Brevet FR2028934A1 — publié le 19701016

La présente invention concerne le perfectionnement des moteurs à turbines à gaz et plus particulièrement des ailettes creuses de ces moteurs. Les ailettes des turbines sont des éléments creux, non seulement pour réduire le poidsa maie aussi pour former des chambres pour de lrair de 5 refroidissement échappant à travers des ouvertures des parois des ailettes dans le courant de gaz chauds. La disposition des ouvertures et l'écoulement de l'air de refroidissement à travers les ailettes peuvent avoir différentes formes pour maintenir la température réelle du métal des ailettes à une valeur nettement inférieure à la température extrêmement élevée des gaz chauds 10 passant entre les ailettes pour l'entraînement de la turbine. Les alliages les plus récents sont utilisés pour la fabrication de ces ailettes afin de permettre le fonctionnement dans des milieux environnants à des températures élevées et avec des contraintes mécaniques élevées nécessaires p©ur les performances élevées des moteurs destinés à la propulsion 15 d5aéronefs tels que des avions. Le mode de fabrication le plus efficace et le plKg pratique p©ur former Isa ailettes creuses,, constituées par ces alliages, est le moulage. Un noyau est placé dans le Eoule pour définir la partie creuse de 1"ailette, l'ailette étamt soulie d'une seule pièce avec un talon utilisé p@ur sa fisation au disque du rotor de la turbine. 20 Les extrémités opposées du noyau doivent Être supportées d'une façon précise â l'intérieur du soûle, Une extrémité du noyau peut être supportée par des prolongements du talon d@ fixation,, définissant dans 1'ailette finale les orifices d'admission de l'air de refroidissement. L'autre extrémité "du noyau a été maintenue d'une façon classique par une partie du noyau dépas-25 sant de l'extrémité normale de l'ailette dans le moule. Il en résulte une ailette ouverte à son extrémité. De ce fait, il est nécessaire de fixer un élément de fermeture^ par brasure., par soudage ou d'une autre façons pour fermer de façon étanche l'extrémité de-l'ailette. Suivant d'autres modes de productions les noyaux comportent un ou plusieurs prolongements pour supporter l'extrémité 30 du noyau. L'ailette moulée obtenue comporte par suite des ouvertures devant être bouchées avec des éléments brasés ou soudés. Dans tous les cas considérés ci-des-suss l'intégrité structurelle de lsailette dépend des liaisons entre l'ailette et les bouchons des extrémités ou les autres moyens de fermeture. Bien que ces solutions aient donné' 35 des résultats satisfaisants jusqu'ici,, les obturations formées par soudage ou d'une façon équivalente n'ont pas une sécurité suffisante dans le cas des conditions environnantes rencontrées dans les moteurs à turbines à gaz à rendement élevé. BAD ORIGINAL .70 00749 2 2028934 Bien que l'invention concerne particulièrement le cas des turbiness des problèmes similaires existent aussi pour la fermeture étanche des extrémités des ailettes creuses de compresseurs des moteurs à turbine à gag, 5 L'invention a peur objet un dispositif de fermeture étanche pour les extrémités des ailettes des turbo-machines, en éliminant les jonctions liées en tant qu'éléments de structure des ailettes. L'invention a aussi pour objet un procédé pour fermer de façon étanche la paroi de l'extrémité d'une ailette creuse comportant une ouverture 10 résultant de la tige de maintien d'un noyau de moulage. Les objets de l'invention sont atteints par la réalisation d'une ailette moulée d'une seule pièce avec une paroi définissant l'extrémité extérieure de l'ailette. Cette paroi comporte «me ouverture traversée par une tige de noyau qui supporte le nsyau dans le œoule pendaat la coulée de l'ailette. 15 Une plaquette couvre cette ouverture et est fixée à la surface intérieure de la paroi de l'extrémité des ailettes, L'extréœitê de l'ailette est ainsi une structure venue de fonderie et 1'ouverture pour la tige du noyau est fermée par la plaquette sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une jonction liée pouvant être eouœisg à des contraintes substantielles. 20 L'ouverture ée la parei de 1-extrémité de l'ailette est de préfé rence &a milieu de cette paroi d'extrémité., et des nervures dépassent de préférence vers l'intérieur pour former un évidemment. La forme de la plaquette est coœplimeiîtâire dé celle de lcévidement peur faciliter sa mise en place. Cette plaquette est liies par exemple par brasagesdans sa position d'obturation 25 pour qu'elle reste en places, en particulier quand le rotor ne tourne pas. Conformément à l'invention, une ailette de turbo-machine, creuse et formée par moulage comporte une chambre intérieure délimitée en partie par une paroi formant 1 '-'extrémité de l'ailettes cette paroi comportant une ouverture résultant d'une tige supportant le noyau de moulage de 1"ailettes et une 30 plaquette liée à la surface intérieure de la paroi d'extrémité devant cette ouverture pour obturer l'ouverture de façon étanche. Les caractéristiques de l'invention rassortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel s 33 - la figure 1 est une vue en élévation et partiellement en coupe d'une ailette suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; BAD ORIGINAL 70 00749 3 2028934 - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 et - la figure 4 est une coupe suivant la corde de la partie de l'extrémité de l'ailette, montrant le noyau utilisé pour le moulage de l'ailette. L'ailette représentée sur la figure 1 est une pièce moulée compor-5 tant un talon 12, une partie en plateau 14 et une partie profilée 16. La partie profilée en forme d'ailette comporte une paroi mince délimitant une chambre intérieure 18. L'ailette est montée sur le pourtour d'un disque de rotor en engageant le talon dans une encoche en queue d'aronde correspondante. L'air ou 10 un autre fluide de refroidissement est envoyé par la base du talon. Les petites ouvertures disposées sélectivement dans la paroi profilée permettent l'échappement de l'air de refroidissement le long des surfaces extérieures de l'ailette pour assurer le refroidissement des parties de l'ailette dépassant dans le courant de gaz chauds. 15 L'extrémité extérieure ou radiale de la chambre 18 est définie par une paroi d'extrémité 22, venue de fonderie. Cette paroi comporte une ouverturé 24 qui est fermée par une plaquette 26 couvrant l'ouverture 24 et qui est fixée à la surface intérieure de la paroi 24 par une brasure ou d'une façon analogue. Cette brasure assure l'étanchéité et maintient la plaquette 26 20 en position voulue pendant le fonctionnement de la turbine. La figure 3 montre les positions relatives du noyau et de l'ailette pendant le moulage. La surface extérieure de l'ailette est définie par la surface intérieure d'un moule classique. La chambre intérieure 18 et les 25 ouvertures 20 sont établies par le noyau 28. Les parties du noyau devant former les ouvertures 20 s'étendent dans le moule jusqu'à l'extrémité du noyau devant former le talon de l'ailette. Le noyau comporte une tige 30 (figure 4) pour positionner l'extrémité du noyau dans le moule. Après l'enlèvement du noyau, c'est-à-dire après le moulage, il subsiste une ouverture 24 correspondant à 30 la tige de positionnement 30 du noyau. La plaquette d'obturation 26 peut d'abord recevoir un revêtement de brasure et être ensuite introduite à travers l'une des ouvertures 20, ou bien à travers l'ouverture 24, à l'intérieur de la chambre 18. Des nervures intérieures 32 définissent sur les côtés opposés de l'ouverture 24 un évidement 35 ou logement pour recevoir la plaquette 26. Après son introduction dans la chambre 18, il est facile de positionner la plaquette dans ce logement pour qu'elle couvre l'ouverture 24. L'ensemble peut ensuite être chauffé pour provoquer la fusion de la brasure pendant un revêtement sur la plaquette 26, de façon qu'après le refroidissement cette plaquette soit fixée de façon permanente en position d'obturation étanche. - bad qriginal 70 00749 4 2028934 Il est facile de voir que l'intégralité structurelle de l'extrémité extérieure de l'ailette ne dépend en aucune façon de la liaison entre la plaquette 26 et la paroi 22 de l'extrémité de la plaquette quand l'ailette est soumise à une charge importante radialement vers l'extérieur 5 du fait de la force centrifuge pendant le fonctionnement. Cela résulte du fait que la plaquette 26 porte contre la surface intérieure de la paroi 22 formant l'extrémité de l'ailette. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et•1'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans 10 que l'on sorte de son cadre. BAD ORIGINAL 70 00749 5 2028934 REVENDICATIONS 1 - Ailette creuse pour turbo-machine caractérisée par une chambre intérieure définie en partie par une paroi d'extrémité comportant une ouverture formée par une tige support du noyau pendant la coulée de l'ailette, 5 et par une plaquette d'obturation liée à la surface intérieure de la paroi d'extrémité de l'ailette pour couvrir son ouverture et obturer cette ouverture de façon étanche. 2 - Ailette selon la revendication 1, caractérisée par un talon de fixation venu de fonderie à l'extrémité intérieure de l'ailette, ce talon 10 comportant au moins une ouverture pour l'entrée d'un fluide de refroidissement dans la chambre, la plaquette d'obturation pouvant être introduite à travers l'une de ces ouvertures pour être mise en place contre la paroi d'extrémité de l'ailette. 3 - Ailette selon la revendication 2, caractérisée par un évidement 15 délimité par les nervures de la surface intérieure de la paroi d'extrémité de l'ailette autour de l'ouverture formée par la tige du noyau de moulage pour positionner la plaquette d'obturation. 4 - Procédé pour fermer de façon étanche la chambré intérieure d'une ailette creuse moulée de turbo-machine comportant une paroi d'extrémité avec 20 une ouverture résultant de la tige de maintien du noyau pendant le moulage de l'ailette, caractérisé par l'introduction d'une plaquette dans la chambre de l'ailette, la mise en place de cette plaquette contre la surface intérieure de la paroi d'extrémité pour couvrir l'ouverture et la liaison de la plaquette à la paroi d'extrémité. 25 5- Procédé selon la revendication 4, caractérisé par l'introduction dans la chambre d'une plaquette portant un revêtement de brasure, de chauffage de l'ailette pour provoquer la fusion de la brasure et le refroidissement de l'ailette pour la fixation de la plaquette à la paroi d'extrémité.