amené à passer par les parties formant pales profilées et les plates-formes des aubes fixes des turbines afin de réduire les températures locales. Selon un premier aspect de l'invention, une turbomachine comprend une enveloppe et au moins une aube fixe de turbine disposée dans l'enveloppe. L'aube fixe de turbine comprend une partie de pale profilée et une partie de plate-forme coopérant avec la partie de pale. La partie de plate-forme comporte une première surface, une seconde surface opposée et une surface latérale qui réunit les première et seconde surfaces. Une cavité de refroidissement est formée dans la partie de plate-forme. La cavité de refroidissement comporte une première paroi, une deuxième paroi disposée en regard de la première paroi, une troisième paroi reliant les première et deuxième parois, et une quatrième paroi reliant les première et deuxième parois et disposée en regard de la troisième paroi. Une plaque de refroidissement par impact s'étend jusque dans la cavité de refroidissement et définit une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité. La plaque de refroidissement par impact comporte au moins un passage de refroidissement par impact conçu et disposé de manière à guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois de la cavité de refroidissement. Selon un autre aspect de l'invention, une aube fixe de turbine comprend une partie de pale et une partie de plate-forme coopérant avec la partie de pale. La partie de plate-forme comporte une première surface, une seconde surface en regard et une surface latérale qui réunit les première et seconde surfaces. Une cavité de refroidissement est formée dans la partie de plate-forme. La cavité de refroidissement comporte une première paroi, une deuxième paroi disposée en regard de la première paroi, une troisième paroi reliant les première et deuxième parois, et une quatrième paroi reliant les première et deuxième parois et disposée en regard de la troisième paroi. Une plaque de refroidissement par impact s'étend jusque dans la cavité de refroidissement et définit une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité. La plaque de refroidissement par impact comporte au moins un passage de refroidissement par impact conçu et disposé de manière à guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois de la cavité de refroidissement. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine comprenant un aubage fixe de turbine selon un exemple de réalisation ; - la figure 2 est une vue en perspective de l'aube fixe de turbine de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue partielle en coupe de l'aube fixe de turbine de la figure 2, représentant une cavité de refroidissement par impact selon un exemple de réalisation ; et - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'une partie de plate-forme de l'aube fixe de turbine de la figure 2, illustrant un procédé de formation d'une cavité de refroidissement par impact. Considérant les figures 1 à 3, une turbomachine selon un exemple de réalisation est désignée globalement par le repère 2. La turbomachine 2 comprend une enveloppe 4 qui définit, au moins partiellement, une veine de gaz chauds 10 d'une partie turbine 11.
La partie turbine 11 comprend un premier étage 12 ayant une pluralité d'aubes fixes 14 et d'aubes mobiles 16, un deuxième étage 17 ayant une pluralité d'aubes fixes 18 et d'aubes mobiles 20 et un troisième étage 21 ayant une pluralité d'aubes fixes 22 et d'aubes mobiles 24. Evidemment, la partie turbine 11 pourrait également comporter des étages supplémentaires (non représentés). Des gaz de combustion chauds s'écoulent dans la veine 10 de gaz chauds passant par les aubes fixes 14, 18 et 22, frappent et font tourner les aubes mobiles 16, 20 et 24. Un flux d'air de refroidissement est guidé jusque dans la partie turbine 11 afin d'atténuer les flux thermiques qui apparaissent entre des parties des aubes fixes 14, 18 et 22. Selon un exemple de réalisation, une partie des gaz de refroidissement est détournée jusque dans un circuit de refroidissement 30 aménagé à une extrémité aval de l'aube fixe 14. Comme représenté, l'aube fixe 14 comprend une partie de pale profilée 40 qui s'étend depuis une partie de base ou de plate-forme 42. La partie de plate-forme 42 comporte une première surface 44, une deuxième surface opposée 46 et une surface latérale 48 qui relie les première et deuxième surfaces 44 et 46. Telle qu'elle est représentée, la partie de plate-forme 42 comporte également un rebord 50 qui s'étend sensiblement perpendiculairement depuis la deuxième surface 46 et est adjacent à l'extrémité aval de l'aube fixe 14. Le rebord 50 est Gonçu et disposé de manière à immobiliser l'aube fixe 14 dans la partie turbine 11. Selon un exemple de réalisation, le circuit de refroidissement 30 comprend une cavité de refroidissement 60 formée dans la partie de plate-forme 42. Comme illustré sur la figure 3, la cavité de refroidissement 60 comprend une zone intérieure 61 qui est définie par une première paroi 70, une deuxième paroi 71 disposée en regard de la première paroi 70, une troisième paroi 72 reliant les première et deuxième parois 70 et 71, et une quatrième paroi 73 qui relie également les première et deuxième parois 70 et 71 et est disposée en regard de la troisième paroi 72. La cavité de refroidissement 60 comporte une ouverture 75 (figure 2) qui s'étend à travers la deuxième paroi 71. Dans l'exemple représenté, l'ouverture 75 est couverte par une prolongation axiale de la partie de pale 40. Ainsi, l'ouverture 75 ne s'étend pas dams la partie de plate-forme 44 au-delà d'une partie constituant le bord extérieur de la partie de pale 40. De cette manière, la distance axiale entre le rebord 50 et la surface latérale 48 est très limitée.
Evidemment, l'emplacement particulier de l'ouverture 75 peut varier. Un canal 78 d'alimentation en agent de refroidissement s'étend à travers la partie de plate-forme 42 jusque dans la cavité de refroidissement 60. Le canal 78 s'étend depuis une première IO extrémité 79 ouverte, exposée à l'air refoulé depuis le compresseur, jusqu'à une seconde extrémité 80 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60. Le premier passage de refroidissement 84 par film s'étend â travers la partie de plate-forme 42 jusque dans la veine 10 de gaz chauds. Le premier passage de refroidissement 84 15 par film s'étend depuis une première extrémité 86 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60 jusqu'à une seconde extrémité 87 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds après traversée de la première surface 44. Le gaz de refroidissement empruntant le premier passage de refroidissement 84 depuis la cavité de 20 refroidissement 60 crée un film qui refroidit la première surface 44. Un second passage de refroidissement 91 s'étend sensiblement parallèlement au premier passage de refroidissement 84 par film. Le second passage 91 s'étend depuis une première extrémité 93 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60 jusqu'à une seconde 25 extrémité 94 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds, là encore après traversée de la première surface 44. D'une manière similaire à celle décrite plus haut, le gaz de refroidissement empruntant le second passage de refroidissement 91 depuis la cavité de refroidissement 60 crée un film qui refroidit la première surface 44. 30 Le circuit de refroidissement 30 comprend également un troisième passage de refroidissement 97 ou passage d'échappement. Le troisième passage de refroidissement 97 s'étend depuis une première extrémité 98 qui débouche dans la cavité de refroidissement 60, jusqu'à une seconde extrémité 99 qui débouche dans la veine 10 de gaz chauds à travers la surface latérale 48. Avec cet agencement, le circuit de refroidissement 30 fait passer le flux de refroidissement à travers de multiples surfaces de la partie de plate-forme 42. Toujours selon l'exemple de réalisation, l'aube fixe 14 comporte un circuit de refroidissement 100 par impact qui guide un flux de refroidissement par impact jusque sur les première et quatrième parois 70 et 73 de la cavité de refroidissement 60. Le circuit de refroidissement 100 par impact comporte une plaque de refroidissement 104 par impact qui s'étend à l'intérieur de la cavité de refroidissement 60 et définit une partie intérieure ou d'impact 105 de cavité et une partie extérieure 106 de cavité. La plaque de refroidissement 104 par impact comporte une première partie 107 reliée à la partie de plate-forme 42. La première partie 107 s'étend jusqu'à une deuxième partie 109. La deuxième partie 109 aboutit à une troisième partie ou première surface 111 de refroidissement par impact. La première surface 111 de refroidissement par impact est espacée de la première paroi 70 et s'étend sensiblement parallèlement à ladite première paroi. La première surface 111 de refroidissement par impact s'étend jusqu'à une quatrième partie ou seconde surface 113 de refroidissement par impact qui est espacée de la quatrième paroi latérale 73 et s'étend sensiblement parallèlement à ladite quatrième paroi. La quatrième partie 113 s'étend jusqu'à une cinquième partie 115 qui s'étend sensiblement parallèlement à la troisième partie 111. La cinquième partie 115 aboutit à une sixième partie 116 qui revient jusqu'à la partie formant plate-forme 42. Dans l'exemple de réalisation représenté, la plaque 104 de refroidissement par impact comporte une pluralité de passages de refroidissement par impact, dont deux sont désignés en 120 et 123, qui guident un flux d'air à haute pression depuis la partie 105 de cavité de refroidissement par impact jusque sur les première et quatrième parois 70 et 73. Le flux de refroidissement à haute pression ou par impact frappe et refroidit les première et quatrième parois 70 et 73. Après avoir frappé les première et quatrième parois 70 et 73, le flux de refroidissement par impact se rassemble dans la partie extérieure 106 de cavité et sort de la partie formant plate-forme 42 à travers les premier et second passages 84 et 91 de refroidissement par film et par le passage de refroidissement d'échappement 97. Enfin, le circuit de refroidissement 100 par impact, tel qu'il est représenté, comporte un couvercle 140 de cavité de refroidissement qui ferme l'ouverture 75.
Comme expliqué plus haut à propos de l'ouverture 75, le couvercle 140 de la cavité de refroidissement reste dans l'étendue axiale de la partie de pale 40 sur la partie de plate-forme 42 de manière à maintenir une faible longueur axiale entre le rebord 50 et la surface latérale 48.
Dans l'exemple illustré, la cavité de refroidissement 60 est formée en coulant l'aube fixe 14 autour d'un noyau 150, comme représenté sur la figure 4. Le noyau 150 est constitué, par exemple, de céramique ou d'un matériau céramique composite. Une fois que l'aube fixe 14 est formée, le noyau 150 est exposé à un bain d'acide qui dissout et élimine la céramique. De la sorte, la cavité de refroidissement par impact est formée de façon à réduire les dimensions globales de l'ouverture 75. En limitant les dimensions de l'ouverture 75 et les dimensions du couvercle 140 de la cavité de refroidissement par impact, il est possible de réduire à des dimensions relativement petites l'espacement entre les aubes fixes et les aubes mobiles dans la turbomachine 2 sans risquer de contacts entre les deux types de pièces. Plus particulièrement, en maintenant l'ouverture 75 dans l'étendue axiale de la partie de pale 40 sur la partie de plate-forme 44, on supprime tout contact entre, par exemple, une aile d'ange 160 sur l'aube mobile 16 et le couvercle 140 de la cavité de refroidissement par impact. En raccourcissant l'espacement entre les aubes fixes et les aubes mobiles adjacentes sans créer de zones d'impact localisées, on peut réduire l'encombrement de la turbomachine 2.
Bien que les illustrations et la description portent sur l'aube fixe 14, les aubes fixes 18 et 22 pourraient comporter un circuit de refroidissement par impact similaire. Par ailleurs, le nombre, les dimensions et l'orientation particuliers des passages de refroidissement par impact peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention. Enfin, bien que le circuit de refroidissement par impact illustré soit aménagé dans une surface intérieure de l'aube fixe 14, il doit être entendu qu'il pourrait également être aménagé dans une surface extérieure de l'aube fixe 14.
Liste des repères 2 Turbomachine 4 Enveloppe 10 Veine de gaz chauds 11 Partie turbine 12 Premier étage 14, 18, 22 Aubes fixes 16, 20, 24 Aubes mobiles 17 Deuxième étage 21 Troisième étage 26 Espace de roue 30 Circuit de refroidissement 40 Partie formant pale (14) 42 Partie formant plate-forme (14) 44 Première surface (42) 46 Seconde surface (42) 48 Surface latérale (42) 50 Rebord 60 Cavité de refroidissement 61 Zone intérieure 70 Première paroi 71 Seconde paroi 72 Troisième paroi 73 Quatrième paroi 75 Ouverture 78 Canal d'alimentation en agent de refroidissement 79 Première extrémité ouverte 80 Seconde extrémité ouverte 84 Premier passage de refroidissement par film 86,93, 98 Première extrémité 87, 94, 99 Seconde extrémité 91 Deuxième passage de refroidissement par film.
97 Troisième passage de refroidissement par film 100 Circuit de refroidissement par impact 104 Plaque de refroidissement par impact 105 Partie intérieure de cavité 106 Partie extérieure de cavité 107 Première partie 109 Deuxième partie 111 Troisième partie 113 Quatrième partie 115 Cinquième partie 116 Sixième partie 120, 123 Pluralité de passages de refroidissement par impact 140 Couvercle de cavité de refroidissement par impact 150 Noyau 160 Aile d'ange
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Turbomachine (2) comprenant : une enveloppe (4) ; au moins une aube fixe (11) de turbine disposée dans l'enveloppe (4), l'aube de turbine comprenant une partie de pale profilée (40) et une partie de plate-forme (42) coopérant avec la partie de pale (40), la partie de plate-forme (42) comprenant une première surface (44), une seconde surface opposée (46) et une surface latérale (4$') qui relie les première et seconde surfaces (44, 46) ; une cavité de refroidissement (60) formée dans la partie de plate-forme (42), la cavité de refroidissement (60) comportant une première paroi (70), une deuxième paroi (71) disposée en regard de la première paroi (70), une troisième paroi (72) reliant les première et deuxième parois (70 et 71), et une quatrième paroi (73) reliant les première et deuxième parois (70 et 71)et placée en regard de la troisième paroi (72) et une plaque de refroidissement (104) par impact s'étendant jusque dans la cavité de refroidissement (60) et définissant une partie intérieure de cavité et une partie extérieure de cavité, la plaque (104) de refroidissement par impact comportant au moins un passage (120) de refroidissement par impact conçu et disposé pour guider un flux de refroidissement par impact jusque sur au moins une des première, deuxième, troisième et quatrième parois (70 à 73)de la cavité de refroidissement (60).
- 2. Turbomachine (2) selon la revendication 1, dans laquelle la plaque (104) de refroidissement par impact comporte une première surface (111) de refroidissement par impact et une seconde surface (113) de refroidissement par impact.H 12
- 3. Turbomachine (2) selon la revendication 2, dans laquelle la première surface (111) de refroidissement par impact s'étend globalement parallèlement à la première paroi (70) et la seconde surface (113) de refroidissement par impact s'étend globalement parallèlement à la quatrième paroi (73).
- 4. Turbomachine (2) selon la revendication 3, dans laquelle l'ouverture de refroidissement par impact est formée dans la première surface (111) de refroidissement par impact.
- 5, Turbomachine (2) selon la revendication 3, dans laquelle l'ouverture de refroidissement par impact comporte une première ouverture (120) de refroidissement par impact formée dans la première surface (111) de refroidissement par impact et une seconde ouverture (123) de refroidissement par impact formée dans la seconde surface (113) de refroidissement par impact.
- 6. Turbomachine (2) selon la revendication 1, dans laquelle l'aube fixe de turbine comporte une ouverture (75) ménagée dans l'une des première et seconde surfaces (44, 46) de la partie formant plate-.forme (42), l'ouverture (75) débouchant dams la cavité de refroidissement (60),
- 7. Turbomachine (2) selon 1a revendication 6, dans laquelle l'ouverture (75) comporte un bord extérieur qui ne s'étend pas au-delà d'une étendue axiale de la partie de pale (40).
- 8. Turbomachine (2) selon la revendication 6, comprenant en outre : un couvercle (140) de cavité de refroidissement couvrant toute l'ouverture (75), le couvercle (140) de cavité de refroidissement étant monté de manière amovible sur la partie de plate-forme (42) et étant maintenu dans les limites de l'étendue axiale de la partie de pale (40).
- 9. Turbomachine (2) selon la revendication 1, comprenant en outre :un canal d'alimentation en agent de refroidissement (78) traversant la partie de plate-forme (42) jusque dans la cavité de refroidissement (60).
- 10, Turbomachine (2) selon la revendication 1, comprenant S en outre un passage (84) de refroidissement par film s'étendant depuis la cavité de refroidissement (60) à travers la partie de plate-forme (42), le passage ($4) de refroidissement par film comportant une ouverture (87) débouchant dans la première surface (44).
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