FR3134411A1 - Systeme de refroidissement integre pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion - Google Patents

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Abstract

Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion. Une bague de guidage interne et une pluralité d'aubes directrices sont montées sur le carter de turbine ; le système de refroidissement comprend une pompe électromagnétique, un échangeur de chaleur, un joint d'expansion et une tubulure de refroidissement ; une cavité annulaire est prévue dans le carter de turbine, la tubulure de refroidissement est montée sur la paroi interne de la cavité annulaire et répartie de manière périodique et uniforme dans une direction circonférentielle dudit carter, et la tubulure de refroidissement est remplie de liquide de refroidissement ; une cavité de montage est en outre prévue dans ledit carter, et la cavité de montage communique avec la cavité annulaire ; la pompe électromagnétique, le joint d'expansion et l'échangeur de chaleur sont tous montés dans la cavité de montage. Figure 3

Description

SYSTEME DE REFROIDISSEMENT INTEGRE POUR CARTER DE TURBINE ET AUBES DIRECTRICES D'UN MOTEUR D'AVION
La présente invention concerne le domaine de la recherche sur les écoulements et échanges de chaleur dans un carter de turbine d'un moteur d'avion, en particulier un système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices dans un moteur d'avion.
L'une des technologies clés pour améliorer le rendement thermique d'une turbine à gaz consiste à augmenter la température du gaz avant la turbine. Cependant, une température de gaz très élevée requière une plus grande exigence sur les performances de l'extrémité chaude du moteur.
Le carter de turbine est l'un des composants principaux permettant de contrôler le jeu du sommet des aubes de turbine du moteur. Le carter de turbine est soumis à une charge thermique, mécanique et pneumatique principale, et l'environnement de travail est relativement mauvais. Etant l'un des composants d'extrémité chaude du moteur, lorsque le carter de turbine est refroidi à l'aide d'un fluide de refroidissement, il est nécessaire de s'assurer, d'une part, que la température de fonctionnement maximale de la surface du carter de turbine soit inférieure à celle du flux de gaz primaire et n'excède pas la limite de résistance thermique du matériau du carter de turbine ; et d'autre part, que la température de surface du carter de turbine après refroidissement soit aussi uniforme que possible, de façon à réduire le gradient de température de la surface et à éviter un trop grand stress thermique.
Généralement, le carter de turbine est refroidi par de l'air provenant de conduites externes, une pluralité de trous de ventilation étant formés dans l'aube directrice pour permettre le passage de l'air circulant dans les conduites externes. L'air circulant dans les conduites externes refroidit la surface et l'intérieur du carter de turbine par refroidissement par impact à travers les trous de ventilation. Cependant, l'utilisation de l'air circulant dans les conduites externes est susceptible d'entraîner la consommation d'une trop grande quantité d'air dans les conduites externes, ce qui résulte en une trop grande perte de pression du flux de gaz primaire.
DESCRIPTION DE L’INVENTION
Afin de réduire la perte de la quantité d'air dans les conduites externes lors du refroidissement du carter de turbine, la présente invention propose un système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion.
Le système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion proposé par la présente invention adopte les solutions techniques suivantes.
Selon un système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion, une bague de guidage interne et une pluralité d'aubes directrices sont montées sur le carter de turbine ;
le système de refroidissement comprend une pompe électromagnétique, un échangeur de chaleur, un joint d'expansion et une tubulure de refroidissement ;
une cavité annulaire est prévue dans le carter de turbine, la tubulure de refroidissement est montée sur une paroi interne de la cavité annulaire et répartie de manière périodique et uniforme dans une direction circonférentielle du carter de turbine, et la tubulure de refroidissement est remplie de liquide de refroidissement ;
une cavité de montage est en outre prévue dans le carter de turbine, et la cavité de montage communique avec la cavité annulaire ; la pompe électromagnétique, le joint d'expansion et l'échangeur de chaleur sont tous montés dans la cavité de montage, et l'un des orifices de raccordement de la pompe électromagnétique communique avec la tubulure de refroidissement ; et
une extrémité du joint d'expansion communique avec d'autres orifices de raccordement de la pompe électromagnétique, l'autre extrémité du joint d'expansion communique avec l'un des orifices de raccordement de l'échangeur de chaleur, et un autre orifice de raccordement de l'échangeur de chaleur communique avec la tubulure de refroidissement.
En adoptant la solution technique, afin de réduire la perte de la quantité d'air dans les conduites externes lors du refroidissement du carter de turbine, la pompe électromagnétique et l'échangeur de chaleur sont mis en marche lorsque le carter de turbine a besoin d'être refroidi. Le liquide de refroidissement s'écoule dans la tubulure de refroidissement selon une boucle fermée formée par la tubulure de refroidissement, la pompe électromagnétique, le joint d'expansion et l'échangeur de chaleur sous l'action de la pompe électromagnétique. D'un autre côté, en raison de l'effet de l'échangeur de chaleur, la température du liquide de refroidissement peut être réduite, de sorte que l'objectif de refroidissement du carter de turbine est atteint par la circulation du liquide de refroidissement. Par conséquent, la réduction de la perte d'air dans les conduites externes lors du refroidissement du carter de turbine est facilitée, ce qui permet finalement d'obtenir l'effet d'augmentation de la poussée du moteur.
De préférence, chaque aube directrice est raccordée en correspondance avec deux tubes de raccordement verticaux sur la tubulure de refroidissement, une cavité réceptrice est prévue dans l'aube directrice, et les tubes de raccordement verticaux communiquent tous les deux avec la cavité réceptrice ; et le liquide de refroidissement circulant dans la tubulure de refroidissement est capable de s'écouler dans la cavité de réception à travers les deux tubes de raccordement verticaux.
En adoptant la solution technique, le liquide de refroidissement est introduit dans l'aube directrice à travers les deux tubes de raccordement verticaux pendant le refroidissement du carter de turbine, de telle sorte que les aubes directrices soient également remplies du liquide de refroidissement, ce qui facilite le refroidissement des aubes directrices pendant le refroidissement du carter de turbine.
De préférence, la cavité réceptrice comprend une première cavité de refroidissement, une deuxième cavité de refroidissement et une troisième cavité de refroidissement ; et pour les deux tubes de raccordement verticaux correspondant à l'aube directrice, l'un des tubes de raccordement verticaux communique avec la première cavité de refroidissement, et l'autre des tubes de refroidissement verticaux communique avec la troisième cavité de refroidissement ;
des premiers canaux de circulation et des deuxièmes canaux de circulation sont prévus dans l'aube directrice, une extrémité de chaque premier canal de circulation communique avec la première cavité de refroidissement, et l'autre extrémité de chaque premier canal de circulation communique avec la deuxième cavité de refroidissement ; et une extrémité du canal de circulation II communique avec la cavité de refroidissement II, et l'autre extrémité de chaque deuxième canal de circulation communique avec la troisième cavité de refroidissement.
En adoptant la solution technique, afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice, le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice pénètre tout d'abord dans la première cavité de refroidissement, puis s'écoule successivement dans la deuxième cavité de refroidissement et dans la troisième cavité de refroidissement à travers le premier canal de circulation et le deuxième canal de circulation, puis retourne à la tubulure de refroidissement, là encore à travers la troisième cavité de refroidissement et le tube de raccordement vertical. Par conséquent, le chemin par lequel le liquide de refroidissement s'écoule dans l'aube directrice est augmenté, ce qui augmente le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice, et améliore l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice.
De préférence, la cavité réceptrice comprend une pluralité de quatrièmes cavités de refroidissement et une pluralité de cinquièmes cavités de refroidissement, la pluralité de quatrième cavités de refroidissement est située d'un même côté de l'aube directrice, et la pluralité de cinquièmes cavités de refroidissement sont situées de l'autre côté de l'aube directrice ; les deux tubes de raccordement verticaux correspondant à l'aube directrice communiquent avec deux des quatrièmes cavités de refroidissement, selon une correspondance biunivoque ;
une pluralité de troisièmes canaux de circulation sont en outre prévus dans l'aube directrice, une extrémité du troisième canal de circulation communique avec l'une des quatrièmes cavités de refroidissement, l'autre extrémité dudit troisième canal de circulation communique avec l'une des cinquièmes cavités de refroidissement, et le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice peut passer successivement à travers les quatrièmes cavités de refroidissement, les cinquièmes cavités de refroidissement et les troisièmes canaux de circulation.
En adoptant la solution technique, afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice, le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice à travers le tube de raccordement vertical s'écoule tout d'abord dans l'une des cavités de refroidissement IV, puis s'écoule dans l'une des cavités de refroidissement V sous l'action de l'un des canaux de circulation III, puis s'écoule dans l'autre cavité de refroidissement IV à travers l'autre canal de circulation II, puis s'écoule dans l'aube directrice 3 selon la même règle, jusqu'à ce que le liquide de refroidissement soit introduit dans la dernière cavité de refroidissement IV et retourne à la tubulure de refroidissement via le tube de raccordement vertical. Par conséquent, le chemin par lequel le liquide de refroidissement s'écoule dans l'aube directrice est augmenté, ce qui augmente le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice, et améliore l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice.
De préférence, la cavité réceptrice comprend une première cavité de refroidissement, une deuxième cavité de refroidissement et une troisième cavité de refroidissement ; et pour les deux tubes de raccordement verticaux de l'aube directrice, l'un des tubes de raccordement verticaux communique avec la première cavité de refroidissement, et l'autre des tubes de refroidissement verticaux communique avec la troisième cavité de refroidissement ;
une pluralité de quatrièmes canaux de circulation sont prévus dans l'aube directrice, la pluralité de quatrièmes canaux de circulation étant répartis de manière uniforme le long de la circonférence de l'aube directrice, une extrémité de chaque quatrième canal de circulation communique avec la deuxième cavité de refroidissement, l'autre extrémité d'une partie des quatrièmes canaux de circulation communique avec la première cavité de refroidissement, et l'autre extrémité de l'autre partie des quatrièmes canaux de circulation communique avec la troisième cavité de refroidissement.
En adoptant la solution technique, afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice, après que le liquide de refroidissement a pénétré dans la première cavité de refroidissement à travers le tube de raccordement vertical, le liquide de refroidissement pénètre successivement dans la deuxième cavité de refroidissement et la troisième cavité de refroidissement sous l'action des multiples quatrièmes canaux de circulation, ce qui permet d'augmenter le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice, et d'obtenir l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice. D'un autre côté, du fait que les quatrièmes canaux de circulation sont répartis dans la direction circonférentielle de l'aube directrice, la température de refroidissement sur la circonférence de l'aube directrice est relativement uniforme, ce qui réduit le risque que les ratios d'expansion des aubes directrices soient différents en raison de la grande différence de température entre différentes parties de l'aube directrice, résultant en des risques de bombement ou de déformation des aubes directrices.
De préférence, les aubes directrices sont réparties de manière uniforme dans la direction circonférentielle de la bague de guidage interne, une pluralité de rainures de montage sont prévues sur la surface circonférentielle interne du carter de turbine, les aubes directrices sont emboîtées dans les rainures de montage selon une correspondance biunivoque, et la bague de guidage interne et les aubes directrices sont montées dans le carter de turbine selon un mode de montage à froid.
En adoptant la solution technique, dans le processus de montage de la bague de guidage interne et des aubes directrices, la bague de guidage interne et les aubes directrices sont contractées dans un état à basse température selon un mode de montage à froid. La bague de guidage interne et les aubes directrices sont alors déplacées dans le carter de turbine, puis la bague de guidage interne et les aubes directrices se dilatent sous l'effet de la récupération progressive de leur température. De plus, les aubes directrices sont insérées dans les rainures de montage selon une correspondance biunivoque, ce qui réalise le montage de la bague de guidage interne et des aubes directrices.
De préférence, une pluralité de premières rainures de raccordement sont prévues dans une paroi interne du carter de turbine, chaque aube directrice est raccordée fixement à l'un de la pluralité de premiers blocs de raccordement, et les premiers blocs de raccordement sont agencés selon une correspondance biunivoque avec les premières rainures de raccordement. Chaque aube directrice est en outre raccordée fixement à un deuxième bloc de raccordement, une pluralité de deuxièmes rainures de raccordement sont prévues sur la bague de guidage interne, et les deuxièmes blocks de raccordement sont montés sur les parois internes des deuxièmes rainures de raccordement selon une correspondance biunivoque.
En adoptant la solution technique, le joint d'étanchéité est utilisé. D'une part, le contact rigide entre l'aube directrice et la paroi interne de la rainure de montage peut être réduit, et d'autre part, la stabilité d'insertion de l'aube directrice dans la rainure de montage peut être améliorée.
De préférence, une pluralité de joints d'étanchéité est montée sur le carter de turbine en correspondance avec les aubes directrices, et les joints d'étanchéité viennent en butée contre les aubes directrices.
En adoptant la solution technique, la bague de guidage interne et les aubes directrices sont commodément montées dans le carter de turbine à l'aide des corps de la première rainure de raccordement et de la deuxième rainure de raccordement.
De préférence, le liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement est un métal ou un alliage liquide à température normale.
En adoptant la solution technique, l'absorption et le transport de chaleur sont facilités par l'utilisation du métal ou alliage liquide, ce qui améliore l'effet de refroidissement du carter de turbine et des aubes directrices.
En conclusion, la présente description présente au moins l'un des effets techniques bénéfiques suivants :
Tout d'abord, afin de réduire la perte de la quantité d'air dans les conduites externes lors du processus de refroidissement du carter de turbine, la pompe électromagnétique et l'échangeur de chaleur sont mis en marche lorsque le carter de turbine a besoin d'être refroidi. Le liquide de refroidissement s'écoule dans la tubulure de refroidissement selon une boucle fermée formée par la tubulure de refroidissement, la pompe électromagnétique, le joint d'expansion et l'échangeur de chaleur sous l'action de la pompe électromagnétique. De plus, en raison de l'effet de l'échangeur de chaleur, la température du liquide de refroidissement peut être réduite, de sorte que l'objectif de refroidissement du carter de turbine est atteint par la circulation du liquide de refroidissement. Par conséquent, la réduction de la perte d'air dans les conduites externes lors du refroidissement du carter de turbine est facilitée, ce qui permet finalement d'obtenir l'effet d'augmentation de la poussée du moteur.
Deuxièmement, afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice, le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice pénètre tout d'abord dans la cavité de refroidissement I, puis s'écoule successivement dans la cavité de refroidissement II et dans la cavité de refroidissement III à travers le canal de circulation I et le canal de circulation II, puis retourne à la tubulure de refroidissement, là encore à travers la cavité de refroidissement III et le tube de raccordement vertical. Par conséquent, le chemin par lequel le liquide de refroidissement s'écoule dans l'aube directrice est augmenté, ce qui augmente le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice, et améliore l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice.
 DESCRIPTION DES FIGURES
est une représentation schématique d'une structure intégrée selon la première forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle permettant la mise en évidence d'une tubulure de refroidissement selon la première forme de réalisation de la présente invention.
est une vue en coupe d'un carter de turbine selon la première forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle d'une aube directrice selon la première forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle interne d'une aube directrice selon la première forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle interne d'une aube directrice selon la deuxième forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle interne d'une aube directrice selon la troisième forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique d'une structure intégrée de la quatrième forme de réalisation de la présente invention.
est une représentation schématique structurelle permettant la mise en évidence du type de raccordement des aubes directrices et d'un carter de turbine selon la quatrième forme de réalisation de la présente invention.
Références utilisées dans les figures jointes : 1, carter de turbine ; 11, coque de carter I ; 12, coque de carter II ; 13, cavité annulaire ; 14, cavité de montage ; 15, trou d'évitement ; 16, rainure de montage ; 17, joint d'étanchéité ; 171, trou débouchant ; 18, première rainure de raccordement ; 2, bague de guiage interne ; 21, deuxième rainure de raccordement ; 3, aube directrice ; 31, premier canal de circulation ; 32, deuxième canal de circulation ; 33, troisième canal de circulation ; 34, quatrième canal de circulation ; 35, premier block de raccordement ; 36, deuxième bloc de raccordement ; 4, cavité réceptrice ; 41, première cavité de refroidissement ; 42, deuxième cavité de refroidissement ; 43, troisième cavité de refroidissement ; 44, quatrième cavité de refroidissement ; 45, cinquième cavité de refroidissement ; 46, trou de raccordement ; 5, échangeur de chaleur ; 51, pompe électromagnétique ; 52, joint d'expansion ; 6, tubulure de refroidissement ; et 61, tube de raccordement vertical.
DESCRIPTION DETAILLEE L’INVENTION
Nous allons maintenant décrire la présente invention en détail en référence aux Figues 1 à 9.
La forme de réalisation de la présente invention est un système de refroidissement intégré pour un carter de turbine et des aubes directrices d'un moteur d'avion.
Forme de réalisation I
Tel que représenté sur les Figures 1 et 2, un système de refroidissement intégré pour un carter de turbine et des aubes directrices d'un moteur d'avion comprend un échangeur de chaleur 5, une pompe électromagnétique 51, un joint d'expansion 52 et une tubulure de refroidissement 6, une cavité annulaire 13 et une cavité de montage 14 étant prévues dans le carter de turbine 1, la cavité de montage 14 communiquant avec la cavité annulaire 13, et la tubulure de refroidissement 6 étant montée sur la paroi interne de la cavité annulaire 13 et répartie de manière périodique et uniforme dans la cavité annulaire 13 dans la direction circonférentielle du carter de turbine 1.
Tel que représenté sur les Figures 2 et 3, l'échangeur de chaleur 5, la pompe électromagnétique 51 et le joint d'expansion 52 sont tous montés sur la paroi latérale interne de la cavité de montage 14. Deux orifices de raccordement de la pompe électromagnétique 51 sont respectivement un orifice d'entrée du liquide et un orifice de sortie du liquide, l'orifice d'entrée du liquide de la pompe électromagnétique 51 communiquant avec une extrémité de la tubulure de refroidissement 6, et l'orifice de sortie du liquide de la pompe électromagnétique 51 étant raccordé à une extrémité du joint d'expansion 52. Deux orifices de raccordement de l'échangeur de chaleur 5 sont respectivement un orifice d'entrée du liquide et un orifice de sortie du liquide, l'orifice d'entrée du liquide de l'échangeur de chaleur 5 étant raccordé à l'autre extrémité du joint d'expansion 52, et l'orifice de sortie de liquide de l'échangeur de chaleur 5 communiquant avec l'autre extrémité de la tubulure de refroidissement 6. Le joint d'expansion 52 pouvant compenser la plus grande quantité de déformation provoquée par la dilatation du métal due à l'augmentation de température.
Tel que représenté sur les Figures 2 et 3, la tubulure de refroidissement 6 est remplie de liquide de refroidissement. La tubulure de refroidissement 6, la pompe électromagnétique 51, le joint d'expansion 52 et l'échangeur de chaleur 5 constituent une boucle de circulation de liquide fermée. Dans le processus de démarrage de la pompe électromagnétique, la pompe électromagnétique 51 peut entraîner l'écoulement du liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement 6. Le liquide de refroidissement déchargé de l'orifice de sortie de liquide de la pompe électromagnétique 51 passe ensuite successivement à travers le joint d'expansion 52, l'échangeur de chaleur 5 et la tubulure de refroidissement 6, l'autre extrémité de la tubulure de refroidissement 6 pénètre dans l'orifice d'entrée de liquide de la pompe électromagnétique 51. Il convient d'observer que, dans la présente description, le liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement 6 est un métal ou un alliage à bas point de fusion liquide à température normale, tel que du gallium ou un alliage à base de gallium.
Tel que représenté sur les Figures 1 et 3, le carter de turbine 1 comprend une première coque de carter 11 et une deuxième coque de carter 12. La première coque de carter 11 et la deuxième coque de carter 12 sont fixées par soudage ou par d'autres moyens. Une première sous-cavité annulaire et une première sous-cavité de montage sont prévues dans la première coque de carter 11, et une deuxième sous-cavité annulaire et une deuxième sous-cavité de montage sont prévues dans la deuxième coque de carter 12, la cavité annulaire 13 étant composée de la première sous-cavité annulaire et la deuxième sous-cavité annulaire ensemble, et la cavité de montage 14 étant composée par la première sous-cavité de montage et la deuxième sous-cavité de montage ensemble.
Tel que représenté sur les Figures 3 et 4, dans la première forme de réalisation de la présente invention, une bague de guidage interne 2 et une pluralité d'aubes directrices 3 sont en outre montées dans le carter de turbine 1, les aubes directrices 3 sont raccordées fixement à la bague de guidage interne 2, et les aubes de guidage 3 sont réparties uniformément dans la direction circonférentielle de la bague de guidage interne 2.
Lors du montage de la bague de guidage interne 2 et des aubes directrices, la bague de guidage interne 2 et les aubes directrices 3 sont contractées à basse température selon un mode de montage à froid. La bague de guidage interne 2 et les aubes directrices 3 sont alors déplacées dans le carter de turbine 1, puis la bague de guidage interne 2 et les aubes directrices 3 se dilatent sous l'effet de la récupération progressive de leur température. De plus, les aubes directrices 3 sont insérées dans les rainures de montage 16 selon une correspondance biunivoque, ce qui réalise le montage de la bague de guidage interne 2 et des aubes directrices 3.
Tel que représenté sur les Figures 3, 4 et 5, une pluralité de rainures de montage 16 sont formées dans la surface périphérique interne du carter de turbine 1. Les rainures de montage 16 sont agencées selon une correspondance biunivoque avec les aubes directrices 3, et les extrémités, à l'opposé de la bague de guidage interne 2, des aubes directrices 3 sont emboîtées dans les rainures de montage 16 selon une correspondance biunivoque. La paroi interne de chaque rainure de montage 16 est raccordée fixement à un joint d'étanchéité 17, et le joint d'étanchéité 17 bute contre l'aube directrice 3. Le positionnement du joint d'étanchéité 17 permet, d'une part, d'augmenter la stabilité d'insertion de l'aube directrice 3 dans la rainure de montage 16, et d'autre part, de réduire le contact rigide entre l'aube directrice 3 et la paroi latérale de la rainure de montage 16.
Une cavité réceptrice 4 est prévue dans l'aube directrice 3. La tubulure de refroidissement 6 correspondant à chaque aube directrice 3 est raccordée à deux tubes de raccordement verticaux 61. Un trou d'évitement 15 pour le passage des deux tubes de raccordement verticaux 6 est formé dans le carter de turbine 1, et les tubes de raccordement verticaux 61 communiquent tous les deux avec la cavité réceptrice 4. Le liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement 6 peut s'écouler dans la cavité réceptrice 4 à travers l'un des tubes de raccordement verticaux 61, et le liquide de refroidissement dans la cavité réceptrice retourne dans la tubulure de refroidissement 6 à travers l'autre des tubes de raccordement verticaux 61.
Tel que représenté sur les Figures 3, 4 et 5, dans la première forme de réalisation de la présente invention, la cavité réceptrice 4 comprend une première cavité de refroidissement 41, une deuxième cavité de refroidissement 42 et une troisième cavité de refroidissement 43. La première cavité de refroidissement 41 et la deuxième cavité de refroidissement 42 sont situées sur le côté de l'aube directrice 3 qui est opposé à la bague de guidage interne 2, et la deuxième cavité de refroidissement 42 est située sur le côté de l'aube directrice 3 qui est proche de la bague de guidage interne 2. Deux trous de raccordement 46 sont en outre formés dans l'aube directrice 3, un trou de raccordement 46 communiquant avec la première cavité de refroidissement 41, et l'autre trou de raccordement 46 communiquant avec la deuxième cavité de refroidissement 42.
Deux trous débouchants 171 sont formés dans le joint d'étanchéité 17. Les deux trous débouchants 171 formés dans l'aube directrice 3 sont agencés selon une correspondance biunivoque avec les trous de raccordement 46, et deux tubes de raccordement verticaux 61 correspondant à l'aube directrice 3 passent par les deux trous débouchants 171 selon une correspondance biunivoque. La première cavité de refroidissement 41 communique avec un tube de raccordement vertical 61 à travers le trou de raccordement 46, et la troisième cavité de refroidissement 43 communique avec l'autre tube de raccordement vertical 61 à travers le trou de raccordement 46. La formation du trou débouchant 171 dans le joint d'étanchéité 17 améliore la performance d'étanchéité entre le tube de raccordement vertical 61 et le trou de raccordement 46.
Une pluralité de premiers canaux de circulation 31 et une pluralité de deuxièmes canaux de circulation 32 sont en outre formés dans un guide. Une extrémité de chaque premier canal de circulation 31 communique avec la première cavité de refroidissement 41, et l'autre extrémité de chaque premier canal de circulation 31 communique avec la deuxième cavité de refroidissement. Une extrémité de chaque deuxième canal de circulation 32 communique avec la deuxième cavité de refroidissement 42, et l'autre extrémité de chaque deuxième canal de circulation 32 communique avec la troisième cavité de refroidissement 43.
Le principe de mise en œuvre de la première forme de réalisation de la présente invention est le suivant : dans le processus de refroidissement du carter de turbine 1 et des aubes directrices 3, la pompe électromagnétique 51 est mise en route de telle sorte que la pompe électromagnétique 51 entraîne l'écoulement du liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement 6. Le liquide de refroidissement en circulation peut éliminer la majeure partie de la chaleur du carter de turbine 1. Après que le liquide de refroidissement s'est écoulé à travers l'échangeur de chaleur 5, l'échangeur de chaleur 5 peut éliminer la majeure partie de la chaleur du liquide de refroidissement, ce qui refroidit le carter de turbine 1. Lorsque le liquide de refroidissement en circulation s'écoule à travers l'aube directrice 3, le liquide de refroidissement pénètre dans la première cavité de refroidissement 41 à travers l'un des tubes de raccordement verticaux 61, puis le liquide de refroidissement passe à travers le premier canal de circulation 31 et le deuxième canal de circulation 32, pénètre successivement dans la deuxième cavité de refroidissement 42 et dans la troisième cavité de refroidissement 43, puis retourne à la tubulure de refroidissement 6 à travers la troisième cavité de refroidissement 43 et l'autre tube de raccordement vertical 61, de sorte que l'aube directrice 3 a un effet de refroidissement. De plus, le passage à travers la première cavité de refroidissement 41, le premier canal de circulation 31, la deuxième cavité de refroidissement 42, le deuxième canal de circulation 32 et la troisième cavité de refroidissement 43 augmente le chemin de circulation du liquide de refroidissement dans l'aube directrice 3, ce qui augmente l'effet de refroidissement du liquide de refroidissement sur l'aube directrice 3.
Forme de réalisation II
Tel que représenté sur la , la différence entre la deuxième forme de réalisation de la présente invention et la première forme de réalisation de la présente invention réside uniquement dans les aubes directrices 3. Dans la deuxième forme de réalisation de la présente invention, the cavité réceptrice 4 dans l'aube directrice 3 comprend une pluralité de quatrièmes cavités de refroidissement 44 et une pluralité de cinquièmes cavités de refroidissement 45. Dans la deuxième forme de réalisation de la présente invention, le nombre de quatrièmes cavités de refroidissement 44 est de préférence de cinq, le nombre de cinquièmes cavités de refroidissement 45 est de préférence de quatre ; et de plus, les quatrièmes cavités de refroidissement 44 sont toutes situées sur le côté de l'aube directrice 3 qui est opposé à la bague de guidage interne 2, et les cinquièmes cavités de refroidissement 45 sont toutes situées du côté de l'aube directrice 3 qui est proche de la bague de guidage interne 2.
Deux trous de raccordement 46 sont formés dans l'aube directrice 3. Les deux trous de raccordement 46 communiquent avec les deux quatrièmes cavités de refroidissement 44 selon une correspondance biunivoque. En correspondance des deux tubes de raccordement verticaux 61 dans l'aube directrice 3, les deux tubes de refroidissement verticaux 61 communiquent avec les deux quatrièmes cavités de refroidissement 44 selon une correspondance biunivoque à travers les trous de raccordement 46.
Une pluralité de troisièmes canaux de circulation 33 sont en outre formés dans l'aube directrice 3. L'un des troisièmes canaux de circulation 33 communique avec la quatrième cavité de refroidissement 44. L'autre extrémité du troisième canal de circulation 33 communique avec la quatrième cavité de refroidissement 45. Le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice 3 peut passer successivement à travers les quatrièmes cavités de refroidissement 44 et les cinquièmes cavités de refroidissement 45.
Le principe de mise en œuvre de la deuxième forme de réalisation de la présente invention est le suivant : afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice 3, le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice 3 à travers le tube de raccordement vertical 61 s'écoule tout d'abord dans l'une des quatrièmes cavités de refroidissement 44, puis s'écoule dans l'une des cinquièmes cavités de refroidissement 45 sous l'action de l'un des troisièmes canaux de circulation 3, puis s'écoule dans l'autre quatrième cavité de refroidissement 44 à travers l'autre troisième canal de circulation 33, puis s'écoule dans l'aube directrice 3 selon la même règle, jusqu'à ce que le liquide de refroidissement soit introduit dans la dernière quatrième cavité de refroidissement 44 et retourne à la tubulure de refroidissement 6 via le tube de raccordement vertical 61. Par conséquent, le chemin par lequel le liquide de refroidissement circule dans l'aube directrice 3 est augmenté, ce qui augmente le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice 3, et améliore l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice 3.
Forme de réalisation III
Tel que représenté sur la , la différence entre la troisième forme de réalisation de la présente invention et la première forme de réalisation de la présente invention réside dans la manière dont la première cavité de refroidissement 41, la deuxième cavité de refroidissement 42 et la troisième cavité de refroidissement 43 communiquent avec l'aube directrice 3. Dans la troisième forme de réalisation de la présente invention, une pluralité de quatrièmes canaux de circulation 34 sont en outre formés dans l'aube directrice 3, une extrémité de tous les quatrièmes canaux de circulation 34 communique avec la deuxième cavité de refroidissement 42, et les autres extrémités d'une partie des quatrièmes canaux de circulation 34 communiquent avec la première 41, et les autres extrémités de l'autre partie des quatrièmes canaux de circulation 34 communiquent avec la troisième cavité de refroidissement 43.
Le principe de mise en œuvre de la troisième forme de réalisation de la présente invention est le suivant : afin de faciliter l'augmentation de l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice 3, après que le liquide de refroidissement a pénétré dans la première cavité de refroidissement 41 à travers le tube de raccordement vertical 61, le liquide de refroidissement pénètre successivement dans la deuxième cavité de refroidissement 42 et la troisième cavité de refroidissement 43 sous l'action des multiples quatrièmes canaux de circulation 34, ce qui permet d'augmenter le temps de résidence du liquide de refroidissement dans l'aube directrice 3, et d'obtenir l'effet de refroidissement après que le liquide de refroidissement a été introduit dans l'aube directrice 3. De plus, du fait que les quatrièmes canaux de circulation 34 sont répartis dans la direction circonférentielle de l'aube directrice 3, la température de refroidissement sur la circonférence de l'aube directrice 3 est relativement uniforme, ce qui réduit le risque que les ratios d'expansion des aubes directrices 3 soient différents en raison de la grande différence de température entre différentes parties de l'aube directrice 3, résultant en des risques de bombement ou de déformation des aubes directrices 3.
Forme de réalisation IV
Tel que représenté sur les Figures 8 et 9, la différence entre la quatrième forme de réalisation de la présente invention et la première forme de réalisation de la présente invention réside uniquement dans le type de raccordement de l'aube directrice 3 avec la bague de guidage interne et le carter de turbine 1. Dans la quatrième forme de réalisation de la présente invention, une pluralité de premières rainures de raccordement 18 sont formées dans la paroi interne du carter de turbine 1, et les premières rainures de raccordement 18 sont des rainures en T. Les multiples aubes directrices 3 sont toutes raccordées fixement à des premières blocs de raccordement 35, et le corps du premier bloc de raccordement 35 est un bloc en forme de T. Les premiers blocs de raccordement 35 sont agencés selon une correspondance biunivoque avec les premières rainures de raccordement 18, et le corps du premier bloc de raccordement 35 vient en butée contre la paroi latérale de la première rainures de raccordement 18 par l'intermédiaire du joint d'étanchéité 17.
Une sous-rainure de raccordement 1 étant formée dans la première coque de carter 11, et une sous-rainure de raccordement 2 étant formée dans la deuxième coque de carter 12. La première rainure de raccordement 18 est formée par la première sous-rainure de raccordement et la deuxième sous-rainure de raccordement ensemble, et le premier bloc de raccordement 35 étant mise en coïncidence avec la première rainure de raccordement 18. Lorsque les aubes directrices 3 sont montées, le premier bloc de connexion 35 est tout d'abord monté coulissant sur la paroi interne de la première sous-rainure de raccordement, puis la deuxième coque de carter 12 est déplacée, de telle sorte que la deuxième sous-rainure de raccordement 12 coïncide avec le premier bloc de raccordement 35, ce qui permet d'obtenir la fixation du premier bloc de raccordement 35.
Chaque aube directrice 3 est en outre raccordée fixement à un deuxième bloc de raccordement 36. Une pluralité de deuxièmes rainures de raccordement 21 sont formées sur la bague de guidage interne 2. Les deuxièmes blocs de raccordement 36 sont montés coulissant sur les parois internes des deuxièmes rainures de raccordement 21 selon une correspondance biunivoque, et le deuxième bloc de raccordement 36 monté coulissant sur la paroi interne de la deuxième rainure de raccordement 21 peut être fixé à la bague de guidage interne 2 par soudage ou par d'autres moyens.
Le principe de mise en œuvre de la quatrième forme de réalisation de la présente invention est le suivant : les aubes directrices 3 et la bague de guidage interne 2 sont commodément montées dans le carter de turbine 1 au moyen des corps de la première rainure de raccordement 18 et de la deuxième rainure de raccordement 21.
La forme de réalisation ci-dessus est uniquement une meilleure forme de réalisation de la présente invention, et ne limite aucunement la portée de protection de la présente invention, de sorte que des changements équivalents effectués selon la structure, la forme et le principe de la présente invention devraient être couverts par la portée de protection de la présente invention.

Claims (9)

  1. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion, dans lequel une bague de guidage interne (2) et une pluralité d'aubes directrices (3) sont montées sur le carter de turbine (1) ;
    le système de refroidissement comprend un échangeur de chaleur (5), une pompe électromagnétique (51), un joint d'expansion (52) et une tubulure de refroidissement (6) ;
    une cavité annulaire (13) est prévue dans le carter de turbine (1), la tubulure de refroidissement (6) est montée sur une paroi interne de la cavité annulaire (13) et répartie de manière périodique et uniforme dans une direction circonférentielle du carter de turbine (1), et la tubulure de refroidissement (6) est remplie de liquide de refroidissement ;
    une cavité de montage (14) est en outre prévue dans le carter de turbine (1), et la cavité de montage (14) communique avec la cavité annulaire (13) ; l'échangeur de chaleur (5), la pompe électromagnétique (51) et le joint d'expansion (52) sont tous montés dans la cavité de montage (14), et l'un des orifices de raccordement de la pompe électromagnétique (51) communique avec la tubulure de refroidissement (6) ; et
    une extrémité du joint d'expansion (52) communique avec un autre des orifices de raccordement de la pompe électromagnétique (51), l'autre extrémité du joint d'expansion (52) communique avec l'un des orifices de raccordement de l'échangeur de chaleur (5), et un autre des orifices de raccordement de l'échangeur de chaleur (5) communique avec la tubulure de refroidissement (6).
  2. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 1, dans lequel chaque aube directrice (3) est raccordée en correspondance avec deux tubes de raccordement verticaux (61) sur la tubulure de refroidissement (6), une cavité réceptrice (4) est formée dans chaque aube directrice (3), et les tubes de raccordement verticaux (61) communiquent tous les deux avec la cavité réceptrice (4) ; et le liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement (6) est capable de s'écouler dans la cavité de réception (4) à travers les deux tubes de raccordement verticaux (61).
  3. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 2, dans lequel la cavité réceptrice (4) comprend une première cavité de refroidissement (41), une deuxième cavité de refroidissement (42) et une troisième cavité de refroidissement (43) ; et pour les deux tubes de raccordement verticaux (61) correspondant à l'aube directrice (3), l'un des tubes de raccordement verticaux (61) communique avec la première cavité de refroidissement (41), et l'autre des tubes de refroidissement verticaux (61) communique avec la troisième cavité de refroidissement (43) ;
    des premiers canaux de circulation (31) et des deuxièmes canaux de circulation (32) sont prévus dans l'aube directrice (3), une extrémité de chaque premier canal de circulation (31) communique avec la première cavité de refroidissement (41), et l'autre extrémité de chaque premier canal de circulation (31) communique avec la deuxième cavité de refroidissement (42) ; et une extrémité de chaque deuxième canal de circulation (32) communique avec la deuxième cavité de refroidissement(42), et l'autre extrémité de chaque deuxième canal de circulation (32) communique avec la troisième cavité de refroidissement (43).
  4. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 2, dans lequel la cavité réceptrice (4) comprend une pluralité de quatrième cavités de refroidissement (44) et une pluralité de cinquièmes cavités de refroidissement (45), la pluralité de quatrième cavités de refroidissement (44) est située d'un même côté de l'aube directrice (3), et la pluralité de cavités de refroidissement (45) sont situées de l'autre côté de l'aube directrice (3) ; les deux tubes de raccordement verticaux (61) correspondant à l'aube directrice (3) communiquent avec deux des quatrièmes cavités de refroidissement (44), selon une correspondance biunivoque ;
    une pluralité de troisièmes canaux de circulation (33) sont en outre prévus dans l'aube directrice (3), une extrémité de chaque troisième canal de circulation (33) communique avec l'une des quatrièmes cavités de refroidissement (44), l'autre extrémité dudit troisième canal de circulation (33) communique avec l'une des cinquièmes cavités de refroidissement (45), et le liquide de refroidissement introduit dans l'aube directrice (3) peut passer successivement à travers les quatrièmes cavités de refroidissement (44), les cinquièmes cavités de refroidissement (45) et les troisièmes canaux de circulation (33).
  5. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 2, dans lequel la cavité réceptrice (4) comprend une première cavité de refroidissement (41), une deuxième cavité de refroidissement (42) et une troisième cavité de refroidissement (43) ; et pour les deux tubes de raccordement verticaux (61) correspondant à l'aube directrice (3), l'un des tubes de raccordement verticaux (61) communique avec la première cavité de refroidissement (41), et l'autre des tubes de refroidissement verticaux (61) communique avec la troisième cavité de refroidissement (43) ; et
    une pluralité de quatrièmes canaux de circulation (34) sont prévus dans l'aube directrice (3), la pluralité de quatrièmes canaux de circulation (34) étant répartis de manière uniforme le long de la circonférence de l'aube directrice (3), une extrémité de chaque quatrième canal de circulation (34) communique avec la deuxième cavité de refroidissement (42), l'autre extrémité d'une partie des quatrièmes canaux de circulation (34) communique avec la première cavité de refroidissement (41), et l'autre extrémité de l'autre partie des quatrièmes canaux de circulation (34) communique avec la troisième cavité de refroidissement (43).
  6. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 1, dans lequel les aubes directrices (3) sont réparties de manière uniforme dans la direction circonférentielle de la bague de guidage interne (2), une pluralité de rainures de montage sont prévues sur la surface circonférentielle interne du carter de turbine (1), les aubes directrices (3) sont emboîtées dans les rainures de montage (16) selon une correspondance biunivoque, et la bague de guidage interne (2) et les aubes directrices (3) sont montées dans le carter de turbine (1) selon un mode de montage à froid.
  7. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 1, dans lequel une pluralité de premières rainures de raccordement (18) sont prévues dans une paroi interne du carter de turbine (1), chaque aube directrice (3) est raccordée fixement à l'un d'une pluralité de premiers blocs de raccordement (35), et les premiers blocs de raccordement (35) sont montés sur les parois internes des premières rainures de raccordement (18) selon une correspondance biunivoque ; chaque aube directrice (3) est en outre raccordée fixement à l'un d'une pluralité de deuxièmes blocs de raccordement (36), une pluralité de deuxième rainures de raccordement (21) sont formées dans la bague de guidage interne (2), et les deuxièmes blocs de raccordement (36) sont montés sur les parois internes des deuxièmes rainures de raccordement (21) selon une correspondance biunivoque.
  8. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 6 ou 7, dans lequel une pluralité de joints d'étanchéité (17) sont montés sur le carter de turbine (1) en correspondance des aubes directrices (3), et les joints d'étanchéité (17) butent contre les aubes directrices (3).
  9. Système de refroidissement intégré pour carter de turbine et aubes directrices d'un moteur d'avion selon la revendication 1, dans lequel le liquide de refroidissement dans la tubulure de refroidissement (6) est un métal ou un alliage liquide à température normale.
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