WO2018211222A1 - Procédé de régulation de la température interne des aubes mobiles, roue à aubes pour une turbine d'une turbomachine, turbine et turbomachine associées - Google Patents

Procédé de régulation de la température interne des aubes mobiles, roue à aubes pour une turbine d'une turbomachine, turbine et turbomachine associées Download PDF

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WO2018211222A1
WO2018211222A1 PCT/FR2018/051187 FR2018051187W WO2018211222A1 WO 2018211222 A1 WO2018211222 A1 WO 2018211222A1 FR 2018051187 W FR2018051187 W FR 2018051187W WO 2018211222 A1 WO2018211222 A1 WO 2018211222A1
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WO
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cooling
blade
cavity
impeller
intrados
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Application number
PCT/FR2018/051187
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Thomas Michel FLAMME
Romain Pierre CARIOU
Sylvain Paquin
Adrien Bernard Vincent ROLLINGER
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Safran
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F05D2240/81—Cooled platforms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to the general field of turbine blades and more particularly to the cooling of high pressure turbine blades of a turbomachine.
  • Turbomachines generally comprise a high pressure turbine mounted at the outlet of a combustion chamber. This high pressure turbine uses blades which are attached to the rotating shaft of the turbine. Hot combustion gases from the combustion chamber impact the turbine blades as they pass through the turbine section, causing the vanes and the shaft to which they are attached to rotate.
  • a turbomachine will comprise several rows of vanes mounted on the rotary shaft, as well as several rows of stationary vanes. The rows of rotating and stationary blades alternate with each other.
  • Hot combustion gases that have passed through a row of stationary vanes then impact a next row of rotating vanes.
  • the stationary blade array redirects the combustion gases before they reach the next row of rotating vanes.
  • the so-called mobile rotating blades and the stationary vanes are subjected to an extremely restrictive operating environment.
  • the blades experience significant temperature rises and the passage of extremely hot combustion gases at high speeds.
  • the cooling circuits are fed with a fluid, such as compressed air, which is colder than the combustion gases. Compressed air travels through the cooling circuits inside the vanes to help cool them, and the coolant usually comes out of the vanes through multiple cooling holes formed on the outer surface of the blades.
  • FIGS. 1A and 1B respectively show a perspective view of a conventional moving blade 1 and a typical geometry of a cooling circuit 2 of this blade 1.
  • the moving blade 1 comprises a base 3, also called a blade attachment, from which extends a blade body 4.
  • the body 4 comprises a first end 5, called a base, integral with the base 3 via a platform 30, a second free end 6, also called the blade tip, opposite the base 5, a leading edge 7 and a the trailing edge 8 opposite the leading edge 7.
  • the body 4 of the moving blade 1 comprises bores 9 made on the leading edge 7, along the free end 6 and in the body 4, as well as slots 10 distributed along the trailing edge 8.
  • the cooling circuit 2 comprises independent rectilinear cavities 11, and a coil 12 formed of rectilinear cavities 13 each connected at one end to a first rectilinear cavity 13 via a junction cavity 14 and at a second end, distinct from the first end, to a second rectilinear cavity distinct from the first rectilinear cavity via another junction cavity 14.
  • the shape and the number of the cavities 13 and 14 as well as the position of the bores 9 and the geometry of the slots 10 on the trailing edge 8 are generally optimized to maximize the thermal efficiency in the areas identified as sensitive following engine tests, fleet returns or thermomechanical analyzes.
  • the cavities 13 and 14 are often equipped with disrupters in order to increase heat exchange.
  • trombone cavity circuits have the advantage of maximizing the work of the cooling air through the cooling circuit, they nevertheless cause a significant heating of the cooling air which results in lowering the thermal efficiency of the holes 9 in the body 4 located at the end of the trombone.
  • configurations with direct feed cavities on the leading edge and the trailing edge do not provide an effective response to the high temperature levels typically seen at the blade tip.
  • the different cavities are separated from the vein carrying the flow of the gas stream from the combustion chamber by a wall of varying thickness depending on the areas of the blade. Given the constraints on the flow rate allocated to the cooling of the blades and the observed increase in the vein air temperatures, it is not possible to correctly cool the blade with a cooling circuit of this type.
  • Figure 2 shows an example of this type of advanced cooling circuit requiring the construction and assembly of three cores having separate air supplies.
  • This example is typical of advanced cores in that it comprises a first and second central cavities 21 and 22 cold insulated hot gases by the outer radial cavities 23 thin.
  • the first central cavity 21 feeds a leading edge cavity 24 and the second central cavity 22 supplies a cavity in a bath 25 dedicated to the specific cooling of the head of the blade, that is to say of the free end of dawn.
  • the disadvantage of this type of cooling circuit is the cooling efficiency of the fine external cavities 23: the external radial cavities 23 strongly isolate the core of the vane where the central cavities 21 and 22 extend which remain very cold, while the outer skin formed by the intrados wall and the extrados wall of the blade remains relatively hot, as shown in Figure 3B.
  • FIGS. 3A and 3B respectively show the temperatures of the different zones of the blade for a conventional cooling circuit 2 (FIG. 3A) and an advanced cooling circuit 20 (FIG. 3B).
  • the gray levels correspond to the temperature variations.
  • the darkest gray corresponds to the coldest temperature and the lightest gray to the highest temperature seen by dawn.
  • an advanced cooling circuit such as a cooling circuit 20 is colder if one looks at the average temperature but has more temperature difference between the colder zone and the colder zone. the hottest zone for a conventional circuit 2 of a blade 1 which has a warmer average temperature but less temperature difference.
  • the hot walls will eventually work in compression. In this case, the heart of dawn will carry more than the mass of the dawn above, which is of no interest.
  • the hot metal will be "soft” and will expand while the colder metal will be “stiff” and contract.
  • the hot-cold difference becomes too great, the constraints related to dilations / contractions of a hot region to a cold region will be added to the centrifugal forces, so that overall the piece will have to undergo the centrifugal force directly. proportional to its mass and expansion forces, therefore an additional force of thermal origin that must be limited or suppressed.
  • a turbine blade comprising a body having a base intended to be secured to the rotation shaft of the turbine and a free end opposite to the base, and a cooling circuit comprising a first trombone circuit powered by first orifices. supplying and feeding orifices arranged on the leading edge and a second trombone circuit powered by second supply ports and supplying orifices arranged on the trailing edge.
  • the blade further comprises a third circuit powered by a third supply port distinct from the first and second supply ports and feeding directly, that is to say without passing through a trombone circuit, the free end of the 'dawn.
  • the third circuit includes an insulating coating on its internal walls fluid to keep the air as cold as possible to the blade tip.
  • this blade with a central cavity, forming the third circuit, isolated from other circuits keeps very cold air to cool the free end of the blade only.
  • This configuration generates significant temperature differences between the heart of the blade and the intrados and extrados walls of the dawn.
  • the aim of the invention is to propose a method for regulating the internal temperature of the blades of a turbine blade wheel having an improved thermal efficiency level compared to the state of the art and limiting the differences in temperature. in the dawn.
  • An object of the invention provides a method for regulating the internal temperature of the blades of a turbine blade turbine wheel, the impeller comprising a cooling gas supply circuit and a plurality of of blades, each blade having a lower surface and an extrados wall extending between a leading edge and a trailing edge of the blade, the lower and upper walls of each blade forming a hollow body comprising a cooling assembly dawn comprising cooling cavities traversed by cooling gas flows and defined by first partitions extending between the intrados wall and the extrados wall and second partitions extending between two first partitions.
  • the cooling assembly of each blade of the impeller further comprises at least one cavity for regulating the internal temperature separated from the intrados and extrados walls, the process comprising a supply of said at least one control cavity by a cooling gas flow whose temperature at the inlet of the control cavity is greater than the lowest temperature of the cooling gas flows supplying the cooling cavities of the cooling assembly.
  • the control method makes it possible to control, in particular to limit, the temperature difference between the cold core of the blade and the hot metal walls of the blade such as the intrados and extrados walls, via the use of a flow gaseous having a temperature greater than the initial temperature of the cooling gas stream, that is to say the inlet temperature of the gas stream injected into the cooling circuit formed by the cooling cavities.
  • the control method according to the invention makes it possible, on the one hand, to modulate the temperature of the first or second partitions of the blading via the circulation of heated gas through a well-chosen geometry, on the other hand, to reduce the -Internal constraints of the circuit by limiting the differential expansion of the metal, but also to reduce the mechanical forces of the blade by softening the structure, and finally to improve the cooling of the hot walls of the blading, including the intrados walls and upper surface.
  • said at least one regulation cavity of each blade is fed by the output flow of a cooling circuit of the paddles of the paddle wheel, said gas supply circuit of cooling of the impeller corresponding to the outlet of the cooling circuit of the platforms of the blades of the impeller, and the control cavity being independent of the cooling cavities of the blade.
  • the platforms of the blades can be realized using a forced convection circuit mounted inside the platforms.
  • the coupling of the control cavity at the outlet of a cooling circuit of a platform of the blade can make it possible to make the additional expense of cooling air dedicated to the platform profitable while improving the mechanical characteristics of the dawn. thanks to warming of the dawn core via the control cavity of the cooling circuit of the blade.
  • said at least one regulating cavity of each vane is supplied by said circuit for supplying cooling gas to the impeller via a cooling cavity.
  • the control method thus makes it possible to control the difference in temperature between the cold core of the blade and the hot metal walls of the blade such as the intrados and extrados walls, via the use or reuse of the gases heated through the internal cooling cavities of the vane to heat at least one partition.
  • Another object of the invention proposes a turbine engine impeller comprising a cooling gas supply circuit and a plurality of vanes, each vane comprising a lower surface and an extrados wall extending between a watertight edge. etching and a trailing edge of the dawn, the intrados and extrados walls of each blade forming a hollow body comprising a cooling assembly of the blade having cooling cavities defined by first partitions extending between the intrados wall and the upper surface of the blade and the second partitions extending between two first partitions.
  • the cooling assembly of each blade of the impeller further comprises at least one cavity for regulating the internal temperature of the blade separated from the intrados and extrados walls, and said at least one a control cavity is coupled to the coolant gas supply circuit of the impeller via a cooling cavity.
  • said at least one control cavity extends in the thickness of a first or second partition.
  • each blade makes it possible to limit internal temperature differences by reusing the hot gases of the internal circuit to heat a first or second partition before classically discharging them outside the blade via bores.
  • the gaseous flow that has a temperature greater than the minimum temperature of the cooling flow can circulate, within a partition, between the cooling cavities to raise the temperature of the partition through which it passes and thus reduce the temperature difference between the partitions in the center of the dawn and the peripheral walls of dawn.
  • the warming of the partition through which the flow of heated air circulates allows the partition to expand more than if it were not heated by the heated air flow which reduces the stresses due to the difference in the air flow. lengthening between the heart of the dawn and the walls on the periphery of the dawn such as the intrados and extrados walls.
  • a cavity of the cooling circuit such as a regulation cavity, in a partition, in particular a second partition, extending between a first cooling cavity in contact with the intrados wall and a second cavity cooling in contact with the extrados wall reduces the passage section of the air in the peripheral cavities and thus increase the exchange with the hot walls.
  • the rate of flow of the flow through the section of the cooling circuit formed by the control cavity extending into the partition then increases, which increases the heat exchange with the hot wall, and therefore lowers its temperature.
  • the regulation cavity thus makes it possible to heat the metal in the heart of the blade, and moreover, by its mere presence, it reduces the air sections around it, thus contributing to the decrease in temperature of the elements. hot walls at the same time. Overall, the metal at the heart is warmer and the metal at the wall is colder: the temperature differences are minimized.
  • Another object of the invention proposes a turbine engine impeller comprising a cooling gas supply circuit and a plurality of vanes, each vane comprising a lower surface and an extrados wall extending between a watertight edge.
  • each blade etching and a trailing edge of the dawn, the intrados and extrados walls of each blade forming a hollow body comprising a cooling assembly of the blade having cooling cavities defined by first partitions extending between the intrados wall and the upper surface of the blade and the second partitions extending between two first partitions.
  • the cooling assembly of each blade of the impeller further comprises at least one cavity for regulating the internal temperature of the blade separated from the intrados and extrados walls, and said at least one a control cavity being coupled to the coolant gas supply circuit of the impeller, the cooling gas supply circuit corresponding to the outlet of the cooling circuit of the paddles of the impeller, the cavity regulator being independent of the cooling cavities of the blade.
  • said at least one control cavity extends in the thickness of a first or second partition.
  • Another object of the invention proposes a high pressure turbine of a turbomachine of an aircraft comprising a paddle wheel as defined above.
  • Yet another object of the invention provides a turbomachine of an aircraft comprising a high pressure turbine as defined above.
  • FIGS. 1A and 1B already described, respectively show a perspective view of a conventional moving blade and a typical geometry of a cooling circuit of the blade of FIG. 1A;
  • FIG. 2 already described, shows schematically a perspective view of an example of an advanced cooling circuit according to the state of the art
  • FIGS. 3A and 3B already described, represent the temperature variations of the different zones of the blade respectively for a conventional cooling circuit and for an advanced cooling circuit;
  • FIG. 4 already described, presents a graph of the evolution of the mechanical strength of the metal as a function of the temperature of the metal;
  • FIG. 5 shows a sectional view of a turbine blade according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 6A, 6B and 6C show three sectional views of a turbine blade according to a second embodiment of the invention respectively in the middle, near the base, and near the free end of the dawn;
  • FIG. 7A and 7B show two sectional views of a turbine blade according to a third and fourth embodiments.
  • Figure 5 is shown a sectional view of a turbine blade 100 of a turbine according to a first embodiment of the invention.
  • the outer shape of the moving blade 100 is similar to that of the blade 1 already described in FIG. 1.
  • the moving blade 100 comprises a base from which extends a blade body 102.
  • the body 102 comprises a first end, called base, integral with the base, a second free end opposite the base, a leading edge 104 and a trailing edge 106 opposite the leading edge 104.
  • the body 102 of the moving blade 100 may comprise bores, as well as slots distributed along the trailing edge 106.
  • the body 102 of the moving blade 100 furthermore has an intrados wall 108 and an extrados wall 110 each extending between the leading edge 104 and the trailing edge 106.
  • transverse partitions 112, 114, 116, 118, 120, 122 extend between the intrados wall 108 and the extrados wall 110, and two longitudinal partitions 124 and 126 s 'each extend between two transverse partitions.
  • the six longitudinal partitions 112, 114, 116, 118, 120, 122 are arranged successively between the leading edge 104 and the trailing edge 106.
  • the first longitudinal partition 124 extends between the first transverse partition 112 and the second partition.
  • the second longitudinal partition 126 extends between the third transverse partition 116 and the fourth transverse partition 118.
  • the transverse partitions 112 to 122 and the longitudinal partitions 124 and 126 define cavities 128 to 144 of a cooling assembly of the blade 100.
  • the first transverse septum 112 forms with the leading edge 104 a leading edge cavity 128. More exactly, the leading edge cavity 128 is formed from the first transverse septum 112 and the lower and lower wall portions. extrados 108 and 110 extending from the leading edge 104 to the first transverse partition 112. A first extrados cavity 130 is then formed by the extrados wall 110, the first and second transverse partitions 112 and 114 and the first partition longitudinal 124. A first intrados cavity 132 is formed by the intrados wall 108, the first and second transverse partitions 112 and 114 and the first longitudinal partition 124. A first transverse cavity 134 is formed by the second and third transverse partitions 114 and 116 and the intrados and extrados walls 108 and 110. A
  • a second extrados cavity 136 is formed by the extrados wall 110, the third and fourth transverse partitions 116 and 118 and the second longitudinal partition 126.
  • a second intrados cavity 138 is formed by the intrados wall 108, the third and fourth transverse partitions 116 and 118 and the second longitudinal partition 126.
  • a second transverse cavity 140 is formed by the fourth and fifth transverse partitions 118 and 120 and the intrados and extrados walls 108 and 110, and a third transverse cavity 142 is formed by the fifth and sixth transverse partitions. 120 and 122 and the intrados and extrados walls 108 and 110.
  • a trailing edge cavity 144 is formed from the sixth transverse partition 144 and the intrados and extrados wall portions 108 and 110 extending from the trailing edge 106 to the sixth transverse partition 122.
  • the moving blade further comprises a regulating cavity 150 formed in the thickness of the second longitudinal partition 126.
  • the body 102 of the moving blade 100 further comprises a first cooling circuit describing a shape of a trombone or coil.
  • the first cooling circuit is formed by the connection, in the flow direction of a first flow of cooling gas, of the first intrados cavity 132. with the regulating cavity 150 and the third transverse cavity 142.
  • the first intrados cavity 132 is supplied with a first flow of cooling gas from an inlet made in the base of the vane 100 so that the first cooling gas stream present an upward flow direction in the first intrados cavity 132, that is to say flowing from the base to the free end of the blade 100.
  • the leading edge cavity 128 is supplied with cooling air by the first extrados cavity 130 via an impact device, the first extrados cavity 130 making it possible to cool the extrados part of the moving blade 100 by convection.
  • the leading edge cavity 128 and the first extrados cavity 130 form a cooling circuit of the leading edge distinct from the first cooling circuit.
  • the first intrados cavity 132 of the first cooling circuit protects the first extrados cavity 130 from too much heating in order to have a reserve of fresh air to impact in the leading edge cavity 128.
  • the first intrados cavity 132 is designed to maximize heating of the air passing through it.
  • an elongated turnover connecting the first intrados cavity 132 to the regulation cavity 150 makes it possible to maximize the area of contact with the wall at the top of the blade, that is to say at the free end of dawn, usually very hot to warm up even more the first flow of cooling gas before it flows through the regulation cavity 150.
  • the first flow of cooling gas then enters the control cavity 150 in a direction of downward flow, that is to say from the free end of the blade to the base.
  • the regulation cavity 150 extends at the heart of the blade 100.
  • the regulation cavity 150 thus makes it possible to heat the surrounding metal, that is to say in the embodiment illustrated in FIG. 5 with the metal of the second longitudinal partition 126, by exchanging with the first flow of cooling gas preheated by the thermodynamic interaction in the first intrados cavity 132.
  • the temperature difference between the metal at heart of the blade 100, such as that of the second longitudinal partition 126, and the metal on the intrados and extrados walls 108 and 110 of the blade 100 is decreased, and their differential elongation. The constraints are therefore less important.
  • the first flow of cooling gas is then conveyed from the control cavity 150 to the third transverse cavity 142 by means of a curved connection.
  • the first flow of cooling gas travels the third transverse cavity 142 in an upward direction.
  • the third transverse cavity 142 communicates with holes made in the intrados wall 108 which make it possible to evacuate the air from the first cooling gas flow of the third transverse cavity 142 by generating a cooling film, or "film-cooling" in English, which protects the trailing edge cavity 144.
  • the air leaving the third transverse cavity 142 is certainly heated with respect to the temperature of the first cooling gas stream supplying the first intrados cavity 132, but the temperature remains well below the temperature of the air flow circulating in the flow duct and impacting the intrados wall 108 of the blade 100, which thus makes it possible to act as a protective film for the trailing edge cavity 144.
  • the control cavity 150 also makes it possible to provide via its partitions, that is to say via the second longitudinal partition 126, a central metal mass, acting as a beam, in order to support a part of the centrifugal forces.
  • the configuration of the first embodiment of the blade 100 illustrated in FIG. 5 thus makes it possible both to relieve the orthoradial forces by reducing the differences in temperature, and to take up part of the radial forces.
  • the body 102 of the blade 100 further comprises a second cooling circuit describing a serpentine shape.
  • the second cooling circuit is formed by connecting, in the flow direction of a second flow of cooling gas, the second transverse cavity 140 with the second extrados cavity 136 and the first transverse cavity 134.
  • the intrados wall portion 108 forming the first transverse cavity 134 is pierced to evacuate the second flow of cooling gas from the second cooling circuit outside the blade 100. These holes serve to protect the second intrados cavity 138 by " film-cooling ".
  • the second transverse cavity 140 and the first transverse cavity 134 which cut the central skeleton of the blade 100 and soften the structure.
  • the second flow of cooling gas travels the second transverse cavity 140 and the first transverse cavity 134 in the ascending direction, that is to say from the base of the blade 100 towards its free end.
  • the second flow of cooling gas flows in a downward direction, that is to say from the free end of the blade to the base.
  • This downward circulation plates the second flow of cooling gas against the extrados wall portion 110 forming the second extrados cavity 136 and thus, on the one hand, maximizes the cooling of the hot extrados wall 110 and, on the other hand, minimizes the interaction with the second longitudinal partition 126 at the heart of the blade 100 and heated by the control cavity 150 which passes through it.
  • the second intrados cavity 138 feeds a cavity, not shown, said bath tub at the free end of the blade 100 while cooling a portion of the intrados wall 108 of the blade 100.
  • the second intrados cavity 138 is fed by a third flow of cooling gas in a direction of upward movement, that is to say circulating from the base of the blade 100 to its free end.
  • the third flow of coolant gas is distinct from the first and second streams cooling gas, but can be fed by a common supply to the trailing edge cavity 144 or by a specifically dedicated supply.
  • the second intrados cavity 138 is thus placed to maximize cooling of the hot intrados wall 108 by plating the third cooling gas stream against the intrados wall portion 108 forming the second intrados cavity 138, while minimizing the interaction of the third flow of cooling gas with the second longitudinal partition 126 traversed by the control cavity 150.
  • FIGS. 6A, 6B and 6C show three sectional views of a turbine blade 700 according to a second embodiment of the invention.
  • the cutting planes of the three views are parallel to each other and orthogonal to a direction passing through the free end and the base of the blade 700.
  • the sectional plane of Figure 6A intersects the blade 700 approximately halfway between the free end and the base of the blade 700.
  • the sectional plane of Figure 6B intersects the blade 700 around the base of the blade 700.
  • the sectional plane of Figure 6C cuts the dawn 700 near the free end of the dawn 700.
  • the second embodiment differs from the first embodiment illustrated in FIG. 5 in that it does not take advantage of the heating of the cooling gas in cavities placed upstream of the regulation cavity 150, but in that it takes advantage of the heated air in a cooling circuit of the platform of the blade which is injected into the regulation cavity 150 in a direction of upward movement, that is to say from the base to the free end from dawn 700.
  • the transverse partitions 112 to 122 and the longitudinal partitions 124 and 126 are identical to that of the first embodiment illustrated in FIG. 5 except at the ends of the blade, that is to say at the base of the blade as shown in Figure 6B and the free end of the blade as shown in Figure 6C.
  • the cooling circuits differ from the first embodiment.
  • leading edge cavity 128 is supplied with cooling air by the first intrados cavity 132 via an impact device, the first extrados cavity 130 for cooling the intrados portion of the mobile dawn 100 by convection.
  • the leading edge cavity 128 and the first intrados cavity 132 form a leading edge cooling circuit separate from other cooling circuits.
  • the body 102 of the blade 700 comprises a coil-shaped cooling circuit.
  • the cooling circuit is formed by the connection, in the flow direction of a flow of cooling gas, of the second intrados cavity 138, the first extrados cavity 130, the first transverse cavity 134, the second extrados cavity. 136 and the second transverse cavity 140.
  • the regulating cavity 150 extending into the second longitudinal partition 126 is fed, according to an upward flow, that is to say from the base towards the free end of the blade 700, by previously heated air via a cooling circuit 160 of the platform.
  • the heated air from the cooling circuit of the platform is injected into the regulation cavity 150 and thus heats the second longitudinal partition 126 before opening into the free end of the blade 700 in a head cavity 170 provided with bores. which evacuates the air around the blade tip, that is to say around the free end of the blade 700 to participate in cooling thereof.
  • a head cavity 170 at the free end of the blade 700 makes it possible to reduce the cross section at the top of the other cavities of the cooling circuit, which makes it possible to increase the heat exchanges and therefore the cooling at the same time.
  • free end of the blade 700 mobile which is an area traditionally difficult to cool because the air flowing in the cooling cavities is heated and reduced flow because the majority was previously discharged via holes in the blade.
  • the emission of hot air at the head of the blade also makes it possible to emit into the bath to better "fill” this last and thus better to obstruct the air of vein wanting to penetrate.
  • the dawn peak is often "sunken”.
  • a low wall around the profile but the interior is deeper. This is called the bathtub. Inside there are large openings which serve to cool the bathtub and also to evacuate any debris that may be in the cooling circuits.
  • the bathtub also has a significant impact on the performance of dawn because it prevents vein air from "jumping" over dawn to pass from the intrados to the extrados from above.
  • injecting coolant fluid either into the bathtub or via intrados holes at the top of the dawn makes it possible to create a fluid obstacle that helps the bathtub to perform its role.
  • the trailing edge cavity 144 is supplied with cooling air by the third transverse cavity 142 by calibration in a manner similar to the impact leading edge.
  • Figures 7A and 7B show two sectional views of a turbine blade according to a third and fourth embodiment.
  • the blade 800 comprises a cooling circuit comprising two regulation cavities 152 and 154 instead of one, formed respectively in the thickness of the third transverse partition 116 and in the second embodiment. thickness of the fourth transverse partition 118, at the junction with the second longitudinal partition 126.
  • blade 900 differs from blade 100 of the first embodiment illustrated in Fig. 5 in that it does not comprise a second longitudinal partition 126 extending between third and fourth transverse partitions 116 and 118 but two second longitudinal partitions 926 and 928 extending between the third and fourth transverse partitions 116 and 118 and forming between them a control cavity 150.
  • turbulence promoters are suitably placed in the cavities, the first intrados cavity 132 for the first embodiment and the cavities of the cooling circuit of the platform for the second embodiment, to increase heating of the air.
  • many turbulence promoters are also disposed in the regulation cavity 150 to promote the exchange of heat between the transverse and longitudinal metal partitions and the hot air circulating in the control cavity 150 .
  • the blades described in FIGS. 5 to 7B may be manufactured by using insert molds or additive manufacturing.
  • the invention is not intended for high pressure turbine blades of a turbomachine but for any turbine blade needing to be cooled.
  • the invention thus provides a turbine cooling circuit architecture of a turbine having a level of thermal efficiency improved over the state of the art and limiting the temperature differences within the blade.

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Abstract

Un procédé de régulation de la température interne des aubes d'une roue à aubes comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes (100) comportant chacune une paroi intrados (108) et une paroi extrados (110) formant un corps (102) creux comprenant un ensemble de refroidissement doté de cavités de refroidissement (128 à 144) définies par des premières cloisons (112 à 122) s'étendant entre les parois intrados et extrados (108 et 110) et des secondes cloisons (124 et 126) s'étendant entre deux premières cloisons (112 et 114, 116 et 118).L'ensemble de refroidissement de chaque aube (100) comprend en outre au moins une cavité de régulation (150) de la température interne de l'aube (100) séparée des parois intrados et extrados (108 et 110), le procédé comprenant une alimentation de ladite au moins une cavité de régulation (150) par un flux de gaz de refroidissement dont la température en entrée de la cavité de régulation (150) est supérieure à la température la plus basse des flux de gaz de refroidissement alimentant les cavités de refroidissement (128 à 144).

Description

PROCÉDÉ DE RÉGULATION DE LA TEMPÉRATURE INTERNE DES AUBES MOBILES, ROUE À AUBES POUR UNE TURBINE D'UNE TURBOMACHINE, TURBINE ET TURBOMACHINE ASSOCIÉES
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général des aubes de turbine et plus particulièrement au refroidissement des aubes de turbine haute pression d'une turbomachine.
Les turbomachines comprennent généralement une turbine haute pression montée en sortie d'une chambre de combustion. Cette turbine haute pression utilise des aubes qui sont fixées à l'arbre rotatif de la turbine. Des gaz de combustion chauds issues de la chambre de combustion impactent les aubes de turbine lorsqu'ils traversent la section de turbine, ce qui provoque la rotation des aubes et de l'arbre auquel elles sont attachées. Typiquement, une turbomachine comprendra plusieurs rangées d'aubes montées sur l'arbre rotatif, ainsi que plusieurs rangées d'aubes stationnaires. Les rangées d'aubes tournantes et stationnaires alternent entre elles.
Les gaz de combustion chauds qui sont passés par une rangée d'aubes stationnaires impactent ensuite une rangée suivante d'aubes tournantes. La rangée d'aubes stationnaires réoriente les gaz de combustion avant qu'ils n'atteignent la rangée suivante d'aubes tournantes.
Dans une turbine haute pression, les aubes tournantes, dites aussi mobiles, et les aubes stationnaires sont soumises à un environnement de fonctionnement extrêmement contraignant. Les aubes subissent des élévations de température importantes et le passage de gaz de combustion extrêmement chauds à des vitesses élevées. Pour aider aussi bien les aubes mobiles que les aubes stationnaires à l'intérieur de la section de turbine à faire face à l'environnement de fonctionnement sévère, il est commun de former des circuits de refroidissement à l'intérieur des aubes elles-mêmes. Les circuits de refroidissement sont alimentés par un fluide, tel que de l'air comprimé, plus froid que les gaz de combustion. L'air comprimé se déplace à travers les circuits de refroidissement à l'intérieur des aubes pour aider à refroidir ces dernières, et le fluide de refroidissement sort alors habituellement des aubes par des trous de refroidissement multiples formés sur la surface extérieure des aubes.
Les besoins accrus en performances et l'évolution des réglementations aéronautiques poussent les motoristes à concevoir des moteurs de plus petite taille fonctionnant dans des environnements dont les conditions sont toujours plus sévères en termes de température, de pression, de vitesse de rotation, d'émission, etc. Ceci induit la nécessité de définir des aubes de turbine haute pression pouvant résister à ce type de sollicitations.
Les améliorations observées sur les matériaux et revêtements constituant les aubes ne permettent pas, à elles seules, de compenser évolution rapide des températures de veine en amont de la turbine haute pression. Les concepteurs doivent alors s'orienter vers des circuits de refroidissement présentant des niveaux d'efficacité thermique plus élevés que les circuits classiques aujourd'hui utilisés sur la plupart des moteurs utilisant par exemple des cavités simples perturbées ou des cavités trombone, c'est-à-dire des cavités formant un circuit en forme de serpentin.
Les figures 1A et 1B présentent respectivement une vue en perspective d'une aube mobile 1 classique et une géométrie type d'un circuit de refroidissement 2 de cette aube 1.
Comme illustré sur la figure 1A, l'aube mobile 1 comprend une embase 3, aussi appelée attache de l'aube, depuis laquelle s'étend un corps 4 d'aube. Le corps 4 comprend une première extrémité 5, nommée base, solidaire de l'embase 3 via une plateforme 30, une seconde extrémité 6 libre, aussi nommée sommet d'aube, opposée à la base 5, un bord d'attaque 7 et un bord de fuite 8 opposé au bord d'attaque 7. Le corps 4 de l'aube mobile 1 comprend des perçages 9 réalisés sur le bord d'attaque 7, le long de l'extrémité libre 6 et dans le corps 4, ainsi que des fentes 10 réparties le long du bord de fuite 8.
Comme illustré sur la figure 1B, le circuit de refroidissement 2 comprend des cavités rectilignes 11 indépendantes, et un serpentin 12 formé de cavités rectilignes 13 reliées chacune à une première extrémité à une première cavité rectiligne 13 via une cavité de jonction 14 et à une seconde extrémité, distincte de la première extrémité, à une seconde cavité rectiligne distincte de la première cavité rectiligne via une autre cavité de jonction 14.
La forme et le nombre des cavités 13 et 14 ainsi que la position des perçages 9 et la géométrie des fentes 10 sur le bord de fuite 8 sont généralement optimisés pour maximiser l'efficacité thermique dans les zones identifiées comme sensibles suite à des essais moteurs, des retours de flotte ou des analyses thermomécaniques. Les cavités 13 et 14 sont souvent munies de perturbateurs afin d'augmenter les échanges thermiques. On constate usuellement une seule rangée de cavité 13 et 14 dans l'épaisseur du profil, c'est-à-dire dans la direction s'étendant entre la paroi intrados et la paroi extrados de l'aube 1 et orthogonale à la direction s'étendant entre le bord de fuite 8 et le bord d'attaque 7.
Toutefois, cette technologie présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, bien que les circuits à cavités trombone présentent l'avantage de maximiser le travail de l'air de refroidissement au travers du circuit de refroidissement, ils entraînent cependant un échauffement important de l'air de refroidissement qui se traduit par une baisse de l'efficacité thermique des perçages 9 dans le corps 4 situés en fin de trombone. De la même façon, des configurations avec des cavités à alimentation directe sur le bord d'attaque et le bord de fuite ne permettent pas d'apporter une réponse efficace aux niveaux de températures élevés habituellement observés en sommet d'aube.
Ensuite, les différentes cavités ne sont séparées de la veine acheminant l'écoulement du flux gazeux issu de la chambre de combustion que par une paroi d'épaisseur variable en fonction des zones de l'aube. Compte tenu des contraintes sur le débit alloué au refroidissement des aubages et de l'augmentation observée sur les températures d'air de veine, il n'est pas possible de refroidir correctement l'aube avec un circuit de refroidissement de ce type.
En outre, la tendance des motoristes à augmenter les températures de veine en entrée de la turbine haute pression contraint les concepteurs à optimiser le refroidissement de l'aube. Les technologies classiques ne sont plus à même d'assurer un refroidissement efficace sans augmenter significativement le débit d'air dans le circuit de refroidissement de l'aube et pénaliser les performances moteur. Les circuits de refroidissement dits « avancés » sont ainsi indispensables pour définir une aube mobile compatible avec les exigences de performance moteur et de durée de vie des pièces.
La figure 2 présente un exemple de ce type de circuit de refroidissement avancé 20 nécessitant la réalisation et l'assemblage de trois noyaux ayant des alimentations en air distinctes. Cet exemple est typique des noyaux avancés en ce qu'il comporte une première et une seconde cavités centrales 21 et 22 froides isolées des gaz chauds par les cavités radiales externes 23 fines. La première cavité centrale 21 alimente une cavité de bord d'attaque 24 et la seconde cavité centrale 22 alimente une cavité sous baignoire 25 dédiée au refroidissement spécifique de la tête de l'aube, c'est-à-dire de l'extrémité libre de l'aube.
L'inconvénient de ce type de circuit de refroidissement est l'efficacité du refroidissement des cavités externes 23 fines : les cavités radiale externes 23 isolent fortement le cœur de l'aubage où s'étendent les cavités centrales 21 et 22 qui restent très froides, tandis que la peau extérieure formée par la paroi intrados et la paroi extrados de l'aube reste relativement chaude, comme cela est illustré sur la figure 3B.
Les figures 3 A et 3B représentent respectivement les températures des différentes zones de l'aube pour un circuit classique de refroidissement 2 (figure 3A) et un circuit de refroidissement avancé 20 (figure 3B). Sur les figures 3A et 3B les niveaux de gris correspondent aux variations de températures. Le gris le plus foncé correspond à la température la plus froide et le gris le plus clair à la température la plus élevée vue par l'aube. Comme cela apparaît sur les figures 3A et 3B, un circuit de refroidissement avancé tel qu'un circuit de refroidissement 20 est plus froid si l'on regarde la température moyenne mais présente plus d'écart de température entre la zone la plus froide et la zone la plus chaude que pour un circuit classique 2 d'une aube 1 qui présente une température moyenne plus chaude mais moins d'écart de température.
Or, ces différences de températures sont très préjudiciables pour la durée de vie de l'aube. En effet une différence de température engendre une différence d'allongement lors de la dilatation en fonctionnement et donc des contraintes aux zones de jonction entre cloisons chaudes et froides quasi-parallèles.
De plus, si on augmente fortement l'écart de température dans une aube mobile, les parois chaudes finiront par travailler en compression. Dans ce cas, le cœur de l'aube va porter plus que la masse de l'aube au- dessus, ce qui n'a pas d'intérêt. En simplifiant l'explication, le métal chaud sera « souple » et se dilatera tandis que le métal plus froid sera « raide » et se contractera. Lorsque la pièce est soumise à la force centrifuge, la partie froide et raide transmettra plus d'effort que la partie chaude et souple. Mais si la différence chaud-froid devient trop importante, les contraintes liées aux dilatations/contractions d'une région chaude vers une région froide viendront s'ajouter aux contraintes centrifuges, de telle sorte qu'au global la pièce devra subir la force centrifuge directement proportionnelle à sa masse et les forces de dilatations, donc une force supplémentaire d'origine thermique qu'il faut limiter voir supprimer.
Par cœur de l'aube, on entend les parties de l'aube qui ne sont pas en contact avec les parois périphériques.
Il est connu une aube de turbine comprenant un corps présentant une base destinée à être solidarisée à l'arbre de rotation de la turbine et une extrémité libre opposée à la base, et un circuit de refroidissement comportant un premier circuit trombone alimenté par des premiers orifices d'alimentation et alimentant des orifices disposés sur le bord d'attaque et un deuxième circuit trombone alimenté par des deuxièmes orifices d'alimentation et alimentant des orifices disposés sur le bord de fuite. L'aube comprend en outre un troisième circuit alimenté par un troisième orifice d'alimentation distinct des premiers et deuxièmes orifices d'alimentation et alimentant directement, c'est-à-dire sans passer par un circuit trombone, l'extrémité libre de l'aube. Le troisième circuit comprend un revêtement isolant sur ses parois internes fluide pour conserver l'air le plus froid possible jusqu'au sommet d'aube.
Cependant, la configuration de cette aube avec une cavité centrale, formant le troisième circuit, isolée des autres circuits permet de conserver de l'air très froid pour refroidir l'extrémité libre de l'aube uniquement. Cette configuration génère des écarts de température importants entre le cœur de l'aube et les parois intrados et extrados de l'aube.
De plus, la tendance des motoristes consistant à augmenter la température en entrée de la turbine afin d'optimiser les performances du moteur amplifie le problème mécanique des circuits avancés. Obiet et résumé de l'invention
L'invention vise à proposer un procédé de régulation de la température interne des aubes mobiles d'une roue à aubes d'une turbine présentant un niveau d'efficacité thermique amélioré par rapport à l'état de la technique et limitant les écarts de température au sein de l'aube.
Un objet de l'invention propose un procédé de régulation de la température interne des aubes mobiles d'une roue à aubes d'une turbine d'une turbomachine, la roue à aubes comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes, chaque aube comportant une paroi intrados et une paroi extrados s'étendant entre un bord d'attaque et un bord de fuite de l'aube, les parois intrados et extrados de chaque aube formant un corps creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement parcourues par des flux de gaz de refroidissement et définies par des premières cloisons s'étendant entre la paroi intrados et la paroi extrados et des secondes cloisons s'étendant entre deux premières cloisons.
Selon une caractéristique générale de l'invention, l'ensemble de refroidissement de chaque aube de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation de la température interne séparée des parois intrados et extrados, le procédé comprenant une alimentation de ladite au moins une cavité de régulation par un flux de gaz de refroidissement dont la température en entrée de la cavité de régulation est supérieure à la température la plus basse des flux de gaz de refroidissement alimentant les cavités de refroidissement de l'ensemble de refroidissement.
Il n'est pas nécessaire de diminuer autant que possible la température du métal à l'intérieur de l'aube. En effet, comme cela est illustré sur la figure 4 qui présente un graphique de l'évolution de la résistance mécanique du métal en fonction de la température du métal, la résistance mécanique du métal atteint un maximum à une température intermédiaire entre la température d'alimentation de l'air TA et la température maximale admissible TM pour le métal. Cette température intermédiaire est bien souvent supérieure à la température atteinte par le métal des cloisons situées au c ur des circuits de refroidissement avancés d'aube mobile. Augmenter la température des cloisons permet donc d'alléger les contraintes dues aux dilatations différentielles liées aux différences de températures, sans pour autant compromettre la résistance mécanique du métal.
Le procédé de régulation permet de contrôler, notamment de limiter, la différence de température entre le cœur froid de l'aube et les parois chaudes en métal de l'aube telles que les parois intrados et extrados, via l'utilisation d'un flux gazeux présentant une température supérieure à la température initiale du flux gazeux de refroidissement, c'est-à-dire à la température d'entrée du flux gazeux injecté dans le circuit de refroidissement formé par les cavités de refroidissement.
Le procédé de régulation selon l'invention permet, d'une part, de moduler la température des premières ou secondes cloisons de l'aubage via la circulation de gaz échauffé à travers une géométrie bien choisie, d'autre part, de réduire les sur-contraintes internes du circuit en limitant la dilatation différentielle du métal, mais aussi, de réduire les efforts mécaniques de l'aube en assouplissant la structure, et enfin d'améliorer le refroidissement des parois chaudes de l'aubage, notamment les parois intrados et extrados.
Selon un premier aspect du procédé de régulation, ladite au moins une cavité de régulation de chaque aube est alimentée par le flux de sortie d'un circuit de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, ledit circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes correspondant à la sortie du circuit de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, et la cavité de régulation étant indépendante des cavités de refroidissement de l'aube.
Dans le cas d'application avec d'importants écarts de température entre la température chaude des gaz de combustion de la veine et la température froide des gaz de refroidissement de l'aube mobile, il peut être nécessaire de refroidir les plateformes des aubes mobiles. Le refroidissement des plateformes peut être réalisé à l'aide d'un circuit de convection forcée monté l'intérieur des plateformes.
Le couplage de la cavité de régulation à la sortie d'un circuit de refroidissement d'une plateforme de l'aube peut permettre de rentabiliser la dépense supplémentaire d'air de refroidissement dédié à la plateforme tout en améliorant les caractéristiques mécaniques de l'aube grâce au réchauffement du cœur de l'aube via la cavité de régulation du circuit de refroidissement de l'aube.
Selon un deuxième aspect du procédé de régulation, ladite au moins une cavité de régulation de chaque aube est alimentée par ledit circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes via une cavité de refroidissement.
Le procédé de régulation permet ainsi de contrôler la différence de température entre le cœur froid de l'aube et les parois chaudes en métal de l'aube telles que les parois intrados et extrados, via l'utilisation ou la réutilisation des gaz échauffés à travers les cavités de refroidissement internes de l'aubage pour réchauffer au moins une cloison.
Un autre objet de l'invention propose une roue à aubes pour turbine de turbomachine comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes, chaque aube comportant une paroi intrados et une paroi extrados s'étendant entre un bord d'attaque et un bord de fuite de l'aube, les parois intrados et extrados de chaque aube formant un corps creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement définies par des premières cloisons s'étendant entre la paroi intrados et la paroi extrados de l'aube et des secondes cloisons s'étendant entre deux premières cloisons.
Selon une caractéristique générale de l'invention, l'ensemble de refroidissement de chaque aube de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation de la température interne de l'aube séparée des parois intrados et extrados, et ladite au moins une cavité de régulation est couplée au circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes via une cavité de refroidissement.
Selon un aspect de la roue à aubes, ladite au moins une cavité de régulation s'étend dans l'épaisseur d'une première ou seconde cloison.
L'ensemble de refroidissement de chaque aube permet de limiter les différences de température interne en réutilisant les gaz chauds du circuit interne pour réchauffer une première ou seconde cloison avant de les évacuer classiquement à l'extérieur de l'aube via des perçages.
En ménageant une cavité dans l'épaisseur d'une première ou seconde cloison de l'aube, le flux gazeux qui présente une température supérieure à la température minimale du flux de refroidissement peut circuler, au sein d'une cloison, entre les cavités de refroidissement pour élever la température de la cloison qu'il traverse et ainsi réduire l'écart de température entre les cloisons au cœur de l'aube et les parois périphériques de l'aube. Le réchauffement de la cloison au travers de laquelle circule le flux d'air réchauffé permet à la cloison de se dilater plus que si elle n'était pas réchauffé par le flux d'air réchauffé ce qui réduit les contraintes dues à la différence d'allongement entre le cœur de l'aube et les parois en périphérie de l'aube telles que les parois intrados et extrados.
Par ailleurs, la réalisation d'une cavité du circuit de refroidissement, telle qu'une cavité de régulation, dans une cloison, notamment une seconde cloison, s'étendant entre une première cavité de refroidissement au contact de la paroi intrados et une seconde cavité de refroidissement au contact de la paroi extrados permet de réduire la section de passage de l'air dans les cavités périphériques et d'augmenter ainsi les échanges avec les parois chaudes. La vitesse d'écoulement du flux à travers la section du circuit de refroidissement formée par la cavité de régulation s'étendant dans la cloison augmente alors, ce qui augmente les échanges de chaleur avec la paroi chaude, et abaisse donc sa température.
En d'autres termes, la cavité de régulation permet ainsi de réchauffer le métal au cœur de l'aube, et de plus par sa simple présence elle diminue les sections d'air autour d'elle, participant alors à la diminution de température des parois chaudes par la même occasion. Au global, le métal au cœur est plus chaud et le métal à la paroi est plus froid : les différences de températures son minimisées.
En tirant de plus partie de l'effet de Coriolis, qui plaque le flux gazeux de refroidissement circulant à l'intérieur de l'aube sur l'intérieur de la paroi intrados ou l'intérieur de la paroi extrados de l'aube selon que le sens d'écoulement du flux dans la cavité de refroidissement du circuit de refroidissement soit respectivement montant, c'est-à-dire allant de la base vers l'extrémité libre, ou descendant, c'est-à-dire allant de l'extrémité libre vers la base, il est possible de maximiser l'interaction du flux de gaz de refroidissement avec les parois chaudes et de minimiser son interaction avec la cloison ainsi réchauffée, c'est-à-dire la cloison au sein de laquelle s'étend la cavité de régulation. Un autre objet de l'invention propose une roue à aubes pour turbine de turbomachine comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes, chaque aube comportant une paroi intrados et une paroi extrados s'étendant entre un bord d'attaque et un bord de fuite de l'aube, les parois intrados et extrados de chaque aube formant un corps creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement définies par des premières cloisons s'étendant entre la paroi intrados et la paroi extrados de l'aube et des secondes cloisons s'étendant entre deux premières cloisons.
Selon une caractéristique générale de cet objet, que l'ensemble de refroidissement de chaque aube de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation de la température interne de l'aube séparée des parois intrados et extrados, et ladite au moins une cavité de régulation étant couplée au circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes, le circuit d'alimentation en gaz de refroidissement correspondant à la sortie du circuit de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, la cavité de régulation étant indépendante des cavités de refroidissement de l'aube.
Selon un aspect de cette roue à aubes, ladite au moins une cavité de régulation s'étend dans l'épaisseur d'une première ou seconde cloison.
Un autre objet de l'invention propose une turbine haute pression d'une turbomachine d'un aéronef comprenant une roue à aubes telle que définie ci-dessus.
Encore un autre objet de l'invention propose une turbomachine d'un aéronef comprenant une turbine haute pression telle que définie ci- dessus.
Brève description des dessins.
L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1A et 1B, déjà décrites, présentent respectivement une vue en perspective d'une aube mobile classique et une géométrie type d'un circuit de refroidissement de l'aube de la figure 1A ;
- la figure 2, déjà décrite, présente schématiquement une vue en perspective d'un exemple de circuit de refroidissement avancé selon l'état de la technique ;
- les figures 3A et 3B, déjà décrites, représentent les variations de température des différentes zones de l'aube respectivement pour un circuit classique de refroidissement et pour un circuit de refroidissement avancé ;
- la figure 4, déjà décrite, présente un graphique de l'évolution de la résistance mécanique du métal en fonction de la température du métal ;
- la figure 5 présente une vue en coupe d'une aube mobile de turbine selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 6A, 6B et 6C présentent trois vues en coupe d'une aube mobile de turbine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention respectivement au milieu, à proximité de la base, et à proximité de l'extrémité libre de l'aube ;
- les figures 7A et 7B présentent deux vues en coupe d'une aube mobile de turbine selon un troisième et un quatrième modes de réalisation.
Description détaillée de modes de réalisation
Sur la figure 5 est représentée une vue en coupe d'une aube mobile 100 de turbine selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La forme externe de l'aube mobile 100 est similaire à celle de l'aube 1 déjà décrite sur la figure 1. L'aube mobile 100 comprend une embase depuis laquelle s'étend un corps 102 d'aube. Le corps 102 comprend une première extrémité, nommée base, solidaire de l'embase, une seconde extrémité libre opposée à la base, un bord d'attaque 104 et un bord de fuite 106 opposé au bord d'attaque 104. Le corps 102 de l'aube mobile 100 peut comprendre des perçages, ainsi que des fentes réparties le long du bord de fuite 106. Le corps 102 de l'aube mobile 100 présente en outre une paroi intrados 108 et une paroi extrados 110 s'étendant chacune entre le bord d'attaque 104 et le bord de fuite 106. A l'intérieur du corps 102 de l'aube mobile 100, six cloisons transversales 112, 114, 116, 118, 120, 122 s'étendent entre la paroi intrados 108 et la paroi extrados 110, et deux cloisons longitudinales 124 et 126 s'étendent chacune entre deux cloisons transversales. Les six cloisons longitudinales 112, 114, 116, 118, 120, 122 sont disposées successivement entre le bord d'attaque 104 et le bord de fuite 106. La première cloison longitudinale 124 s'étend entre la première cloison transversale 112 et la seconde cloison transversale 114. La seconde cloison longitudinale 126 s'étend entre la troisième cloison transversale 116 et la quatrième cloison transversale 118.
Les cloisons transversales 112 à 122 et les cloisons longitudinales 124 et 126 définissent des cavités 128 à 144 d'un ensemble de refroidissement de l'aube 100.
La première cloison transversale 112 forme avec le bord d'attaque 104 une cavité de bord d'attaque 128. Plus exactement, la cavité de bord d'attaque 128 est formée à partir de la première cloison transversale 112 et des portions de parois intrados et extrados 108 et 110 s'étendant depuis le bord d'attaque 104 jusqu'à la première cloison transversale 112. Une première cavité extrados 130 est ensuite formée par la paroi extrados 110, les première et deuxième cloisons transversales 112 et 114 et la première cloison longitudinale 124. Une première cavité intrados 132 est formée par la paroi intrados 108, les première et deuxième cloisons transversales 112 et 114 et la première cloison longitudinale 124. Une première cavité transversale 134 est formée par les deuxième et troisième cloisons transversales 114 et 116 et les parois intrados et extrados 108 et 110. Une
Une seconde cavité extrados 136 est formée par la paroi extrados 110, les troisième et quatrième cloisons transversales 116 et 118 et la seconde cloison longitudinale 126. Une seconde cavité intrados 138 est formée par la paroi intrados 108, les troisième et quatrième cloisons transversales 116 et 118 et la seconde cloison longitudinale 126. Une deuxième cavité transversale 140 est formée par les quatrième et cinquième cloisons transversales 118 et 120 et les parois intrados et extrados 108 et 110, et une troisième cavité transversale 142 est formée par les cinquième et sixième cloisons transversales 120 et 122 et les parois intrados et extrados 108 et 110. Enfin, une cavité de bord de fuite 144 est formée à partir de la sixième cloison transversale 144 et les portions de parois intrados et extrados 108 et 110 s'étendant depuis le bord de fuite 106 jusqu'à la sixième cloison transversale 122.
L'aube mobile comprend en outre une cavité de régulation 150 formée dans l'épaisseur de la seconde cloison longitudinale 126.
Le corps 102 de l'aube mobile 100 comprend en outre un premier circuit de refroidissement décrivant une forme de trombone ou de serpentin.
Dans le premier mode de réalisation de l'aube mobile 100 illustré sur la figure 5, le premier circuit de refroidissement est formé par le raccordement, dans le sens de circulation d'un premier flux de gaz de refroidissement, de la première cavité intrados 132 avec la cavité de régulation 150 et la troisième cavité transversale 142. La première cavité intrados 132 est alimenté par un premier flux de gaz de refroidissement depuis une entrée réalisée dans la base de l'aube 100 de sorte que le premier flux gazeux de refroidissement présente un sens d'écoulement ascendant dans la première cavité intrados 132, c'est-à-dire circulant de la base vers l'extrémité libre de l'aube 100.
La cavité de bord d'attaque 128 est alimentée en air de refroidissement par la première cavité extrados 130 via un dispositif d'impact, la première cavité extrados 130 permettant de refroidir la partie extrados de l'aube mobile 100 par convection. La cavité de bord d'attaque 128 et la première cavité extrados 130 forment un circuit de refroidissement du bord d'attaque distinct du premier circuit de refroidissement.
La première cavité intrados 132 du premier circuit de refroidissement protège la première cavité extrados 130 d'un échauffement trop important afin d'avoir une réserve d'air frais pour impacter dans la cavité de bord d'attaque 128. La première cavité intrados 132 est conçue pour maximiser échauffement de l'air la traversant. En sommet d'aube, un retournement allongé raccordant la première cavité intrados 132 à la cavité de régulation 150 permet de maximiser la surface de contact avec la paroi au sommet de l'aube, c'est-à-dire à l'extrémité libre de l'aube, usuellement très chaude afin de réchauffer d'autant plus le premier flux de gaz de refroidissement avant qu'il ne parcourt la cavité de régulation 150.
Le premier flux de gaz de refroidissement entre alors ensuite dans la cavité de régulation 150 selon un sens d'écoulement descendant, c'est-à-dire de l'extrémité libre de l'aube vers la base. La cavité de régulation 150 s'étend au c ur de l'aube 100. La cavité de régulation 150 permet ainsi de réchauffer le métal environnant, c'est-à-dire dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5 avec le métal de la seconde cloison longitudinale 126, en échangeant avec le premier flux de gaz de refroidissement préalablement réchauffé par l'interaction thermodynamique dans la première cavité intrados 132. En effet, en réchauffant la seconde cloison longitudinale 126, la différence de température entre le métal au cœur de l'aube 100, tel que celui de la seconde cloison longitudinale 126, et le métal sur les parois intrados et extrados 108 et 110 de l'aube 100 est diminuée, ainsi que leur allongement différentiel. Les contraintes sont donc moins importantes.
Le premier flux de gaz de refroidissement est ensuite acheminé de la cavité de régulation 150 vers la troisième cavité transversale 142 à l'aide d'un raccord courbe. Le premier flux de gaz de refroidissement parcours la troisième cavité transversale 142 selon un sens ascendant. La troisième cavité transversale 142 communique avec des perçages réalisés dans la paroi intrados 108qui permettent d'évacuer l'air du premier flux gazeux de refroidissement de la troisième cavité transversale 142 en générant un film de refroidissement, ou « film-cooling » en anglais, qui protège la cavité bord de fuite 144. En effet, l'air sortant de la troisième cavité transversale 142 est certes échauffé par rapport à la température du premier flux gazeux de refroidissement alimentant la première cavité intrados 132, mais la température reste bien inférieure à la température du flux d'air circulant dans la veine d'écoulement et impactant la paroi intrados 108 de l'aube 100 ce qui permet donc de jouer le rôle de film protecteur pour la cavité bord de fuite 144.
La cavité de régulation 150 permet également de fournir via ses cloisons, c'est-à-dire via la seconde cloison longitudinale 126, une masse de métal centrale, agissant comme une poutre, afin de supporter une partie des efforts centrifuge. La configuration du premier mode de réalisation de l'aube 100 illustré sur la figure 5 permet donc à la fois de soulager les efforts orthoradiaux en réduisant les différences de température, et de reprendre une partie des efforts radiaux.
Dans le premier mode de réalisation, le corps 102 de l'aube 100 comprend en outre un second circuit de refroidissement décrivant une forme de serpentin. Le second circuit de refroidissement est formé par le raccordement, dans le sens de circulation d'un second flux de gaz de refroidissement, de la seconde cavité transversale 140 avec la seconde cavité extrados 136 et la première cavité transversale 134.
La portion de paroi intrados 108 formant la première cavité transversale 134 est percée pour évacuer le second flux de gaz de refroidissement du second circuit de refroidissement à l'extérieur de l'aube 100. Ces perçages permettent de protéger la seconde cavité intrados 138 par « film-cooling ». La seconde cavité transversale 140 et la première cavité transversale 134 qui permettent de couper le squelette central de l'aube 100 et d'assouplir la structure.
Le second flux de gaz de refroidissement parcours la seconde cavité transversale 140 et la première cavité transversale 134 dans le sens ascendant, c'est-à-dire de la base de l'aube 100 vers son extrémité libre. Dans la seconde cavité extrados 136, le second flux de gaz de refroidissement circule dans un sens descendant, c'est-à-dire de l'extrémité libre de l'aube vers la base. Cette circulation descendante plaque le second flux de gaz de refroidissement contre la portion de paroi extrados 110 formant la seconde cavité extrados 136 et ainsi, d'une part, maximise le refroidissement de la paroi extrados 110 chaude et, d'autre part, minimise l'interaction avec la seconde cloison longitudinale 126 au cœur de l'aube 100 et réchauffée par la cavité de régulation 150 qui la traverse.
La seconde cavité intrados 138 alimente une cavité, non représentée, dite sous baignoire à l'extrémité libre de l'aube 100 tout en refroidissant une portion de la paroi intrados 108 de l'aube 100. La seconde cavité intrados 138 est alimentée par un troisième flux de gaz de refroidissement selon un sens de circulation ascendant, c'est-à-dire circulant de la base de l'aube 100 vers son extrémité libre. Le troisième flux de gaz de refroidissement est distinct du premier et du deuxième flux de gaz de refroidissement, mais peut être alimenté par une alimentation commune à la cavité de bord de fuite 144 ou par une alimentation dédiée spécifiquement. La seconde cavité intrados 138 est placée ainsi afin de maximiser le refroidissement de la paroi intrados 108 chaude en plaquant le troisième flux de gaz de refroidissement contre la portion de paroi intrados 108 formant la seconde cavité intrados 138, tout en minimisant l'interaction du troisième flux de gaz de refroidissement avec la seconde cloison longitudinale 126 traversée par la cavité de régulation 150.
Sur les figures 6A, 6B et 6C sont présentées trois vues en coupe d'une aube mobile 700 de turbine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les plans de coupe des trois vues sont parallèles entre eux et orthogonaux à une direction passant par l'extrémité libre et la base de l'aube 700. Le plan de coupe de la figure 6A coupe l'aube 700 approximativement à mi-distance entre l'extrémité libre et la base de l'aube 700. Le plan de coupe de la figure 6B coupe l'aube 700 aux environs de la base de l'aube 700. Et le plan de coupe de la figure 6C coupe l'aube 700 à proximité de l'extrémité libre de l'aube 700.
Le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation illustré sur la figure 5 en ce qu'il tire non pas parti du réchauffement du gaz de refroidissement dans des cavités placées en amont de la cavité de régulation 150, mais en ce qu'il tire parti de l'air échauffé dans un circuit de refroidissement de la plateforme de l'aube qui est injecté dans la cavité de régulation 150 selon un sens de circulation ascendant, c'est-à-dire de la base vers l'extrémité libre de l'aube 700.
Comme cela est illustré sur la figure 6A, dans le deuxième mode de réalisation de l'aube, les cloisons transversales 112 à 122 et les cloisons longitudinales 124 et 126 sont identiques à celle du premier mode de réalisation illustré sur la figure 5 sauf aux extrémités de l'aube, c'est-à- dire au niveau de la base de l'aube comme cela est illustré sur la figure 6B et de l'extrémité libre de l'aube comme cela est illustré sur la figure 6C.
Les circuits de refroidissement diffèrent du premier mode de réalisation.
En effet dans le deuxième mode de réalisation, la cavité de bord d'attaque 128 est alimentée en air de refroidissement par la première cavité intrados 132 via un dispositif d'impact, la première cavité extrados 130 permettant de refroidir la partie intrados de l'aube mobile 100 par convection. La cavité de bord d'attaque 128 et la première cavité intrados 132 forment un circuit de refroidissement du bord d'attaque distinct d'autres circuits de refroidissement.
Dans le second mode de réalisation illustré sur les figures 6A, 6B et 6C, le corps 102 de l'aube 700 comprend un circuit de refroidissement en forme de serpentin. Le circuit de refroidissement est formé par le raccordement, dans le sens de circulation d'un flux de gaz de refroidissement, de la seconde cavité intrados 138, de la première cavité extrados 130, de la première cavité transversale 134, de la seconde cavité extrados 136 et de la seconde cavité transversale 140.
La cavité de régulation 150 s'étendant dans la seconde cloison longitudinale 126 est alimentée, selon une circulation ascendante, c'est-o- dire de la base vers l'extrémité libre de l'aube 700, par de l'air préalablement chauffé via un circuit 160 de refroidissement de la plateforme. L'air réchauffé issu du circuit de refroidissement de la plateforme est injecté dans la cavité de régulation 150 et réchauffe ainsi la seconde cloison longitudinale 126 avant de déboucher dans l'extrémité libre de l'aube 700 dans une cavité de tête 170 munie de perçages qui évacue l'air autour du sommet d'aube, c'est-à-dire autour de l'extrémité libre de l'aube 700 afin de participer au refroidissement de celle-ci.
La présence d'une cavité de tête 170 à l'extrémité libre de l'aube 700 permet de réduire la section en tête des autres cavités du circuit de refroidissement, ce qui permet d'augmenter les échanges de chaleur et donc le refroidissement à l'extrémité libre de l'aube 700 mobile qui est une zone traditionnellement difficile à refroidir car l'air circulant dans les cavités de refroidissement est échauffé et à débit réduit car la majorité a été auparavant évacuée via des perçages dans l'aube.
L'émission d'air chaud en tête de pale, c'est-à-dire à l'extrémité libre de l'aube 700 ou sommet d'aube, permet également d'émettre dans la baignoire afin de mieux « remplir » cette dernière et ainsi mieux faire obstacle à l'air de veine voulant y pénétrer. Le sommet d'aube est souvent « enfoncé ». Un muret fait le tour du profil mais l'intérieur est plus profond. C'est ce qui est appelé la baignoire. A l'intérieur se trouvent de gros orifices qui servent à refroidir la baignoire et aussi à évacuer les éventuels débris qui se trouveraient dans les circuits de refroidissement. La baignoire a également un impact important sur les performances de l'aube parce qu'elle empêche l'air de veine de « sauter » par-dessus l'aube pour passer de l'intrados à l'extrados par le dessus. Ainsi injecter du fluide de refroidissement que ce soit dans la baignoire ou via des perçages intrados au somment d'aube permet de créer un obstacle fluide qui aide la baignoire à assurer son rôle.
La cavité de bord de fuite 144 est alimentée en air de refroidissement par la troisième cavité transversale 142 par calibrage de manière similaire au bord d'attaque à impact.
Les figures 7 A et 7B présentent deux vues en coupe d'une aube mobile de turbine selon un troisième et un quatrième modes de réalisation.
Dans le troisième mode de réalisation présenté sur la figure 7A, l'aube 800 comprend un circuit de refroidissement comportant deux cavités de régulation 152 et 154 au lieu d'une, formées respectivement dans l'épaisseur de la troisième cloison transversale 116 et dans l'épaisseur de la quatrième cloison transversale 118, au niveau de la jonction avec la seconde cloison longitudinale 126.
Dans le quatrième mode de réalisation présenté sur la figure 7B, l'aube 900 diffère de l'aube 100 du premier mode de réalisation illustré sur la figure 5 en ce qu'elle comprend non pas une seconde cloison longitudinale 126 s'étendant entre la troisième et la quatrième cloisons transversales 116 et 118 mais deux secondes cloisons longitudinales 926 et 928 s'étendant entre la troisième et la quatrième cloisons transversales 116 et 118 et formant entre elles une cavité de régulation 150.
En outre, dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 5, pour faire fonctionner efficacement le premier circuit de refroidissement, afin d'assurer une température adéquat des cloisons entourant la cavité de régulation 150, il faut moduler échauffement de l'air dans la première cavité intrados 132, alors que dans le deuxième mode de réalisation illustré sur les figures 6A à 6C, il faut module réchauffement de l'air dans le circuit de refroidissement de la plateforme.
Pour cela, des promoteurs de turbulences sont placés de manière adaptée dans les cavités, la première cavité intrados 132 pour le premier mode de réalisation et les cavités du circuit de refroidissement de la plateforme pour le deuxième mode de réalisation, pour augmenter réchauffement de l'air. Dans le premier et le deuxième modes de réalisation, de nombreux promoteurs de turbulence sont également disposés dans la cavité de régulation 150 pour favoriser les échanges de chaleur entre les cloisons transversales et longitudinales en métal et l'air chaud circulant dans la cavité de régulation 150.
Les aubes décrites dans les figures 5 à 7B peuvent être fabriquées à l'aide de technique utilisant des moules avec insert ou la fabrication additive.
L'invention ne s'adresse pas qu'aux aubes de turbine haute pression d'une turbomachine mais à toute aube de turbine ayant besoin d'être refroidie.
L'invention fournit ainsi une architecture de circuit de refroidissement d'une aube mobile d'une turbine présentant un niveau d'efficacité thermique amélioré par rapport à l'état de la technique et limitant les écarts de température au sein de l'aube.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de régulation de la température interne des aubes mobiles d'une roue à aubes d'une turbine d'une turbomachine, la roue à aubes comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes, chaque aube (100, 700, 800, 900) comportant une paroi intrados (108) et une paroi extrados (110) s'étendant entre un bord d'attaque (104) et un bord de fuite (106) de l'aube (100, 700, 800, 900), les parois intrados et extrados (108 et 110) de chaque aube (100, 700, 800, 900) formant un corps (102) creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement (128 à 144) parcourues par des flux de gaz de refroidissement et définies par des premières cloisons (112 à 122) s'étendant entre la paroi intrados (108) et la paroi extrados (110) et des secondes cloisons (124 et 126) s'étendant entre deux premières cloisons (112 et 114, 116 et 118),
caractérisé en ce que l'ensemble de refroidissement de chaque aube (100, 700, 800, 900) de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation (150) de la température interne de l'aube (100, 700, 800, 900) séparée des parois intrados et extrados (108 et 110), le procédé comprenant une alimentation de ladite au moins une cavité de régulation (150) par un flux de gaz de refroidissement dont la température en entrée de la cavité de régulation (150) est supérieure à la température la plus basse des flux de gaz de refroidissement alimentant les cavités de refroidissement (128 à 144) de l'ensemble de refroidissement.
2. Procédé de régulation selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cavité de régulation (150) de chaque aube (700) est alimentée par le flux de sortie d'un circuit de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, ledit circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes correspondant à la sortie du circuit de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, et la cavité de régulation (150) étant indépendante des cavités de refroidissement (128 à 144) de l'aube (700).
3. Procédé de régulation selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une cavité de régulation (150) de chaque aube (100, 800, 900) est alimentée par ledit circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes via une cavité de refroidissement (132).
4. Roue à aubes pour turbine de turbomachine comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes (100, 800, 900), chaque aube (100, 800, 900) comportant une paroi intrados (108) et une paroi extrados (110) s'étendant entre un bord d'attaque (104) et un bord de fuite (106) de l'aube (100, 800, 900), les parois intrados et extrados (108 et 110) de chaque aube (100, 800, 900) formant un corps (102) creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement (128 à 144) définies par des premières cloisons (112 à 122) s'étendant entre la paroi intrados (108) et la paroi extrados (110) de l'aube et des secondes cloisons (124 et 126) s'étendant entre deux premières cloisons (112 et 114, 116 et 118), caractérisé en ce que l'ensemble de refroidissement de chaque aube (100, 800, 900) de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation (150, 152, 154) de la température interne de l'aube (100, 800, 900) séparée des parois intrados et extrados (108 et 110), et ladite au moins une cavité de régulation (150, 152, 154) est couplée au circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes via une cavité de refroidissement (132).
5. Roue à aubes selon la revendication 4, dans lequel ladite au moins une cavité de régulation (150, 152, 154) de l'aube (100, 800, 900) s'étend dans l'épaisseur d'une première ou seconde cloison (126, 926, 928).
6. Roue à aubes pour turbine de turbomachine comprenant un circuit d'alimentation en gaz de refroidissement et une pluralité d'aubes (700), chaque aube (700) comportant une paroi intrados (108) et une paroi extrados (110) s'étendant entre un bord d'attaque (104) et un bord de fuite (106) de l'aube (700), les parois intrados et extrados (108 et 110) de chaque aube (700) formant un corps (102) creux comprenant un ensemble de refroidissement de l'aube comportant des cavités de refroidissement (128 à 144) définies par des premières cloisons (112 à 122) s'étendant entre la paroi intrados (108) et la paroi extrados (110) de l'aube et des secondes cloisons (124 et 126) s'étendant entre deux premières cloisons (112 et 114, 116 et 118),
caractérisé ce que l'ensemble de refroidissement de chaque aube (700) de la roue à aubes comprend en outre au moins une cavité de régulation (150) de la température interne de l'aube (700) séparée des parois intrados et extrados (108 et 110), et ladite au moins une cavité de régulation (150) étant couplée au circuit d'alimentation en gaz de refroidissement de la roue à aubes, le circuit d'alimentation en gaz de refroidissement correspondant à la sortie du circuit (160) de refroidissement des plateformes des aubes de la roue à aubes, la cavité de régulation (150) étant indépendante des cavités de refroidissement (128 à 144) de l'aube (700).
7. Roue à aubes selon la revendication 6, dans lequel ladite au moins une cavité de régulation (150) s'étend dans l'épaisseur d'une première ou seconde cloison (126).
8. Turbine haute pression d'une turbomachine d'un aéronef comprenant une roue à aubes selon l'une quelconque des revendications 4 à 7.
9. Turbomachine d'un aéronef comprenant une turbine haute pression selon la revendication 8.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4770608A (en) * 1985-12-23 1988-09-13 United Technologies Corporation Film cooled vanes and turbines
US5660524A (en) * 1992-07-13 1997-08-26 General Electric Company Airfoil blade having a serpentine cooling circuit and impingement cooling
US5813835A (en) * 1991-08-19 1998-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Air-cooled turbine blade
US7556476B1 (en) * 2006-11-16 2009-07-07 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with multiple near wall compartment cooling
US20110236221A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Campbell Christian X Four-Wall Turbine Airfoil with Thermal Strain Control for Reduced Cycle Fatigue

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4770608A (en) * 1985-12-23 1988-09-13 United Technologies Corporation Film cooled vanes and turbines
US5813835A (en) * 1991-08-19 1998-09-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Air-cooled turbine blade
US5660524A (en) * 1992-07-13 1997-08-26 General Electric Company Airfoil blade having a serpentine cooling circuit and impingement cooling
US7556476B1 (en) * 2006-11-16 2009-07-07 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine airfoil with multiple near wall compartment cooling
US20110236221A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Campbell Christian X Four-Wall Turbine Airfoil with Thermal Strain Control for Reduced Cycle Fatigue

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