FR2988428A1 - Fixed blading for distribution of gas flow in turboshaft engine, has radial partition associated with internal crown having internal surface placed with abradable material, and external surface at which crown is fixed at radial partition - Google Patents
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Abstract
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des turbomachines, et plus précisément les aubages fixe de distribution du flux dans une 5 turbomachine. ETAT DE L'ART Une turbomachine comprend généralement, d'amont en aval 10 dans le sens de l'écoulement des gaz, une soufflante, un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression, et une tuyère d'échappement des gaz. 15 Ces turbines comprennent un aubage fixe de distribution du flux de gaz, composé d'une pluralité d'aubes s'étendant par exemple généralement radialement par rapport à un axe, disposées entre une embase intérieure et une embase extérieure par lesquelles lesdites 20 aubes sont fixées à la turbomachine. Afin notamment de minimiser la masse globale du moteur, tout ou partie de ces aubes sont creuses. Pour réaliser ces différentes cavités, qui ont des formes complexes et dont la géométrie doit être respectée avec une grande 25 précision, les aubes sont classiquement produites par une technique connue sous le nom de fonderie à la cire perdue. Des noyaux sont donc insérés dans le moule avant injection de la cire, ces noyaux étant maintenus en position par des douilles, l'association entre les noyaux et les douilles étant réalisée manuellement. 30 Cependant, la géométrie actuelle des aubages ne présente pas un espace suffisant pour permettre le positionnement des douilles, et par conséquent de réaliser des aubages creux avec un tolérancement et des dimensions donnés.GENERAL TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of turbomachines, and more specifically the fixed blades of distribution of the flow in a turbomachine. STATE OF THE ART A turbomachine generally comprises, upstream to downstream in the direction of the gas flow, a blower, one or more stages of compressors, for example a low pressure compressor and a high pressure compressor, a chamber one or more stages of turbines, for example a high pressure turbine and a low pressure turbine, and a gas exhaust nozzle. These turbines comprise a fixed gas flow distribution blade, composed of a plurality of blades extending for example generally radially with respect to an axis, arranged between an inner base and an outer base by which said blades are attached to the turbomachine. In particular to minimize the overall mass of the engine, all or part of these blades are hollow. To achieve these various cavities, which have complex shapes and whose geometry must be respected with great precision, the blades are conventionally produced by a technique known as the lost wax foundry. Nuclei are inserted in the mold before injection of the wax, these cores being held in position by sockets, the association between the cores and the sockets being carried out manually. However, the present geometry of the vanes does not have sufficient space to allow the positioning of the bushings, and consequently to produce hollow vanes with tolerancing and given dimensions.
PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention vise à remédier à cette problématique, en proposant un aubage fixe de distribution du flux dans une turbomachine, comprenant des aubes creuses s'étendant chacune entre une embase extérieure et une embase intérieure, ladite embase intérieure comprenant un plateau support formant base desdites pales et une cloison radiale s'étendant dudit plateau support vers l'axe, caractérisé en ce que ladite cloison radiale est associée à une couronne interne présentant une surface interne sur laquelle est disposé un matériau abradable, et une surface externe au niveau de laquelle ladite couronne interne est fixée à la cloison radiale, et en ce que ladite couronne interne et ladite cloison radiale sont en outre solidarisées entre elles par des éléments de renfort. En variante, ledit aubage comprend une pluralité d'éléments de renfort reliés chacun à la couronne interne et à la cloison radiale en amont et en aval de ladite cloison radiale.PRESENTATION OF THE INVENTION The aim of the invention is to remedy this problem by proposing a fixed blade for distributing the flow in a turbomachine, comprising hollow vanes each extending between an outer base and an inner base, said inner base comprising a base support tray forming said blades and a radial partition extending from said support plate towards the axis, characterized in that said radial partition is associated with an inner ring having an inner surface on which is disposed an abradable material, and an outer surface at which said inner ring is fixed to the radial wall, and in that said inner ring and said radial wall are further secured together by reinforcing elements. In a variant, said blading comprises a plurality of reinforcing elements each connected to the inner ring and to the radial partition upstream and downstream of said radial partition.
Lesdits éléments de renfort s'étendent alors typiquement sur toute la circonférence de ladite liaison entre la couronne interne et la cloison radiale. Selon cette variante, pour chaque point de la circonférence de la liaison entre la couronne interne et la cloison radiale, ladite liaison est alors avantageusement renforcée par un unique élément de renfort disposé soit en amont, soit en aval de la cloison radiale. Selon une autre variante, lesdits éléments de renfort sont des profilés métalliques, fixés par brasage à la couronne internet et à la cloison radiale.Said reinforcing elements then typically extend over the entire circumference of said connection between the inner ring and the radial wall. According to this variant, for each point of the circumference of the connection between the inner ring and the radial wall, said connection is then advantageously reinforced by a single reinforcing element disposed either upstream or downstream of the radial wall. According to another variant, said reinforcing elements are metal profiles, fixed by brazing to the internet crown and to the radial wall.
Selon encore une autre variante, lesdites pales comprennent des cavités incurvées.According to yet another variant, said blades comprise curved cavities.
L'invention concerne également une turbomachine équipée d'un tel aubage. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 présente une vue d'une portion d'aubage selon un aspect de l'invention, - la figure 2 présente une vue détaillée de l'embase inférieure d'un tel aubage, - la figure 3 présente un exemple d'éléments de renfort selon un aspect de l'invention.The invention also relates to a turbomachine equipped with such a blade. PRESENTATION OF THE FIGURES Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and nonlimiting, and which should be read with reference to the appended drawings, in which: FIG. 2 shows a detailed view of the lower base of such an airfoil; FIG. 3 shows an example of reinforcement elements according to an aspect of an embodiment of the invention; of the invention.
Sur l'ensemble des figures, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des références numériques communes. DESCRIPTION DETAILLEE Les figures 1 et 2 présentent une vue d'une portion d'un aubage 1 selon un aspect de l'invention. L'aubage 1 tel que présenté comprend une pluralité d'aubes 2 disposées par exemple sensiblement radialement par rapport à un axe (non représenté) de l'aubage, lesdites aubes 2 s'étendant chacune entre une embase extérieure 3 et une embase intérieure 4. On représente sur les figures 1 et 2 le sens d'écoulement de l'air au travers de l'aubage 1 par une flèche, définissant ainsi une partie amont par laquelle arrive l'écoulement d'air, et une partie aval par laquelle ressort l'écoulement d'air.In all of the figures, identical or similar elements are identified by common numerical references. DETAILED DESCRIPTION FIGS. 1 and 2 show a view of a portion of a blade 1 according to one aspect of the invention. The blade 1 as presented comprises a plurality of blades 2 arranged for example substantially radially relative to an axis (not shown) of the blade, said blades 2 each extending between an outer base 3 and an inner base 4 FIGS. 1 and 2 show the direction of flow of the air through the blade 1 by an arrow, thus defining an upstream part through which the air flow arrives, and a downstream part through which the air flow comes out.
L'embase intérieure 4 comprend un plateau support 41 formant base desdites pales 2 et une cloison radiale 42 s'étendant dudit plateau support 41 vers l'axe de l'aubage 1. En référence au sens d'écoulement de l'air représenté sur les figures 1 et 2, on définit ainsi une face amont 44 de la cloison radiale 42, et une face aval 45 de la cloison radiale 42. La cloison radiale 42 de l'embase intérieure 4 est associée à une couronne interne 5 comprenant une base 51 présentant une surface interne 53 sur laquelle est disposé un matériau abradable 6, et une surface externe 52 par laquelle ladite couronne interne 5 est fixée à la cloison radiale 42. Dans le mode de réalisation représenté, cette base 51 est formée d'une plaque s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de l'aubage 1, présentant une cloison amont 54 et une cloison aval 55, ces cloisons 54 et 55 étant ici chacune formées d'une portion sensiblement radiale dans le prolongement de la base 51, et d'une portion inclinée, permettant ainsi d'assurer l'étanchéité sous l'aubage 1.The inner base 4 comprises a support plate 41 forming a base of said blades 2 and a radial partition 42 extending from said support plate 41 towards the axis of the blade 1. With reference to the direction of flow of the air shown in FIG. FIGS. 1 and 2 thus define an upstream face 44 of the radial partition 42, and a downstream face 45 of the radial partition 42. The radial partition 42 of the inner base 4 is associated with an inner ring 5 comprising a base 51 having an inner surface 53 on which is disposed an abradable material 6, and an outer surface 52 by which said inner ring 5 is fixed to the radial partition 42. In the embodiment shown, this base 51 is formed of a plate extending substantially parallel to the axis of the blade 1, having an upstream partition 54 and a downstream partition 55, these partitions 54 and 55 being here each formed of a substantially radial portion in the extension of the base 51, and a por inclined, thus ensuring tightness under the vane 1.
Tout ou partie des pales 2 de l'embase 1 sont creuses, par exemple avec des cavités incurvées aménagées dans lesdites pales 2 creuses, de manière à réduire la masse de l'embase 1 et ainsi la masse globale de la turbomachine dans laquelle elle est destinée à être intégrée.All or part of the blades 2 of the base 1 are hollow, for example with curved cavities arranged in said hollow blades 2, so as to reduce the mass of the base 1 and thus the overall mass of the turbomachine in which it is intended to be integrated.
Cette structure de l'aubage 1, dans laquelle l'embase intérieure 4 et la couronne interne 5 sont formées de deux pièces distinctes qui sont assemblées après fabrication permet notamment d'obtenir un espace suffisant lors de la fabrication de l'ensemble composé de l'embase intérieure 4, des pales 2 et de l'embase extérieure 3 pour positionner les noyaux permettant la formation de pales 2 creuses dans le moule. En effet, du fait de sa configuration radiale, la cloison radiale 42 permet de positionner un noyau pour la formation de l'espace interne des pales 2 dans le moule servant à la réalisation de l'aubage 1, et de maintenir ce noyau par ses deux extrémités au moyen de douilles sensiblement radiales. L'embase intérieure 4 présente ainsi un bord interne libre 43, au niveau duquel elle est fixée à la couronne interne 5, sur sa surface externe 52. La fixation de la couronne interne 5 et de l'embase intérieure 4 est typiquement réalisée par rechargement brasage-diffusion bien connu de l'Homme du métier. On positionne alors dans un premier la couronne interne 5 en appui sur le bord interne libre 43 de l'embase intérieure 4, puis on dépose un mélange de poudres de deux matériaux : un métal de base sensiblement identique au matériau dont sont constituées l'embase intérieure 4 et la couronne interne 5, et un métal d'apport communément utilisé en brasage diffusion, et enfin on dispose l'ensemble dans un four.This structure of the blade 1, wherein the inner base 4 and the inner ring 5 are formed of two separate parts which are assembled after manufacture allows in particular to obtain sufficient space during the manufacture of the assembly composed of inner base 4, blades 2 and the outer base 3 to position the cores allowing the formation of hollow blades 2 in the mold. Indeed, because of its radial configuration, the radial partition 42 allows to position a core for the formation of the internal space of the blades 2 in the mold used for the realization of the blade 1, and to maintain this core by its two ends by means of substantially radial bushings. The inner base 4 thus has a free inner edge 43, at which it is fixed to the inner ring 5, on its outer surface 52. The fixing of the inner ring 5 and the inner base 4 is typically made by reloading soldering-diffusion well known to those skilled in the art. One then positions in a first inner ring 5 resting on the free inner edge 43 of the inner base 4, then depositing a mixture of powders of two materials: a base metal substantially identical to the material of which are formed the base inner 4 and the inner ring 5, and a filler metal commonly used in diffusion brazing, and finally the set in an oven.
Ce chauffage du mélange de poudres réalise la solidarisation de l'embase intérieure 4 et de la couronne interne 5. La figure 2 présente une vue détaillée de cet assemblage. A la lecture de ce qui précède, on comprend bien que cette structure dans laquelle l'embase intérieure 4 et la couronne interne 5 sont deux pièces distinctes assemblées entraine une problématique de tenue de cet assemblage ainsi que d'étanchéité de la liaison. L'ensemble tel que présenté sur la figure 2 présente ainsi des éléments de renfort 7 de la jonction entre l'embase intérieure 4 et la couronne interne 5. Ces éléments de renfort 7 sont fixés à la fois à la cloison radiale 42 de l'embase intérieure 4 et à la couronne interne 5, par exemple à sa surface externe 52, et réalisent donc un renfort de la liaison entre l'embase intérieure 4 et la couronne interne 5 qui a été réalisée précédemment, par exemple par brasage ou par rechargement brasage-diffusion comme indiqué précédemment.This heating of the powder mixture ensures the joining of the inner base 4 and the inner ring 5. Figure 2 shows a detailed view of this assembly. On reading the above, it is well understood that this structure in which the inner base 4 and the inner ring 5 are two separate parts assembled causes a problem of holding this assembly and sealing the connection. The assembly as shown in Figure 2 thus has reinforcing elements 7 of the junction between the inner base 4 and the inner ring 5. These reinforcing elements 7 are attached to both the radial wall 42 of the internal base 4 and the inner ring 5, for example on its outer surface 52, and thus provide a reinforcement of the connection between the inner base 4 and the inner ring 5 which has been made previously, for example by soldering or by reloading solder-diffusion as indicated previously.
Dans le mode de réalisation représenté, lesdits éléments de renfort 7 comprennent plusieurs tôles pliées de manière à présenter deux extrémités planes adaptées à être fixées respectivement à la cloison radiale 42 de l'embase intérieure 4 et à la couronne interne 5, reliées par un coude formant un angle sensiblement égal à l'angle entre la cloison radiale 42 et la base 51 de la couronne interne 5 ; typiquement un angle droit.In the embodiment shown, said reinforcing elements 7 comprise several sheets folded so as to have two planar ends adapted to be respectively fixed to the radial partition 42 of the inner base 4 and the inner ring 5, connected by a bend forming an angle substantially equal to the angle between the radial partition 42 and the base 51 of the inner ring 5; typically a right angle.
Le nombre et la disposition des éléments de renfort 7 peuvent varier. On peut par exemple disposer un unique élément de renfort reliant la face amont 44 de la cloison radiale 42 à la surface supérieure 52 de la couronne interne 5, ou un unique élément de renfort reliant la face aval 45 de la cloison radiale 42 à la surface supérieure 52 de la couronne interne 5, l'unique élément de renfort s'étendant alors avantageusement sur toute la longueur de la liaison entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42. En variante, les éléments de renfort 7 peuvent comprendre à la fois un élément de renfort reliant la face aval 45 de la cloison radiale 42 à la surface supérieure 52 de la couronne interne 5, et un élément de renfort reliant la face amont 44 de la cloison radiale 42 à la surface supérieure 52 de la couronne interne 5, chacun de ces éléments de renfort s'étendant sur tout ou partie de la longueur de la liaison entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42.The number and arrangement of the reinforcing elements 7 may vary. For example, it is possible to have a single reinforcing element connecting the upstream face 44 of the radial partition 42 to the upper surface 52 of the inner ring 5, or a single reinforcing element connecting the downstream face 45 of the radial partition 42 to the surface. upper 52 of the inner ring 5, the single reinforcing element then advantageously extending over the entire length of the connection between the inner ring 5 and the radial partition 42. In a variant, the reinforcing elements 7 can comprise at the same time a reinforcing element connecting the downstream face 45 of the radial partition 42 to the upper surface 52 of the inner ring 5, and a reinforcing element connecting the upstream face 44 of the radial partition 42 to the upper surface 52 of the inner ring 5 , each of these reinforcement elements extending over all or part of the length of the connection between the inner ring 5 and the radial partition 42.
Selon une autre variante, les éléments de renfort 7 comprennent une pluralité de segments disposés en amont et en aval de la cloison radiale 42 afin de relier respectivement ses faces amont 44 et aval 45 à la couronne interne 5. Cette pluralité de segments est typiquement telle que pour un point de contact donné entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42, l'assemblage entre ces deux éléments est renforcé par au moins un élément de renfort 7 en amont ou en aval de la cloison radiale 42.According to another variant, the reinforcing elements 7 comprise a plurality of segments arranged upstream and downstream of the radial partition 42 in order to connect respectively its upstream 44 and downstream 45 faces to the inner ring 5. This plurality of segments is typically such that that for a given point of contact between the inner ring 5 and the radial partition 42, the connection between these two elements is reinforced by at least one reinforcing element 7 upstream or downstream of the radial partition 42.
Afin de réduire la masse de l'ensemble tout en assurant un renfort amélioré de l'assemblage entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42, on dispose ainsi une pluralité de segments de tôle pliées de manière à être brasées à la couronne interne et à la cloison radiale 42, en plaçant de manière alternée un segment en amont de la cloison radiale 42 et un segment en aval de la cloison radiale 42, de sorte que pour chaque point de contact donné entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42, l'assemblage entre ces deux éléments est renforcé par un unique élément de renfort 7 en amont ou en aval de la cloison radiale 42. Ainsi, en représentant la liaison entre la couronne interne 5 et la cloison radiale 42 comme un cercle centré sur l'axe de la turbomachine comprenant l'aubage 1, pour un point donné de ce cercle (ou une portion angulaire donnée), l'aubage 1 comprend un unique élément de renfort 7 en amont ou en aval de la cloison radiale 42.In order to reduce the mass of the assembly while ensuring improved reinforcement of the assembly between the inner ring 5 and the radial partition 42, a plurality of sheet metal segments are thus folded so as to be brazed to the inner ring and to the radial partition 42, alternately placing a segment upstream of the radial partition 42 and a segment downstream of the radial partition 42, so that for each given contact point between the inner ring 5 and the radial partition 42 , the assembly between these two elements is reinforced by a single reinforcing element 7 upstream or downstream of the radial partition 42. Thus, by showing the connection between the inner ring 5 and the radial partition 42 as a circle centered on the the axis of the turbomachine comprising the vane 1, for a given point of this circle (or a given angular portion), the vane 1 comprises a single reinforcing element 7 upstream or downstream of the radial partition 42.
La figure 3 représente schématiquement une telle alternance entre des éléments de renfort 7 disposés en amont et en aval de la cloison radiale 42. En variante, on peut prévoir un chevauchement au niveau du passage d'un élément de renfort en amont à un élément de renfort en aval, 20 typiquement de l'ordre de quelques degrés. L'ensemble tel que présenté permet ainsi de réaliser des pales 2 creuses avec des cavités internes en relief via une structure adaptée de l'aubage permettant un positionnement précis de noyaux dans le moule pour la 25 réalisation dudit aubage, sans impact sur les propriétés mécaniques de l'aubage ou sur son étanchéité.FIG. 3 schematically represents such an alternation between reinforcing elements 7 arranged upstream and downstream of the radial partition 42. As a variant, it is possible to provide an overlap at the level of the passage from an upstream reinforcing element to an element of reinforcement downstream, typically of the order of a few degrees. The assembly as presented thus makes it possible to produce hollow blades 2 with internal cavities in relief via a suitable structure of the vane allowing precise positioning of cores in the mold for the realization of said vane, without impact on the mechanical properties. blading or sealing.
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Also Published As
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| FR2988428B1 (en) | 2017-07-07 |
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