Brevet FR2011975A1 — publié le 19700313

la présente invention a pour objet des perfectionnements relatifs au refroidissement des aubes à profil aérodynamique, utilisées dans une machine à écoulement de fluide* Bien que l,inrention consiste essentiellement en le refroidis-5 sement d'une aube rotorique de turbine, le teime "aube* est utilisé dans la présente description dans un sens large, englobant les ailettes statoriques telles que, par exemple, les ailettes de guidage des ajutages de la turbine* Il est connu d'utiliser, dans une machine à écoulement de 10 fluide, une aube à profil aérodynamique creuse, limitée par une paroi constituée par une pluralité de feuilles de métal assemblées, et dont les faces adjacentes sont formées de telle sorte que des conduits, pour la circulation d*un fluide refroidisseur, soient ménagés entre elles* Toutefois, il s*est révélé qu'en servies, de 15 telles aubes de typé connu étaient insuffisamment refroidies* En considération de ce qui précède, la présente invention est caractérisée en ce que chaque feuille est pourvue, sur les faces concave et/ou convexe de l'aube, d'ouvertures traversant l'épaisseur de la feuille, et qui communiquent avec lesdits con-20 duits, de telle sorte que les ouvertures se présentant sur les faces adjacentes, soient désalignées, le fluide introduit à l'intérieur de l'aube pouvant ainsi passer à l'extérieur de celle-ci, par ^intermédiaire desdits conduits* lia construction est, de préférence, telle que le fluide re-25 froidisseur passant de l'intérieur à l'extérieur de l'aube, soit contraint à suivre une voie sinueuse, à travers lesdits conduits* La paire, ou chacune des paires, de faces adjacentes, comprend une face rainurée et une face non-rainurée* Ainsi, la face rainurée peut être pourvue d'un premier groupe de rainures paral-30 lèles, qui intersecte un second groupe de rainures parallèles. Ladite paroi de délimitation est constituée, de préférence, par une feuille intérieure et une feuille extérieure, entre lesquelles est intercalée une feuille intermédiaire* De cette façon, les faces opposées de la feuille intermé-35 diaire peuvent être dépourvues de rainures, tandis que les faces 69 20332 2011975 «les feuilles intérieure et extérieure} qui sont adjacentes à la feuille intermédiaire, sont rainurees, des ouvertures pratiquées dans cette feuille intermédiaire communiquant avec les rainures des feuilles intérieure et extérieure, mais étant désalignées par 5 rapport aux ouvertures pratiquées dans ces dernières. En outre, les ouvertures pratiquées dans les feuille» intérieure et extérieure sont, de préférence, désalignées. L'usinage des rainures dans chacune des faces rainurées est effectué, de préférence, par étincellage ; lesdites ouvertures 10 pouvant également être pratiquées par ce mode d'usinage. Lesdites feuilles peuvent être mutuellement assujetties en utilisant le brasage par diffusion. Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, l'aube peut être une aube de rotor de turbine d'un moteur à turbine à gaz; l'invention en-15 globe un moteur à turbine à gaz équipé de telles aubes* L'invention est illustrée, à titre de simple exemple, par les dessins schématiques annexés, dans lesquels t - La figure 1 est une vue schématique, en partie en coupe, d'un moteur à turbine à gaz équipé d'aubes retoriques de turbine 20 conformes à la présente invention ; - les figures 2 et 3 sont, respectivement, une vue fragmentaire éclatée et une vue fragmentaire en perspective de l'une des aubes rotoriques de la turbine ; et - la figure 4 est une vue fragmentaire en coupe, prise sui-25 vant la ligne 4.-4 de la figure 3« En se référant aux dessins, un moteur à turbine à gaz de propulsion par réaction 10, comporte une enveloppe de moteur 11, à l'intérieur de laquelle sont disposés, en série,, dans le sens de l'écoulement des fluides, un compresseur 12, un équipement de 30 combustion 13, et une turbine 14, les gaz s*échappant de la turbine étant dirigés vers l'atmosphère par un conduit d'échappement 15« I>a turbine 14 est pourvue d'aubes statoriques 16, et d'aubes rotoriques 17 Ainsi que le montrent les figures 2 à 4, chacune des aubes 35 rotoriques 17 de la turbine est une aube creuse, délimitée par 69 20332 2011975 une paroi constituée par uae feuille intérieure 20 et une feuille extérieure 21» entre lesquelles est intercalée une feuille intermédiaire 22» Les faces opposées 23, 24» de la feuille intermédiaire 22 né sont pas rainurées« La face 25 est adjacente à la 5 face rainurée 25 de la feuille intérieure 20, tandis que la face 24 est adjacente à la face rainurée 26 de la feuille extérieure 21. Chacune des faces 25» 26, présente un premier groupe de rainures parallèle» 30, qui s'étenâent pratiquement radialement, c'est-à-dire dans le sens de la longueur de l'aube, et intersec-10 teat un groupe de rainures parallèles 31. Les rainures 30, 31, constituent les conduits pour l'écoulement du fluide refroidisseur, entre les faces adjacente» 23» 25» et les faces adjacentes 24, 26« La feuille extérieure 21 est traversée par une pluralité d'ouvertures 32, une intersection sur deux des rainures 30, 31» 15 étant pourvue d'une telle ouverture 32, qui communique ainsi avec lesdites rainures. La feuille intérieure 20 est traversée par des ouvertures 33, dont l'espacement est lé même qu'entre les ouvertures 32. Toutefois, les ouvertures 33 communiquent avee les rainures 31 de la feuille intérieure 20, en des points intermé-20 diaires entre les rainures 30 de celle-ci, et sont par oonséquent, désalignées par rapport aux ouvertures 32. La feuille intermédiaire 22 est pourvue d'ouvertures 34, dont l'espacement correspond à celui des ouvertures 33, et à celui des ouvertures 32, mais qui sont toutes désalignées par rapport à ces 25 dernières. Les ouvertures 34 communiquent avec une sur deux des rainures 31* En raison de ce qui précède, l'air de refroidissement fourni à l'intérieur de l'aube 17, ainsi que le montre la flèche 35 de la figure 4, peut passer à travers les ouvertures 33 et les rai-30 mires 30, 3l» se présentant dans la feuille intérieure 20 et, ensuite, à travers les ouvertures 34, se présentant dans la feuille intermédiaire 22, puis finalement, à travers les rainures 30, 31» se présentant dans la feuille extérieure 21, de manière à être envoyé à l'extérieur de 11 aube par les ouvertures 32. En passant 35 de l'intérieur à l'extérieur de 11aube, l'air de refroidissement 69 20332 2011975 est» par conséquent, contraint de suivre une voie sinueuse à travers lesdites rainures, provoquant ainsi un refroidissement efficace de l'aube* les rainures 30, 31» et les ouvertures 32, 33» 34-» peuvent 5 être usinées dans leurs feuilles respectives par étincellage* lies feuilles 20, 21, 22, sont rendues solidaires par exemple par brasage par diffusion* Cette opération peut être effectuée, par exemple, en pulvérisant chacune des feuilles 20, 21, 22, après leur usinage par étincellage, avec un produit de brasage 10 qui peut être constitué, par exemple, par un mélange d'un alliage et d'une résine synthétique, cette dernière étant telle qu'elle se vaporise, et est ainsi éliminée au cours du traitement thermique dont il sera question plus loin* En outre, le produit de brasage doit être tel qu'il soit compatible avec le matériau dont 15 les feuilles 20, 21, 22, sont constituées, et approprié en vue de réaliser avec ce matériau un brasage par diffusion* Ainsi, par exemple, si les feuilles 20, 21, 22, sont réalisées avec un alliage à base de nickel, tel que le "Simonie 105" ou le "Simonie 118" (Nimonic étant une marque déposée), le produit de brasage 20 employé peut être constitué par 60$ en poids de l'alliage vendu sous le non commercial de "licrobraze 4775" et de 40jt en poids de résine acrylique* Après avoir été ainsi vaporisée», les feuilles 20» 21, 22, sont placées ensemble dans un gabarit (non représenté) dans lequel elles sont simplement disposées, sans subir 25 de serrage, et sans qu'une pression positive leur soit appliquée* Aucune force n'est donc appliquée en vue de presser les feuilles' l'une contre l'autre, de telle sorte que le produit de brasage n'aura guère tendance à être chassé de son emplacement» L'ensemble des feuilles 20, 21, 22 est ensuite soumis à un 30 traitement thermique dans un four (non représenté) maintenu à une température élevée, jusqu'à ce que la brasure fonde* Ce traitement thermique est effectué dans le vide, la chaleur ét le vide contribuant à l'élimination du liant acrylique dont il a été question plus haut* Le cycle de brasage employé est le cycle 35 normal de traitement thermique de l'aube 17* Ainsi, par exemple» 69 20332 5 2011975 si celle-ci est réalisée en "Simonie 105"» 1'ensemble des feuilles 20, 21» 22 et du produit de brasage, est soumis à un premier traitement thermique pendant quatre heures à 1160°G, suivi d'un autre traitement de 16 heures à 1050°C ; tandis que, si lesfeuil-5 les 20, 21, 22 sont réalisées en "Simonie 118", l'ensemble est soumis à un traitement d'une heure et demie à 1190°G, après quoi en le laisse refroidir jusqu'à 1000°C, avant de le refroidir rapidement jusqu'à la température ambiante* Avant d'effectuer ladite pulvérisation des feuilles arec le 10 produit de brasage, chacune des rainures 30, 31» et des ouvertures 32» 33» 34» sera revêtue d'une couche d'un produit de revêtement» en vue d'empêcher le produit de brasage d'adhérer à celles-ci. le revêtement pourra être constitué, par exemple, par un film mince du produit rendu sous le nom commercial de "Bierobasë ère en 15 Stop-Off Paint" qui est, fondamentalement», une suspension d*oxyde chronique dans un porteur organique. Pendant le brasage» cette peinture se earbonise, de telle sorte qu'elle forme une poudre noire, sur laquelle le produit de brasage ne peut s'écouler* Ledit brasage constitue un joint entre les différentes feuil-20 les» qui est aussi résistant que le métal de base de celles—ci à la température de travail de l'aubo*. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux ternies de la description qui précède, mais elle en comprend, au. contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier* 69 20332 S; 2011975 EBTODICAglOHS 1*) Aube à profil aérodyj&amiq&e, creuse, destinée à être utilisée dans une machine à écoulement de fluide, ladite aube étant limitée par une paroi, constituées par une pluralité de 5 feuilles de métal assemblées, et dont les faces adjacentes sont formées de telle sorte que des conduits pour la circulation d'un fluide refroidisseur soient ménagés entre elles } eette aube étant caractérisée en ce que chaque feuille comporte, sur les faces concave et/ou convexe, des ouvertures traversant l'épaisseur de la 16 feuille, et qui communiquent avec lesdits conduits, les ouvertures se présentant sur les faces adjacentes étant désaligné*»» et permettant au fluide refroidisseur introduit à l'intérieur de l'aube, de passer & l'extérieur de celle-ci, par 1*intermédiaire desdits conduits* 15 2°) Aube selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fluide refroidisseur passant de l'intérieur à l'extérieur de l'aube, est contraint à suivre une voie sinueuse à travers lesdits conduits* 3°) Aube selon les revendications 1 ou 2, caractérisée «m ce 20 que la paire, ou chaque paire, de faces adjacentes comprend une faee rainurée et une face non-rainurée* 4*) Aube selon la revendication 3» caractérisée en ee que la face rainurée comporte une première série de rainures parallèles, qui intersecte une seconde série de rainures parallèles* 25 5•) Aube selon les revendications 3 ou 4» caractérisée en ee que ladite paroi limite est constituée par une feuille intérieure et une feuille extérieure, entre lesquelles est intercalée une feuille intermédiaire* 6*) Aube selon la revendication 5» caractérisée en ce que 30 les faces opposées de la feuille intermédiaire ne sont pas rainu-rées, en ce que les faces des feuilles intérieure et extérieure adjacentes à la feuille intermédiaire sont rainurées, et en ce que des ouvertures pratiquées dans la feuille intermédiaire communiquent avec les rainures se présentant dans les feuilles inté-35 rieure, mais sont désalignées par rapport aux ouvertures se pré "69 20332 7 201 1975 sentant dans ces dernières* 7°) Aube selon la revêndication 6, earactérisée en ce que les ouvertures pratiquées dans les feuilles intérieure et extérieure sont désalignées. 5 8°) Aube selon les revendications 5 à 7» earactérisée en oe que les rainures se présentant dans chacune des faces rainurées ont été forcées par étincellage* 9°) Aube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites ouvertures ont été usi-lQ nées par étincellage* 10°) Aube selon l'une quelconque des précédentes revendica-* tions, earactérisée en ce que lesdites feuilles ont été brasées Mutuellement par diffusion* 11*) Aube selon l'une quelconque des précédentes revendica-15 tions, caractérisée en ee que cette aube est une aube rotoriqu® de turbine d'un moteur à turbine à gaz*