FR3098244A1 - Aubage de turbomachine - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un aubage de turbomachine s’étendant autour d’un axe et comportant une pale (14) s’étendant radialement par rapport à l’axe, ladite pale (14) comportant une surface d’intrados (17) et une surface d’extrados reliées l’une à l’autre au niveau d’un bord d’attaque (19) amont et d’un bord de fuite (20) aval, au moins une plate-forme radialement interne (15) et/ou radialement externe, à partir de laquelle s’étend la pale (14), ladite plate-forme (15) comportant une surface de veine (24), tournée vers la pale (14) et destinée à délimiter une partie d’une veine d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine, la plate-forme (15) comportant une partie amont (25), située en amont de la surface de veine (24) et s’étendant radialement à l’opposé de la pale (14), par rapport à la surface de veine (24), caractérisé en ce que la plate-forme (15) comporte un bossage (26) radialement en saillie en direction de la pale (14), ledit bossage (26) étant situé en amont du bord d’attaque (19) de la pale (14), ledit bossage (26) s’étendant dans la partie amont (25) de la plate-forme (15). Figure à publier avec l’abrégé : figure 5 [Fig. 5]

Description

AUBAGE DE TURBOMACHINE
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un aubage de turbomachine, en particulier un aubage de turbine, notamment un aubage de turbine basse pression.
Etat de la technique antérieure
La figure 1 représente une turbomachine 1 à double corps et à double flux de l’art antérieur. La turbomachine s’étend selon un axe longitudinal X et comprend une soufflante 2 aspirant un flux d’air qui est divisé en un flux primaire et un flux secondaire. Le flux primaire traverse une veine primaire 3, d’amont en aval, c’est-à-dire de gauche à droite à la figure 1, la veine primaire 3 traversant un compresseur basse pression 4 et un compresseur haute pression 5. En sortie du compresseur haute pression 5, l’air est injecté et mélangé à un carburant dans une chambre de combustion 6. En sortie de la chambre de combustion 6, des gaz chauds traversent successivement une turbine haute pression 7 et une turbine basse pression 8 avant d’être éjectés de la turbomachine 1 par une tuyère d’éjection 9.
Le flux secondaire traverse, quant à lui, une veine secondaire 10 entourant la veine primaire 3.
Dans la suite de la description, les termes amont et aval seront utilisés en référence au sens général des flux de gaz au sein de la turbomachine 1. Par ailleurs, les termes axial, radial et circonférentiel seront utilisés en référence à l’axe X de la turbomachine 1.
La turbine basse pression comporte plusieurs étages 11. Chaque étage 11 comporte une roue aubagée de stator 12, également appelée distributeur, et une roue aubagée de rotor 13, située en aval du distributeur 12. Une partie d’un étage de turbine basse pression 11 est visible à la figure 2.
Chaque aube de stator ou de rotor comporte une pale 14 s’étendant radialement entre une plate-forme radialement interne 15 et une plate-forme radialement externe 16. La veine 3 d’écoulement du flux primaire est délimitée entre les plates-formes 15, 16. Chaque pale 14 comporte une surface d’intrados 17 et une surface d’extrados 18 reliées à l’amont par un bord d’attaque 19, et reliées à l’aval par un bord de fuite 20.
Un jeu axial de fonctionnement 21 est ménagé entre les plates-formes radialement internes 15, d’une part, et entre les plates-formes radialement externes 16, d’autre part, des deux roues aubagées 12, 13 de rotor et de stator de chaque étage 11.
En fonctionnement, un débit d’air 22 est réintroduit dans la veine primaire 3 au travers dudit jeu axial 21, ce débit d’air 22 impactant le flux d’air primaire s’écoulant dans la veine 3. Par ailleurs, la présence des pales 14 dans la veine primaire 3 génère des zones de plus forte pression notée « + » à la figure 3, directement en amont du bord de fuite 19, et des zones de plus faible pression notée « - », situées circonférentiellement entre les pales 14 et au niveau de la cavité formée par le jeu axial 21 précité, comme cela est illustré schématiquement à la figure 3. Ces différences de pression et le débit d’air de réintroduction au travers dudit jeu créent un phénomène tourbillonnaire 23, ce qui a tendance à dissiper une partie de l’énergie du flux primaire, et réduit le rendement de la turbomachine.
Le document FR 2 928 172, au nom de la Demanderesse, divulgue une aube de turbomachine dans laquelle au moins une plate-forme présente une surface de veine comportant des formes en creux et/ou en saillie visant à réduire les tourbillons en fond de pale. Les formes en saillie ne s’étendent pas dans la partie amont de la plate-forme. Une telle structure n’est pas efficace pour éviter la formation de tourbillons au niveau de la cavité formée entre les deux roues aubagées.
Présentation de l’invention
L’invention vise à remédier à cet inconvénient de façon simple, fiable et peu onéreuse.
A cet effet, l’invention propose un aubage de turbomachine s’étendant autour d’un axe et comportant une pale s’étendant radialement par rapport à l’axe, ladite pale comportant une surface d’intrados et une surface d’extrados reliées l’une à l’autre au niveau d’un bord d’attaque amont et d’un bord de fuite aval, au moins une plate-forme radialement interne et/ou radialement externe, à partir de laquelle s’étend la pale, ladite plate-forme comportant une surface de veine, tournée vers la pale et destinée à délimiter une partie d’une veine d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine, la plate-forme comportant une partie amont, située en amont de la surface de veine, caractérisée en ce que la plate-forme comporte un bossage radialement en saillie en direction de la pale, ledit bossage étant situé en amont du bord d’attaque de la pale, ledit bossage s’étendant dans la partie amont de la plate-forme.
La présence d’un bossage en amont du bord d’attaque, c’est-à-dire circonférentiellement en regard du bord d’attaque, permet de réduire localement la pression du flux de gaz dans cette zone de façon à limiter la quantité d’air qui sera déviée vers la cavité formée par le jeu entre les roues aubagées. Ceci a pour effet d’augmenter le rendement de la turbomachine.
On notera que les surfaces de veine de deux roues aubagées successives s’étendent dans le prolongement l’une de l’autre de façon à définir une paroi de la veine. La partie amont de la plate-forme délimite la cavité située radialement à l’intérieur ou radialement à l’extérieur de la veine primaire et ne délimite donc pas la veine primaire. L’invention est applicable aussi bien à un aubage de rotor qu’à un aubage de stator. Par ailleurs, le bossage peut être formé sur la plate-forme externe et/ou sur la plate-forme interne. Dans le cas d’une plate-forme radialement interne, la partie amont s’étend radialement à l’intérieur de la paroi radialement interne de la veine primaire, délimitée par les surfaces de veine des plates-formes internes des différentes roues aubagées successives. De même, dans le cas d’une plate-forme radialement externe, la partie amont s’étend radialement à l’extérieur de la paroi radialement externe de la veine primaire, délimitée par les surfaces de veine des plates-formes externes des différentes roues aubagées successives.
L’extrémité aval du bossage peut être reliée au bord d’attaque de la pale.
Le bossage peut s’étendre dans le prolongement du bord d’attaque.
La surface de veine peut présenter une forme cylindrique ou tronconique, la partie amont comportant une surface tronconique dite amont formant un angle avec la surface de veine.
L’aubage peut comporter une plate-forme radialement interne et une plate-forme radialement externe, reliées par une pale, l’une au moins desdites plates-formes comportant un bossage s’étendant en amont du bord d’attaque de la pale.
Le bossage peut présenter une section transverse arrondie, perpendiculairement à la direction générale d’extension du bossage.
Le bossage peut présenter une section longitudinale arrondie, parallèlement à la direction générale d’extension du bossage.
L’invention concerne également une roue aubagée pour une turbomachine, comportant des aubes s’étendant radialement et régulièrement réparties sur la circonférence de la roue aubagée, caractérisée en ce que chaque aube appartient à un aubage du type précité.
L’invention concerne en outre une turbine de turbomachine, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une roue aubagée du type précité.
Brève description des figures
est une vue schématique et en coupe axiale d’une turbomachine de l’art antérieur,
est une vue en coupe d’une partie d’un étage de turbine basse pression de l’art antérieur,
est une vue schématique d’une partie d’une roue aubagée montrant les zones de pression ainsi que le phénomène tourbillonnaire,
est une vue en coupe axiale d’une partie d’un étage de turbine basse pression conformément à une forme de réalisation de l’invention,
est une vue en perspective d’une partie d’un étage de turbine basse pression selon l’invention,
est une vue en coupe axiale d’une partie d’une turbine basse pression indiquant les zone d’implantation possibles des bossages.
Description détaillée de l’invention
Les figures 4 à 6 représentent une turbine basse pression 8 selon une forme de réalisation de l’invention. Comme cela est visible à la figure 6, la turbine comporte plusieurs étages, chaque étage comportant une roue aubagée de stator 12, ou distributeur, et une roue aubagée de rotor 13. Chaque aube de stator ou de rotor comporte une pale 14 s’étendant radialement entre une plate-forme radialement interne 15 et une plate-forme radialement externe 16. La veine d’écoulement du flux primaire 3 est délimitée entre les plates-formes 15, 16. Chaque pale 14 comporte une surface d’intrados 17 et une surface d’extrados 18 reliées à l’amont par un bord d’attaque 19, et reliées à l’aval par un bord de fuite 20.
Chaque plate-forme 15, 16 comporte une surface de veine 24 tournée vers la pale. Les surfaces de veine 24 des aubes des différentes roues aubagées 12, 13 délimitent la veine d’écoulement du flux primaire, ou veine primaire 3, de la turbine basse pression.
Les surfaces de veine 24 des plates-formes internes 15 successives s’étendent dans le prolongement les unes des autres, de manière à délimiter radialement à l’intérieur la veine primaire 3. De même, les surfaces de veine 24 des plates-formes externes 16 successives s’étendent dans le prolongement les unes des autres, de manière à délimiter radialement à l’extérieur la veine primaire 3.
Les surfaces de veine 24 ont une forme tronconique dans la forme de réalisation représentée aux figures 3 à 6.
Chaque plate-forme 15, 16 comporte en outre une partie amont 25, située en amont de la surface de veine 24 et s’étendant radialement à l’opposé de la pale 14, par rapport à la surface de veine 24.
En d’autres termes, les parties amonts 25 des plates-formes radialement internes 15 s’étendent radialement à l’intérieur de la veine primaire 3. Par ailleurs, les parties amont 25 des plates-formes radialement externes 16 s’étendent radialement à l’extérieur de la veine primaire 3.
Les surfaces radialement externes des parties amonts 25 des plates-formes internes 15 sont tronconiques. Lesdites surfaces des parties amonts 25 forment un angle avec les surfaces de veine 24.
Certaines au moins des plates-formes 15, 16 comportent un bossage 26 radialement en saillie en direction de la pale 14 ou de la veine primaire 3, ledit bossage 26 étant situé directement en amont du bord d’attaque 19 de la pale 14, ledit bossage 26 s’étendant dans la partie amont 25 de la plate-forme 15, 16. L’extrémité aval du bossage 26 est reliée au bord d’attaque 19 de la pale 14 correspondante. Chaque bossage 26 s’étend dans le prolongement du bord d’attaque 19.
Chaque bossage 26 présente une section transverse arrondie, perpendiculairement à la direction générale d’extension du bossage 26. Par ailleurs, chaque bossage 26 présente une section longitudinale arrondie, parallèlement à la direction générale d’extension du bossage 26.
Comme indiqué précédemment, la présence d’un bossage 26 en amont du bord d’attaque 19, permet de réduire localement la pression du flux de gaz dans cette zone de façon à limiter la quantité d’air qui sera déviée vers la cavité formée par le jeu 21 entre les roues aubagées 12, 13. Ceci a pour effet d’augmenter le rendement de la turbomachine 1.
Comme cela est illustré à la figure 6, les bossages 26 peuvent être prévus au niveau des plates-formes radialement internes 15 et/ou externes 16, aussi bien au niveau des roues aubagées de stator 1 qu’au niveau des roues aubagées de rotor 13.

Claims (9)

  1. Aubage de turbomachine s’étendant autour d’un axe (X) et comportant une pale (14) s’étendant radialement par rapport à l’axe (X), ladite pale (14) comportant une surface d’intrados (17) et une surface d’extrados (18) reliées l’une à l’autre au niveau d’un bord d’attaque (19) amont et d’un bord de fuite (20) aval, au moins une plate-forme, à partir de laquelle s’étend la pale (14), ladite plate-forme (15, 16) comportant une surface de veine (24), tournée vers la pale (14) et destinée à délimiter une partie d’une veine (3) d’écoulement des gaz au sein de la turbomachine, la plate-forme (15, 16) comportant une partie amont (25), située en amont de la surface de veine (24), caractérisé en ce que la plate-forme (15, 16) comporte un bossage (26) radialement en saillie en direction de la pale (14), ledit bossage (26) étant situé en amont du bord d’attaque (19) de la pale (14), ledit bossage (26) s’étendant dans la partie amont (25) de la plate-forme (15, 16).
  2. Aubage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’extrémité aval du bossage (26) est reliée au bord d’attaque (19) de la pale (14).
  3. Aubage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le bossage (26) s’étend dans le prolongement du bord d’attaque (19).
  4. Aubage selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de veine (24) présente une forme cylindrique ou tronconique, la partie amont (25) comportant une surface tronconique dite amont formant un angle avec la surface de veine (24).
  5. Aubage selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu’elle comporte une plate-forme radialement interne (15) et une plate-forme radialement externe (16), reliées par une pale (14), l’une au moins desdites plates-formes (15, 16) comportant un bossage (26) s’étendant en amont du bord d’attaque (19) de la pale (14).
  6. Aubage selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bossage (26) présente une section transverse arrondie, perpendiculairement à la direction générale d’extension du bossage (26).
  7. Aubage selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bossage (26) présente une section longitudinale arrondie, parallèlement à la direction générale d’extension du bossage (26).
  8. Roue aubagée (12, 13) pour une turbomachine (1), comportant des aubes s’étendant radialement et régulièrement réparties sur la circonférence de la roue aubagée, caractérisée en ce que chaque aube appartient à un aubage selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Turbine (8) de turbomachine (1), caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une roue aubagée (12, 13) selon la revendication 8.
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