FR3100836A1 - MOBILE BLADES FOR TURBINE - Google Patents
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Abstract
Rangée annulaire d’une turbine à gaz d’axe longitudinal comprenant une pluralité d’aubes (14) mobiles disposées circonférentiellement bout à bout autour de l’axe longitudinal (X), chaque aube comprenant une pale (15) s’étendant radialement vers l’extérieur depuis une plateforme interne (16) comportant un premier bord circonférentiel (16c) et un second bord circonférentiel (16d) opposés l’un à l’autre en direction circonférentielle, au moins une aube (14) comprenant une partie d’étanchéité (40) formé d’une seule pièce avec l’aube (14) et qui est en saillie circonférentiellement depuis le premier bord (16c) de ladite plateforme (16), cette partie (40) étant en contact radial, en fonctionnement, avec une face radialement interne du second bord (16d) d’une plateforme (16) d’une aube (14) circonférentiellement adjacente. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 4Annular row of a longitudinal axis gas turbine comprising a plurality of movable vanes (14) disposed circumferentially end to end around the longitudinal axis (X), each vane comprising a blade (15) extending radially towards outside from an internal platform (16) having a first circumferential edge (16c) and a second circumferential edge (16d) opposite to each other in the circumferential direction, at least one vane (14) comprising a portion of seal (40) formed integrally with the blade (14) and which protrudes circumferentially from the first edge (16c) of said platform (16), this part (40) being in radial contact, in operation, with a radially inner face of the second edge (16d) of a platform (16) of a circumferentially adjacent blade (14). Figure to be published with the abstract: Figure 4
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente divulgation relève du domaine des turbines pour turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur, et en particulier du domaine des aubes mobiles pour de telles turbine.The present disclosure relates to the field of turbines for turbomachines, such as a turbojet or a turboprop, and in particular to the field of moving blades for such turbines.
Etat de la technique antérieureState of the prior art
Classiquement, en référence aux figures 1 et 2, une turbine de turbomachine d’axe longitudinal X est agencée en aval d’une chambre annulaire de combustion et comprend des roues 10 assemblées axialement les unes aux autres par des brides annulaires, chaque roue comportant un disque 12 portant des aubes 14. Chaque aube comprend une pale 15 sensiblement radiale reliée par une plateforme 16 et une échasse 19 à un pied 22 qui est par exemple en queue d'aronde ou analogue, et qui est engagé dans une alvéole longitudinale formée à la périphérie externe du disque 12 (figure 1). Les alvéoles ou rainures de logement des pieds d'aubes définissent entre elles des dents ou nervures longitudinales, chacune agencée en vis-à-vis radial de deux plateformes 16 consécutives circonférentiellement. Les roues 10 sont reliées à l'arbre de turbine par l'intermédiaire d'un cône d'entraînement 17. Axialement entre les roues 10 sont formées des rangées annulaires d'aubes fixes 18 qui sont fixées par des moyens appropriés à leurs extrémités radialement externes sur un carter 21 de la turbine. Les aubes fixes 18 de chaque rangée sont réunies entre elles à leurs extrémités radialement internes par des secteurs annulaires 20 placés circonférentiellement bout à bout. Une rangée annulaire d’aubes mobiles 14 et une rangée annulaire d’aubes fixes 18 forment ensemble un étage de la turbine.Conventionally, with reference to FIGS. 1 and 2, a turbomachine turbine with a longitudinal axis X is arranged downstream of an annular combustion chamber and comprises wheels 10 assembled axially to each other by annular flanges, each wheel comprising a disc 12 carrying blades 14. Each blade comprises a substantially radial blade 15 connected by a platform 16 and a stilt 19 to a foot 22 which is for example dovetail or the like, and which is engaged in a longitudinal cell formed at the outer periphery of disk 12 (FIG. 1). The cavities or grooves for housing the blade roots define between them teeth or longitudinal ribs, each arranged radially opposite two circumferentially consecutive platforms 16 . The wheels 10 are connected to the turbine shaft via a drive cone 17. Axially between the wheels 10 are formed annular rows of stationary vanes 18 which are fixed by suitable means at their ends radially external on a casing 21 of the turbine. The stationary blades 18 of each row are joined together at their radially inner ends by annular sectors 20 placed circumferentially end to end. An annular row of moving blades 14 and an annular row of stationary blades 18 together form a stage of the turbine.
Dans le présent document, le terme « radialement » en relation avec les termes « interne » et « externe » est à interpréter au regard de l’axe de la roue mobile ou axe de rotation de la turbomachine. Les termes « amont » et « aval » sont à interpréter en relation avec le sens d’écoulement de l’air au travers de la roue lorsque celle-ci est intégrée à une turbomachine.In this document, the term "radially" in relation to the terms "internal" and "external" is to be interpreted with regard to the axis of the moving wheel or axis of rotation of the turbomachine. The terms "upstream" and "downstream" are to be interpreted in relation to the direction of air flow through the impeller when the latter is integrated into a turbomachine.
Comme représenté en figure 2, une plateforme interne 16, c’est-à-dire formée à l’extrémité radialement interne de la pale 15, s’étend circonférentiellement entre un premier bord circonférentiel 16c et un second bord circonférentiel 16d opposés l’un de l’autre. La plateforme interne définit par ailleurs une face radialement interne 16a et une face radialement externe 16b. On notera qu’une aube de turbine peut comprendre une plateforme externe formée à l’extrémité radialement externe de la pale, celle-ci n’étant pas représentée.As shown in Figure 2, an internal platform 16, that is to say formed at the radially inner end of the blade 15, extends circumferentially between a first circumferential edge 16c and a second circumferential edge 16d opposite one another. the other. The internal platform also defines a radially internal face 16a and a radially external face 16b. It will be noted that a turbine blade may comprise an outer platform formed at the radially outer end of the blade, this not being shown.
Classiquement, une paroi transverse amont 24 et une paroi transverse aval 26 s’étendent radialement vers l’intérieur depuis la face radialement interne 16a de la plateforme interne 16. Une face amont de la paroi transverse amont est radialement alignée avec une face d’extrémité amont 22a du pied 22 de l’aube 14. Une face aval de la paroi transverse aval est radialement alignée avec une face d’extrémité aval 22b du pied 22 de l’aube 14. Lorsque qu’une pluralité d’aubes 14 sont montées sur un disque, les parois transverses amont 24 des aubes mobiles 14 sont circonférentiellement alignées les unes avec les autres. De même, les parois transverses aval 26 de la pluralité d’aubes mobiles 14 montées sur le disque sont circonférentiellement alignées les unes avec les autres.Conventionally, an upstream transverse wall 24 and a downstream transverse wall 26 extend radially inward from the radially internal face 16a of the internal platform 16. An upstream face of the upstream transverse wall is radially aligned with an end face upstream 22a of the root 22 of the blade 14. A downstream face of the downstream transverse wall is radially aligned with a downstream end face 22b of the root 22 of the blade 14. When a plurality of blades 14 are mounted on a disc, the upstream transverse walls 24 of the moving blades 14 are circumferentially aligned with each other. Similarly, the downstream transverse walls 26 of the plurality of moving blades 14 mounted on the disc are circumferentially aligned with each other.
Une première poche latérale 28 est ainsi formée circonférentiellement d’un premier côté de l’échasse 19 de l’aube 14, qui correspond au côté intrados de la pale, et une seconde poche latérale 30 est formée au niveau d’un second côté de l’échasse 19 de l’aube 14 qui correspond au côté extrados de la pale. La première poche latérale 28 est formée du côté du premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16 et s’étend longitudinalement entre la paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26. Lorsque l’aube 14 est montée sur le disque 12, la première poche latérale 28 est délimitée radialement vers l’intérieur par une face radialement externe d’une nervure du disque 12 et radialement vers l’extérieur par une face radialement interne 16a de la plateforme interne 16.A first lateral pocket 28 is thus formed circumferentially on a first side of the shank 19 of the blade 14, which corresponds to the underside side of the blade, and a second lateral pocket 30 is formed at the level of a second side of the stilt 19 of the blade 14 which corresponds to the extrados side of the blade. The first side pocket 28 is formed on the side of the first circumferential edge 16c of the internal platform 16 and extends longitudinally between the upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26. When the blade 14 is mounted on the disc 12, the first side pocket 28 is delimited radially inward by a radially outer face of a rib of disc 12 and radially outward by a radially inner face 16a of inner platform 16.
La seconde poche latérale 30 est formée du côté du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16 et s’étend longitudinalement entre la paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26. Lorsque l’aube 14 est montée sur le disque 12, la seconde poche latérale 30 est délimitée radialement vers l’intérieur par une face radialement externe d’une nervure du disque 12 et radialement vers l’extérieur par une face radialement interne 16a de la plateforme interne 16.The second lateral pocket 30 is formed on the side of the second circumferential edge 16d of the internal platform 16 and extends longitudinally between the upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26. When the blade 14 is mounted on the disc 12, the second side pocket 30 is delimited radially inward by a radially outer face of a rib of disc 12 and radially outward by a radially inner face 16a of inner platform 16.
Enfin, lorsqu’une première aube mobile 14 et une seconde aube mobile 14 sont disposées circonférentiellement bout à bout sur le disque, un jeu circonférentiel 32 entre les bords circonférentiels respectifs des plateformes internes 16 de ces deux aubes circonférentiellement adjacentes est nécessaire pour réaliser le montage longitudinal des aubes sur le disque 12. Ce jeu circonférentiel qui s’étend sur toute la longueur des plateformes internes 16 permet une fuite radialement vers l’intérieur des gaz chauds circulant dans la turbine ce qui diminue le rendement de la turbine et peut endommager le disque.Finally, when a first moving blade 14 and a second moving blade 14 are arranged circumferentially end to end on the disk, a circumferential clearance 32 between the respective circumferential edges of the internal platforms 16 of these two circumferentially adjacent blades is necessary to carry out the mounting longitudinal blades on the disc 12. This circumferential clearance which extends over the entire length of the internal platforms 16 allows a radially inward leakage of the hot gases circulating in the turbine which reduces the efficiency of the turbine and can damage the disk.
Un dispositif d’étanchéité 34 tel que représenté à la figure 3 est généralement placé conjointement dans une première poche latérale 28 de la première aube 14 et dans une seconde poche latérale 30 d’une aube circonférentiellement adjacente 14. L’insertion du dispositif d’étanchéité 34 conjointement dans la première poche latérale 28 et la seconde poche latérale 30 permet de combler l’éventuel jeu 32 entre la première aube 14 et la seconde aube 14 puisque ledit dispositif vient en appui, en fonctionnement, sur les faces radialement internes 16a des plateformes internes 16 circonférentiellement bout à bout. Ainsi, les fuites de gaz entre les deux plateformes internes circonférentiellement adjacentes 16 sont limitées afin de préserver le rendement de la turbine.A sealing device 34 as shown in Figure 3 is generally placed together in a first side pocket 28 of the first blade 14 and in a second side pocket 30 of a circumferentially adjacent blade 14. The insertion of the sealing device 34 together in the first side pocket 28 and the second pocket lateral 30 makes it possible to fill any gap 32 between the first blade 14 and the second blade 14 since said device bears, in operation, on the radially internal faces 16a of the internal platforms 16 circumferentially end to end. Thus, the gas leaks between the two circumferentially adjacent internal platforms 16 are limited in order to preserve the efficiency of the turbine.
Typiquement, le dispositif d’étanchéité 34 présente une forme allongée et est plus généralement conformé de manière à occuper l’ensemble de l’espace définit longitudinalement entre les parois transverses amont 24 et les parois transverses aval 26 de la première poche latérale 28 et de la seconde poche latérale 30. Le positionnement d’un tel dispositif d’étanchéité 34 complexifie et allonge les temps de montage des aubes 14 sur le disque 12.Typically, the sealing device 34 has an elongated shape and is more generally shaped so as to occupy all of the space defined longitudinally between the upstream transverse walls 24 and the downstream transverse walls 26 of the first side pocket 28 and of the second side pocket 30. The positioning of such a sealing device 34 complicates and lengthens the assembly times of the blades 14 on the disc 12.
La tendance actuelle de remplacer les aubes 14 en alliage en base nickel (dont inconel par exemple) par de l’aluminure de titane ne permet plus l’utilisation d’un dispositif d’étanchéité 34 tel que décrit ci-dessus. En effet, bien que l’aluminure de titane soit un matériau léger et résistant, et donc particulièrement adapté à la réalisation des aubes mobiles de turbine, il présente toutefois une fragilité intrinsèque. De plus, le positionnement d’un dispositif d’étanchéité 34 dans deux poches latérales en vis-à-vis circonférentiel engendre des frottements et/ou des impacts du dispositif d’étanchéité sur les plateformes internes des aubes.The current trend of replacing the blades 14 made of nickel base alloy (including Inconel for example) with titanium aluminide no longer allows the use of a sealing device 34 as described above. Indeed, although titanium aluminide is a light and resistant material, and therefore particularly suitable for the production of turbine blades, it nevertheless has an intrinsic fragility. In addition, the positioning of a sealing device 34 in two side pockets facing each other circumferentially generates friction and/or impacts of the sealing device on the internal platforms of the blades.
Dans le cas d’aubes en aluminure de titane, ces frottements et/ou impacts résultent en une usure prématurée ou un endommagement des aubes qui peuvent affecter les performances et/ou la tenue mécanique en fonctionnement de la turbine.In the case of titanium aluminide blades, these frictions and/or impacts result in premature wear or damage to the blades which can affect the performance and/or mechanical strength of the turbine during operation.
Néanmoins, compte tenu de l’intérêt des performances d’aubes en aluminure de titane, il est important de trouver une solution technique permettant de garantir une étanchéité entre deux aubes mobiles circonférentiellement adjacentes et n’employant pas de pièce supplémentaire telle qu’un dispositif d’étanchéité 34.Nevertheless, given the interest in the performance of blades made of titanium aluminide, it is important to find a technical solution making it possible to guarantee sealing between two circumferentially adjacent moving blades and not using any additional part such as a device sealing 34.
La présente divulgation vient améliorer la situation.This disclosure improves the situation.
Il est proposé une rangée annulaire d’une turbine à gaz d’axe longitudinal comprenant une pluralité d’aubes mobiles disposées circonférentiellement bout à bout autour de l’axe longitudinal, chaque aube comprenant une pale s’étendant radialement vers l’extérieur depuis une plateforme interne comportant un premier bord circonférentiel et un second bord circonférentiel opposés l’un à l’autre en direction circonférentielle, au moins une aube comprenant une partie d’étanchéité formé d’une seule pièce avec l’aube et qui est en saillie circonférentiellement depuis le premier bord de ladite plateforme, cette partie étant en contact radial, en fonctionnement, avec une face radialement interne du second bord d’une plateforme d’une aube circonférentiellement adjacente.There is provided an annular row of a longitudinal axis gas turbine engine comprising a plurality of blades disposed circumferentially end to end around the longitudinal axis, each vane comprising a blade extending radially outward from a internal platform comprising a first circumferential edge and a second circumferential edge opposite each other in the circumferential direction, at least one vane comprising a sealing part formed in one piece with the vane and which projects circumferentially from the first edge of said platform, this part being in radial contact, in operation, with a radially inner face of the second edge of a platform of a circumferentially adjacent blade.
Le contact radial entre la partie d’étanchéité et la face radialement interne du second bord circonférentiel de la plateforme interne de l’aube circonférentiellement adjacente permet de combler un jeu circonférentiel entre les bords circonférentiels respectifs des plateformes internes de deux aubes adjacentes. Une fuite des gaz circulant dans la turbine par ce jeu circonférentiel est ainsi limitée.The radial contact between the sealing part and the radially inner face of the second circumferential edge of the inner platform of the circumferentially adjacent blade makes it possible to fill a circumferential clearance between the respective circumferential edges of the inner platforms of two adjacent blades. Leakage of the gases circulating in the turbine by this circumferential clearance is thus limited.
Par ailleurs, l’élément d’étanchéité forme une seule pièce avec l’aube, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de loger une pièce supplémentaire, tel qu’un dispositif d’étanchéité, entre les deux aubes circonférentiellement adjacentes. Cela permet de simplifier le montage des aubes sur le disque. Par ailleurs, l’aube de la présente invention n’est pas sujette aux frottements et/ou impacts générés par le dispositif de la technique antérieure. La tenue mécanique des aubes est ainsi mieux préservée.Furthermore, the sealing element forms a single piece with the blade, which means that it is not necessary to accommodate an additional part, such as a sealing device, between the two circumferentially adjacent blades . This makes it possible to simplify the assembly of the blades on the disc. Furthermore, the blade of the present invention is not subject to friction and/or impacts generated by the device of the prior art. The mechanical strength of the blades is thus better preserved.
Selon les réalisations préférées, la rangée annulaire d’aubes mobiles de turbine à gaz selon l’invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.According to the preferred embodiments, the annular row of gas turbine blades according to the invention has one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
Selon une réalisation, chaque aube comprend une paroi transverse amont s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la plateforme interne, lesdites parois transverses amont étant alignées circonférentiellement les unes avec les autres, la partie d’étanchéité comprenant une partie centrale en contact radial avec ladite face radialement interne du second bord circonférentiel de la plateforme interne de l’aube circonférentiellement adjacente, et/ou une partie amont s’étendant sensiblement radialement vers l’intérieur depuis l’extrémité amont de ladite partie centrale et étant agencée en vis-à-vis longitudinal et en aval de la paroi transverse amont de l’aube circonférentiellement adjacente.According to one embodiment, each blade comprises an upstream transverse wall extending radially inwards from the internal platform, said upstream transverse walls being aligned circumferentially with each other, the sealing part comprising a central part in radial contact with said radially inner face of the second circumferential edge of the inner platform of the circumferentially adjacent blade, and/or an upstream part extending substantially radially inwards from the upstream end of said central part and being arranged opposite -longitudinal screw and downstream of the upstream transverse wall of the circumferentially adjacent blade.
La partie centrale de l’élément permet de combler un éventuel jeu circonférentiel entre les bords circonférentiels respectifs des plateformes internes de deux aubes adjacentes. Ainsi, les gaz circulant entre les pales des deux aubes circonférentiellement adjacentes ne peuvent pas s’échapper par cet éventuel jeu circonférentiel et restent ainsi dans la veine de la turbine.The central part of the element makes it possible to fill any circumferential play between the respective circumferential edges of the internal platforms of two adjacent blades. Thus, the gases circulating between the blades of the two circumferentially adjacent blades cannot escape through this possible circumferential clearance and thus remain in the turbine stream.
L’agencement en vis-vis longitudinal et en aval de la partie amont de la partie d’étanchéité d’une première aube par rapport à la paroi transverse amont de l’aube circonférentiellement adjacente permet de combler un éventuel jeu radial amont entre les parois transverses amont de deux aubes circonférentiellement adjacentes, améliorant ainsi l’étanchéité.The arrangement in longitudinal screw-screw and downstream of the upstream part of the sealing part of a first blade with respect to the upstream transverse wall of the circumferentially adjacent blade makes it possible to fill any radial play upstream between the walls upstream transverse sections of two circumferentially adjacent blades, thus improving sealing.
Avantageusement, la partie amont de l’élément d’étanchéité présente une dimension longitudinale comprise entre 1 mm et 5 mm.Advantageously, the upstream part of the sealing element has a longitudinal dimension of between 1 mm and 5 mm.
Selon une réalisation, chaque aube comprend une paroi transverse aval s’étendant radialement vers l’intérieur depuis la plateforme interne, lesdites parois transverses aval étant alignées circonférentiellement les unes avec les autres, la partie d’étanchéité comprenant une partie centrale en contact radial avec ladite face radialement interne du second bord circonférentiellement de la plateforme interne de l’aube circonférentiellement adjacente, et/ou une partie aval s’étendant sensiblement radialement vers l’intérieur depuis l’extrémité aval de ladite partie centrale et étant agencée en vis-à-vis longitudinal et en amont de la paroi transverse aval de l’aube circonférentiellement adjacente.According to one embodiment, each blade comprises a downstream transverse wall extending radially inwards from the internal platform, said downstream transverse walls being aligned circumferentially with each other, the sealing part comprising a central part in radial contact with said radially inner face of the circumferentially second edge of the inner platform of the circumferentially adjacent blade, and/or a downstream part extending substantially radially inwards from the downstream end of said central part and being arranged opposite -longitudinal screw and upstream of the downstream transverse wall of the circumferentially adjacent blade.
L’agencement en vis-vis longitudinal et en amont de la partie aval de la partie d’étanchéité d’une première aube par rapport à la paroi transverse aval de l’aube circonférentiellement adjacente permet de combler un éventuel jeu radial aval entre les parois transverses aval de deux aubes circonférentiellement adjacentes, améliorant ainsi l’étanchéité.The arrangement in longitudinal screw-screw and upstream of the downstream part of the sealing part of a first blade with respect to the downstream transverse wall of the circumferentially adjacent blade makes it possible to fill any downstream radial play between the walls transverse downstream of two circumferentially adjacent blades, thus improving sealing.
Avantageusement, la partie aval de la partie d’étanchéité présente une dimension longitudinale comprise entre 1 mm et 5 mm.Advantageously, the downstream part of the sealing part has a longitudinal dimension of between 1 mm and 5 mm.
Avantageusement, la partie centrale de la partie d’étanchéité présente une dimension radiale comprise entre 1 mm et 5 mm.Advantageously, the central part of the sealing part has a radial dimension of between 1 mm and 5 mm.
Les plages de valeurs décrites ci-dessus sont des plages de valeurs avantageuses permettant une fabrication simple et la tenue en fonctionnement de la partie d’étanchéité. La masse de l’aube est affectée de manière négligeable par rapport à une aube de la technique antérieure. Par ailleurs, un gain de masse est obtenu relativement à la suppression des dispositifs d’étanchéité de la technique antérieure. Cela permet de conserver un statut mécanique de l’aube (statut mécanique statique et statut mécanique vibratoire) similaire à une aube de la technique antérieure. La rangée annulaire d’aubes de l’invention peut ainsi être implémentée dans une turbine de la technique sans modification de ce dernier.The ranges of values described above are advantageous ranges of values allowing simple manufacture and the behavior in operation of the sealing part. The mass of the blade is affected in a negligible way compared to a blade of the prior art. Furthermore, a saving in mass is obtained relative to the elimination of the sealing devices of the prior art. This makes it possible to maintain a mechanical status of the blade (static mechanical status and vibratory mechanical status) similar to a blade of the prior art. The annular row of blades of the invention can thus be implemented in a turbine of the technique without modifying the latter.
Selon un autre aspect de l’invention, les aubes sont réalisées en aluminure de titane.According to another aspect of the invention, the vanes are made of titanium aluminide.
L’aluminure de titane est un matériau résistant et léger particulièrement adapté aux aubes mobiles de turbines. Il présente toutefois une fragilité intrinsèque. Une aube telle que décrite ci-dessus peut être réalisée dans ce matériau car elle ne nécessite pas de pièce séparée pour garantir l’étanchéité avec une aube circonférentiellement adjacente. En effet, une pièce d’étanchéité séparée, tel qu’un dispositif d’étanchéité de la technique antérieure, logée dans des poches latérales de deux faces latérales en regard de deux aubes adjacentes provoquerait des frottements et/ou des impacts sur les aubes. Ces impacts et frottements provoqueraient ainsi une usure et/ou un endommagement prématuré des aubes en aluminure de titane. L’absence de pièce d’étanchéité préserve donc des aubes réalisées en aluminure de titane.Titanium aluminide is a strong and lightweight material particularly suited to turbine blades. However, it has an intrinsic fragility. A blade as described above can be made in this material because it does not require a separate part to guarantee sealing with a circumferentially adjacent blade. Indeed, a separate sealing part, such as a sealing device of the prior art, housed in side pockets of two side faces facing two adjacent blades would cause friction and/or impacts on the blades. These impacts and friction would thus cause premature wear and/or damage to the titanium aluminide blades. The absence of a sealing part therefore preserves blades made of titanium aluminide.
L’invention concerne également une turbine à gaz comprenant comportant une rangée annulaire d’aubes mobiles telle que décrit précédemment.The invention also relates to a gas turbine comprising comprising an annular row of moving blades as described previously.
Préférentiellement, l’invention concerne une turbine dont la rangée annulaire d’aubes mobiles décrite précédemment constitue le dernier étage.Preferably, the invention relates to a turbine of which the annular row of moving blades described above constitutes the last stage.
Enfin, l’invention concerne une turbomachine, telle qu’un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant une rangée annulaire d’aubes telle que décrit ci-dessus ou comprenant une turbine telle que décrit ci-dessus.Finally, the invention relates to a turbomachine, such as a turbojet or a turboprop, comprising an annular row of blades as described above or comprising a turbine as described above.
Brève description des figuresBrief description of figures
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics, details and advantages will appear on reading the detailed description below, and on analyzing the attached drawings, on which:
Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente divulgation.The drawings and the description below contain, for the most part, certain elements. They may therefore not only be used to better understand this disclosure.
Une aube 14 de turbine selon une réalisation est représentée aux figures 4 et 5. L’aube 14 comprend une pale 15 sensiblement radiale reliée par une plateforme interne 16, c’est-à-dire formée à l’extrémité radialement interne de la pale 15, et une échasse 19 à un pied 22 qui est par exemple en queue d'aronde, et qui est engagé dans une alvéole longitudinale formée à la périphérie externe d’un disque 12. Les alvéoles ou rainures de logement des pieds 22 d'aubes définissent entre elles des dents ou nervures longitudinales, chacune agencée en vis-à-vis radial de deux plateformes internes 16 consécutives circonférentiellement. L’aube 14 de turbine peut comprendre également une plateforme externe formée à l’extrémité radialement externe de la pale, celle-ci n’étant pas représentée.A turbine blade 14 according to one embodiment is shown in Figures 4 and 5. The blade 14 comprises a substantially radial blade 15 connected by an internal platform 16, that is to say formed at the radially internal end of the blade 15, and a stilt 19 to a foot 22 which is for example dovetailed, and which is engaged in a longitudinal cell formed at the outer periphery of a disc 12. The cells or housing grooves of the feet 22 of blades define between them teeth or longitudinal ribs, each arranged radially opposite two internal platforms 16 consecutive circumferentially. The turbine blade 14 may also comprise an outer platform formed at the radially outer end of the blade, the latter not being shown.
La plateforme interne 16 d’une aube 14 s’étend circonférentiellement entre un premier bord circonférentiel 16c et un second bord circonférentiel 16d opposés l’un de l’autre. La plateforme interne 16 définit par ailleurs une face radialement interne 16a et une face radialement externe 16b. L’échasse 19 comprend une première face circonférentielle 19a située circonférentiellement du même côté que le premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16. De manière similaire, l’échasse 19 comprend une seconde face circonférentielle 19b située circonférentiellement du même côté que le second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16. La première face circonférentielle 19a de l’échasse 19 et la seconde face circonférentielle 19b de l’échasse 19 sont ainsi circonférentiellement opposées l’une de l’autre.The internal platform 16 of a blade 14 extends circumferentially between a first circumferential edge 16c and a second circumferential edge 16d opposite each other. The internal platform 16 also defines a radially internal face 16a and a radially external face 16b. The stilt 19 includes a first circumferential face 19a located circumferentially on the same side as the first circumferential edge 16c of the internal platform 16. Similarly, the stilt 19 includes a second circumferential face 19b located circumferentially on the same side as the second edge circumferential 16d of the internal platform 16. The first circumferential face 19a of the stilt 19 and the second circumferential face 19b of the stilt 19 are thus circumferentially opposite one another.
Une paroi transverse amont 24 et une paroi transverse aval 26 s’étendent radialement vers l’intérieur depuis la face radialement interne 16a de la plateforme interne 16. La paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26 s’étendent chacune circonférentiellement depuis le premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16 jusqu’au second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16. Une face amont de la paroi transverse amont 24 est radialement alignée avec une face d’extrémité amont 22a du pied 22 de l’aube 14. Une face aval de la paroi transverse aval 26 est radialement alignée avec une face d’extrémité aval 22b du pied 22 de l’aube 14. Lorsqu’une pluralité d’aubes 14 sont montées sur le disque 12, les parois transverses amont 24 des aubes mobiles sont circonférentiellement alignées les unes avec les autres. De même, les parois transverses aval 26 de la pluralité d’aubes mobiles 14 montées sur le disque 12 sont circonférentiellement alignées les unes avec les autres.An upstream transverse wall 24 and a downstream transverse wall 26 extend radially inward from the radially internal face 16a of the internal platform 16. The upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26 each extend circumferentially from the first circumferential edge 16c of the internal platform 16 as far as the second circumferential edge 16d of the internal platform 16. An upstream face of the upstream transverse wall 24 is radially aligned with an upstream end face 22a of the root 22 of the blade 14. A downstream face of the downstream transverse wall 26 is radially aligned with a downstream end face 22b of the root 22 of the blade 14. When a plurality of blades 14 are mounted on the disc 12, the upstream transverse walls 24 of the blades are circumferentially aligned with each other. Similarly, the downstream transverse walls 26 of the plurality of moving blades 14 mounted on the disc 12 are circumferentially aligned with each other.
Une première poche latérale 28, visible en figure 4, est formée circonférentiellement d’un côté de la première face circonférentielle 19a de l’échasse 19. La première poche latérale 28 s’étend longitudinalement entre la paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26. La première poche latérale 28 est donc délimitée longitudinalement en amont par une face aval de la paroi transverse amont 24 et en aval par une face amont de la paroi transverse aval 26. Lorsque l’aube 14 est montée sur le disque 12, la première poche latérale 28 est délimitée radialement vers l’intérieur par une face radialement externe d’une nervure du disque 12 et radialement vers l’extérieur par une face radialement interne 16a du premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16.A first lateral pocket 28, visible in FIG. 4, is formed circumferentially on one side of the first circumferential face 19a of the stilt 19. The first lateral pocket 28 extends longitudinally between the upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26. The first lateral pocket 28 is therefore delimited longitudinally upstream by a downstream face of the upstream transverse wall 24 and downstream by an upstream face of the downstream transverse wall 26. When the blade 14 is mounted on the disc 12, the first side pocket 28 is delimited radially inwards by a radially outer face of a rib of disc 12 and radially outwards by a radially inner face 16a of first circumferential edge 16c of inner platform 16.
De manière similaire, une seconde poche latérale 30, visible en figure 5, est formée circonférentiellement d’un côté de la seconde face circonférentielle 19b de l’échasse 19. La seconde poche latérale 30 s’étend longitudinalement entre la paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26. La seconde poche latérale est donc délimitée longitudinalement en amont par une face aval de la paroi transverse amont 24 et en aval par une face amont de la paroi transverse aval 26. Lorsque l’aube 14 est montée sur le disque 12, la seconde poche latérale 30 est délimitée radialement vers l’intérieur par une face radialement externe d’une nervure du disque 12 et radialement vers l’extérieur par une face radialement interne 16a du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16.Similarly, a second side pocket 30, visible in FIG. 5, is formed circumferentially on one side of the second circumferential face 19b of the stilt 19. The second side pocket 30 extends longitudinally between the upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26. The second lateral pocket is therefore delimited longitudinally upstream by a downstream face of the upstream transverse wall 24 and downstream by an upstream face of the downstream transverse wall 26. When the blade 14 is mounted on the disc 12, the second side pocket 30 is delimited radially inwards by a radially outer face of a rib of the disc 12 and radially outwards by a radially inner face 16a of the second circumferential edge 16d of the inner platform 16.
En référence à la figure 4, une partie d’étanchéité 40 est formée en saillie circonférentiellement depuis le premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16. Avantageusement, la partie d’étanchéité 40 est formée d’une seule pièce avec l’aube 14. Lorsqu’une pluralité d’aubes 14 sont montées sur le disque, le premier bord circonférentiel 16c de la plateforme interne 16 d’une première aube 14 est positionné circonférentiellement en vis-à-vis du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16 d’une deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente à la première aube 14. La partie d’étanchéité 40 de la première aube 14 est alors insérée dans la seconde poche latérale 30 de la deuxième aube 14. De préférence, la partie d’étanchéité 40 de la première aube est en contact radial avec la face radialement interne 16a du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16 de la deuxième aube 14. De cette manière, le jeu circonférentiel existant entre deux aubes 14 circonférentielles et nécessaire à leur montage est fermé par le positionnement en contact de la partie d’étanchéité 40 de la première aube 14 avec la face radialement interne 16a du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16 de la deuxième aube 14.Referring to Figure 4, a sealing portion 40 is formed projecting circumferentially from the first circumferential edge 16c of the internal platform 16. Advantageously, the sealing portion 40 is formed in one piece with the blade 14 When a plurality of blades 14 are mounted on the disc, the first circumferential edge 16c of the internal platform 16 of a first blade 14 is positioned circumferentially opposite the second circumferential edge 16d of the internal platform 16 of a second vane 14 circumferentially adjacent to the first vane 14. The sealing part 40 of the first vane 14 is then inserted into the second lateral pocket 30 of the second vane 14. Preferably, the sealing part 40 of the first vane is in radial contact with the radially inner face 16a of the second circumferential edge 16d of the inner platform 16 of the second vane 14. In this way, the circumferential clearance existing between two circumferential vanes 14 and necessary for their assembly is closed by the positioning in contact of the sealing part 40 of the first blade 14 with the radially internal face 16a of the second circumferential edge 16d of the internal platform 16 of the second blade 14.
La partie d’étanchéité 40 de la première aube 14 peut par exemple être munie d’une partie centrale 42 s’étendant longitudinalement entre la paroi transverse amont 24 et la paroi transverse aval 26. Cette partie centrale 42 de la partie d’étanchéité 40 est alors insérée dans la seconde poche latérale 30 de la deuxième aube 14. La partie centrale 42 présente notamment une face radialement externe en contact radialement vers l’extérieur avec la face radialement interne 16a du second bord circonférentiel 16d de la plateforme interne 16 de la deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente.The sealing part 40 of the first blade 14 can for example be provided with a central part 42 extending longitudinally between the upstream transverse wall 24 and the downstream transverse wall 26. This central part 42 of the sealing part 40 is then inserted into the second lateral pocket 30 of the second blade 14. The central part 42 notably has a radially outer face in radially outward contact with the radially inner face 16a of the second circumferential edge 16d of the inner platform 16 of the second blade 14 circumferentially adjacent.
Le contact radial entre la partie centrale 42 de la partie d’étanchéité 40 d’une première aube 14 et la face radialement interne 16a de la seconde poche latérale 30 d’une deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente à la première aube 14 permet de combler le jeu circonférentiel 32 de montage existant entre le premier bord 16c et le second bord 16d en vis à vis circonférentiel des plateformes internes 16. Le risque de fuites des gaz chauds circulant dans la veine est ainsi limité, préservant le rendement de la turbine.The radial contact between the central part 42 of the sealing part 40 of a first blade 14 and the radially internal face 16a of the second lateral pocket 30 of a second blade 14 circumferentially adjacent to the first blade 14 makes it possible to fill the circumferential clearance 32 of assembly existing between the first edge 16c and the second edge 16d opposite the circumferential of the internal platforms 16. The risk of leaks of the hot gases circulating in the stream is thus limited, preserving the efficiency of the turbine.
Avantageusement, la partie centrale 42 présente une dimension radiale inférieure à une dimension radiale de la première poche latérale. De préférence, la dimension radiale de la partie centrale 42 est comprise entre 1 mm et 5 mm. Cette plage de valeurs permet une fabrication simple de la partie centrale 42 de la partie d’étanchéité 40 et permet la tenue mécanique en fonctionnement de celle-ci. Aussi, minimiser la dimension radiale de la partie centrale 42 favorise un gain de masse. Par ailleurs, un gain de masse est également obtenu grâce à la suppression des dispositifs d’étanchéité de la technique antérieure. Enfin, l’ajout d’une partie d’étanchéité 40 telle que décrite à une aube 14 de la technique antérieure permet de conserver un statut mécanique (statique et vibratoire) de l’aube 14 similaire celui d’une aube de la technique antérieure.Advantageously, the central part 42 has a radial dimension smaller than a radial dimension of the first side pocket. Preferably, the radial dimension of the central part 42 is between 1 mm and 5 mm. This range of values allows a simple manufacture of the central part 42 of the sealing part 40 and allows the mechanical strength in operation of the latter. Also, minimizing the radial dimension of the central part 42 promotes a gain in mass. Furthermore, a saving in mass is also obtained thanks to the elimination of the sealing devices of the prior art. Finally, the addition of a sealing part 40 as described to a blade 14 of the prior art makes it possible to maintain a mechanical status (static and vibratory) of the blade 14 similar to that of a blade of the prior art. .
La partie d’étanchéité 40 peut également présenter une partie amont 44. La partie amont 44 s’étend sensiblement radialement vers l’intérieur depuis une extrémité amont de la partie centrale 42. La partie amont 44 peut notamment être reliée à la partie centrale 42 par une portion de jonction 48 conformée pour épouser une portion de jonction entre la face interne 16a de la plateforme 16 et une face aval de la paroi transverse amont 24. Ici, la portion de jonction 48 de la partie amont 44 est courbée. En fonctionnement, la partie amont 44 de la partie d’étanchéité d’une première aube est positionnée de sorte à être en vis-à-vis longitudinal et en aval de la paroi transverse amont 24 d’une deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente. La partie amont 44 définit en outre une face amont. En fonctionnement, la face amont de la partie amont 44 de la première aube 14 peut être en contact longitudinal avec une face aval de la paroi transverse amont 24 de la deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente.The sealing part 40 can also have an upstream part 44. The upstream part 44 extends substantially radially inwards from an upstream end of the central part 42. The upstream part 44 can in particular be connected to the central part 42 by a junction portion 48 shaped to match a junction portion between the inner face 16a of the platform 16 and a downstream face of the upstream transverse wall 24. Here, the junction portion 48 of the upstream part 44 is curved. In operation, the upstream part 44 of the sealing part of a first blade is positioned so as to be longitudinally opposite and downstream of the upstream transverse wall 24 of a second circumferentially adjacent blade 14. The upstream part 44 also defines an upstream face. In operation, the upstream face of the upstream part 44 of the first blade 14 can be in longitudinal contact with a downstream face of the upstream transverse wall 24 of the circumferentially adjacent second blade 14.
L’agencement en vis-vis longitudinal et en aval de la partie amont 44 de la partie d’étanchéité 40 d’une première aube 14 par rapport à la paroi transverse amont 24 de l’aube 14 circonférentiellement adjacente permet de réaliser une étanchéité au niveau du jeu circonférentiel entre les parois transverses amont 24 de deux aubes 14 circonférentiellement adjacentes. Avantageusement, la face amont de la partie amont 44 de la partie d’étanchéité 40 peut être sensiblement orientée vers l’aval de sorte qu’un flux d’air incident sur cette face soit redirigé vers la veine d’écoulement.The arrangement in longitudinal screw-screw and downstream of the upstream part 44 of the sealing part 40 of a first blade 14 with respect to the upstream transverse wall 24 of the circumferentially adjacent blade 14 makes it possible to achieve a seal against the level of the circumferential clearance between the upstream transverse walls 24 of two circumferentially adjacent blades 14. Advantageously, the upstream face of the upstream part 44 of the sealing part 40 can be oriented substantially downstream so that an incident air flow on this face is redirected towards the flow path.
Pour les mêmes raisons que la partie centrale 42 de la partie d’étanchéité 40, la partie amont 44 présente avantageusement une dimension longitudinale inférieure à une dimension longitudinale de la première poche latérale 28. De préférence, la dimension longitudinale de la partie amont 44 est comprise entre 1 mm et 5 mm.For the same reasons as the central part 42 of the sealing part 40, the upstream part 44 advantageously has a longitudinal dimension smaller than a longitudinal dimension of the first side pocket 28. Preferably, the longitudinal dimension of the upstream part 44 is between 1mm and 5mm.
Similairement, la partie d’étanchéité 40 peut également présenter une partie aval 46. La partie aval 46 s’étend sensiblement radialement vers l’intérieur depuis une extrémité aval de la partie centrale 42. La partie avale 46 peut notamment être reliée à la partie centrale 42 par une portion de jonction 48 conformée pour épouser une portion de jonction entre la face interne 16a de la plateforme 16 et une face amont de la paroi transverse aval 26. Ici, la portion de jonction 48 de la partie aval 46 est courbée. En fonctionnement, la partie aval 46 de la partie d’étanchéité 40 d’une première aube 14 est positionnée de sorte à être en vis-à-vis longitudinal et en amont de la paroi transverse aval 26 d’une deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente. La partie aval 46 définit en outre une face aval. En fonctionnement, la face aval de la partie aval 46 de la première aube 14 peut être en contact longitudinal avec une face amont de la paroi transverse aval 26 de la deuxième aube 14 circonférentiellement adjacente.Similarly, the sealing part 40 can also have a downstream part 46. The downstream part 46 extends substantially radially inwards from a downstream end of the central part 42. The downstream part 46 can in particular be connected to the part central 42 by a junction portion 48 shaped to match a junction portion between the inner face 16a of the platform 16 and an upstream face of the downstream transverse wall 26. Here, the junction portion 48 of the downstream part 46 is curved. In operation, the downstream part 46 of the sealing part 40 of a first blade 14 is positioned so as to be longitudinally opposite and upstream of the downstream transverse wall 26 of a second circumferentially adjacent blade 14 . The downstream part 46 also defines a downstream face. In operation, the downstream face of the downstream part 46 of the first vane 14 can be in longitudinal contact with an upstream face of the downstream transverse wall 26 of the circumferentially adjacent second vane 14 .
L’agencement en vis-vis longitudinal et en amont de la partie aval 46 de la partie d’étanchéité 40 d’une première aube 14 par rapport à la paroi transverse aval 26 de l’aube 14 circonférentiellement adjacente permet de réaliser une étanchéité au niveau du jeu circonférentiel entre les parois transverses aval 26 de deux aubes 14 circonférentiellement adjacentes.The arrangement in longitudinal screw-screw and upstream of the downstream part 46 of the sealing part 40 of a first blade 14 with respect to the downstream transverse wall 26 of the circumferentially adjacent blade 14 makes it possible to achieve a seal against the level of the circumferential clearance between the downstream transverse walls 26 of two circumferentially adjacent vanes 14 .
Pour les mêmes raisons que la partie centrale 42 et la partie amont 44 de la partie d’étanchéité, la partie aval 46 présente avantageusement une dimension longitudinale inférieure à une dimension longitudinale de la première poche latérale 28. De préférence, la dimension longitudinale de la partie aval 46 est comprise entre 1 mm et 5 mm.For the same reasons as the central part 42 and the upstream part 44 of the sealing part, the downstream part 46 advantageously has a longitudinal dimension smaller than a longitudinal dimension of the first side pocket 28. Preferably, the longitudinal dimension of the downstream part 46 is between 1 mm and 5 mm.
La partie d’étanchéité 40 prolonge circonférentiellement la première poche latérale 28 entre une face aval de la partie amont 44 et une face amont 46a de la face aval 46 et délimité radialement à l’extérieur conjointement par une face radialement interne de la partie centrale 42 de la partie d’étanchéité 40.The sealing part 40 circumferentially extends the first lateral pocket 28 between a downstream face of the upstream part 44 and an upstream face 46a of the downstream face 46 and delimited radially on the outside jointly by a radially internal face of the central part 42 of the sealing part 40.
Grâce à ces agencements, la partie d’étanchéité 40 peut notamment être partie intégrante de la première aube 14. Par conséquent, un dispositif d’étanchéité de la technique antérieure n’est pas nécessaire. Ainsi, les aubes selon l’invention sont épargnées des frottements et/ou des impacts dus au dispositif d’étanchéité. La réalisation d’aubes en aluminure de titane est alors rendue possible. Bien entendu, l’aube de la présente invention peut être réalisée dans un matériau autre que l’aluminure de titane qui pourrait convenir à une utilisation d’aubage de turbine.Thanks to these arrangements, the sealing part 40 can in particular be an integral part of the first blade 14. Consequently, a prior art sealing device is not necessary. Thus, the blades according to the invention are spared friction and/or impacts due to the sealing device. The production of blades in titanium aluminide is then made possible. Of course, the blade of the present invention can be made of a material other than titanium aluminide which could be suitable for use as a turbine blade.
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| FR (1) | FR3100836B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3127018A1 (en) * | 2021-09-14 | 2023-03-17 | Safran Aircraft Engines | Moving blade for a turbomachine turbine, having a design improving the sealing of the inter-blade cavities |
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2019
- 2019-09-12 FR FR1910103A patent/FR3100836B1/en active Active
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| FR3100836B1 (en) | 2021-09-24 |
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