Brevet FR2014267A1 — publié le 19700417

La présente invention se rapporte en général dus""appareils à fluide élastique, et plus partîetQ.i"oïVaent* aux dispositifs statiques d1 étanchéité pour les turbines à gaz. Dans une turbine à gaz à écoulement axial, il est utilisé 5 à l'entrée du stator' un- "dispositif;d'ptancliéité statique qui s'associe au déflecteur d'étanchéit é* de la première rangée d'aubes fixes-pour. arapêGiier la fuite du fluide-,élastique chaud-au-delà des aubes. Ui£ -dispositif d'-êtanciiéité "aiitérfeui'e étàrt• constitué d'une couronne segmentée qui n'assurait pas une obturation cor-10 recte en raison des décalages radiaux dans le déflecteur interne de stator. Oes décalages sont produits par une dilatation irrégulière des pales, causée par les points chauds. La présente invention a principalement pour objet de réaliser un dispositif d1étanchéité statique efficace pour turbine à 15 gaz, dispositif qui n'est pas préjudiciablenent affecté par la . dilatation irrégulière des segments de..déflecteur de stator auxquels le dispositif d'étanciiéité s'associe. â cette fin, la présente invention réside dans une turbine à gaz comprenant un stator pourvu d'un agencement annulaire d'aubes 20 fixes disposées entre les segments des déflecteurs extérieur et intérieur qui sont reçus dans une couronne disposée à l'intérieur des segments de déflecteur internes, agencement caractérisé par le fait que cette couronne présente un conduit ouvert radiale-ment vers l'extérieur dans lequel sont disposées au moins deux 25 couronnes segmentées d'étsnchéité, côte-à-côte en aboutement mutuel, afin de permettre le mouvement radial limité des segments d'une couronne ind-épendarament des segments de l'autre couronne ; et que des moyens élastiques sont disposés entre les segments- de couronnes et le fond de ce conduit pour rappeler ces segments 30 radicalement en contact avec les surfaces internes des segments de déflecteur afin d'empê.cher la fuite du. fluid„e entre "lès régions à haute e"fy' basse pressions des côtés opposés des couronnes d ' étanchéité. Les segments de la couronne à basse pression sont orientés 35 circonférentiellenent de manière à être en alignement avec les intervalles entre les serments du déflecteur interne de stator, auxquels s'associe le -dispositif dfétanehéité. Par suite, le décalage radial entre deux segments adjacents de déflecteur ne BAD ORIGINAL 69 21523 2 2014267 repoussera pas les segments du dispositif d* étanchéit s à basse pression hors de contact avec la surface d*étanchaité• du déflecteur. Seuls les seyants à haute-pression seront repoussés par le déca -lage, et.la fuite ainsi produite s1 évacuera- dsns une cavité située 5 en dessous des couronnes d'étsnchéité. Des cales d*étanchéité situées entre les segnents à basse pression empêchent la fuite de la cavité par les intervalles de la couronne à basse pression. l'invention ressortira mieux de la description qui va suivre d'une forme préférée de réalisation, représentée à titre d'exemple 10 seulement, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : : - la fig. 1 est une vue, partie en coupe longitudinale, et partie en élévation, d,une partie d'une turbine à gaz.à écoulement axial, pourvue d'un.dispositif d'étanchéité annulaire construit selon le.s principes de la présente invention. ; 15 — la fig. 2 est une vue agrandie,- partie en coupe* et par tie en élévation de côté, d'une fraction du dispositif annulaire d'étanchéité, suivant la ligne JI-II de. la fig. 1 ; .-la fig. 3 est une vue d'e,-d.étgiïl, agrandie, en coupe, suivant la ligne III-III de la fig. 2 ; -et -20 - la fig. 4 est une vue isométrique, partie.-en coupe, d'une fraction du dispositif d'étanchéité.et du rotor associé. La fig.- 1 -représente une partie d'une turbine à gaz à écoulement axial 10 qui comprend une-, enveloppe extérieure, 11 . de forme générale tubûlaire renfermant un certain nombre d'élé-25 ments de transition 12, circonf érenti ellement espacés,, destinés à recevoir le gaz-moteur chaud d'un nombre correspondant de chambres de combustion 13 circonférentielleaent espacées. Les- éléments de transition 12 présentent des parties terminales 14, axialement espacées d'un agencement annulaire d'aubes ou pales fixes circon-30 férentiellement espacées, 15» fixées entre les. segments 16 en;y arc-de-cei-cle de déflecteur externe et les segments 17 en arc-de-cercle de déflecteur interne, les segments extérieurs 16 sont montés dans une couronne 18 d'aubes de stator, disposée .à l'irt-. térieur de l'enveloppe 11. Les oharjores 13 de combustion sont 35 montées dsns un carter 19 fixé à- l'enveloppe 11. r BAD ORIGINAL 69 21523 3 2014267 Un agencement ennui rire d'aubes 21 de x^otor est disposa immédiatement en cvtJL des cubes fixés 15- les aubes 21 sont convenablement fixées à la périphérie d'une roue 22 'de rotor accouplée à un arbre 23- L& turbine peut comprendre d'autres 'aubes fixes 5 et rotatives disposées 32a nr;JL des aubes 21. Les ./déments de tr ^nsition 12 forcent des oo.viuj.ts ou passées en are-de-cercle 24 dirigeant lo d'hit de gas chaud des clic.L..bres do donbustion 13 sur les aubes 15 et 21. Le rotor 22 et Ihrbre 23 sont*'•entraînés par -l'énergie extraite du fluide■plastique chaud selon la technique 10 bien connue. ■ ' ; 1 Un fluide de refroidissement comprimé peut, si on le désire, être introduit dans le passage 24 par un certain noxabre d'ajutages tubulaires 25 circonférentiellement espacés, associés à une chambre annulaire de pression 26 destinée à recevoir un débit de 15 fluide sous pression d'une source convenable, telle qu'un compresseur (non représenté). le fluide comprimé est dirigé dans la chambre de pression 26 - par un passage axial 27 formé entre une -paroi 28 d'un logement de tube de couple que traverse l'arbre 23 et une paroi disposée axiolement, 29» de la chambre de pres-20 sion 26. Afin de réduire au minimum la fuite de fluide élastique autour des aubes ou pales fixes 15» un dispositif d'étanchéité statique 31 est associé aux segments de déflecteur interne 17 du stator. Ainsi que le montrent les fig. 1, 2 et 3, le dispositif 25 d'étanchéité statique 31 comprend un logement amiulaire 33 de . r" . . forme générale de coupe transversale en U, supporté à l'intérieur des segments 17 de déflecteur interne, au /aoyèn d'un disque ou ■ couronne 34 pourvu d'une jante interne 'relativement épaisse 35 finie à. un rebord 36 du logement 28 de tube de couple, au moyen 30" de boulons 37. la jcnte externe du disque 34'est fixée entre un épaule:::ent r:i-rulaire 38 du! logement 33 et une paroi'3S de la - chambre de pression 26, fu iso;ren de boulons 41. le disque 34 fait donc partie de l'enceinte de la cnikbre'-de pression 26. le dispositif d'étanchéité 31' comprend au moins'deux cou-35 ronnes segmentées 42 et 43» disposjes côt"e-à-côte en' Cibox'.tenèàt mutuel dans le logeuerJ; 33 en U. les couronnes 42 et 43 sont rappelées s^par'aent radiale:_cnt vers l'extérieur ror des la^-es de ressort 44 disposées dans une cavité 45 déliritée entre le fond 46 « BAO ORIGINAL à 69 21523 4 2014267 et les parois latérales 53» 55 du lo~3r:er_t 35 5î: U. Ainsi que représenté an fig» 2 et 4, les ressorts 44 peuvent être fixas à la paroi inférieure 46 du logement 33 au noyen de goupilles 47. "De cette .lanilre, les couronnes segmentées 42 et 43 sont rappelées 5 en contact avac les surfaces internes des segments 17 "de déflecteur du'st."tor. Ainsi aie le nontre plus clairement la fig. '4* les couronnes segmentées 42, 43, rappelées .par ressorts, sont agencées de panière eue les intervalles 4S séparant les segments de la couronne 42 du côte haute pression du dispositif d'étanchéité soient décriés en quinconce par rapport au:-: intervalles 49 entre les segments de la couronne 43 du côté basse pression de ce dispositif. De plus, les segments de la couronne 43 à basse pression sont orientés circonférentiellement de manière à être en aligne-5 ment radial avec les intervalles 51 du déflecteur interne 17 de stator. Par suite, un décalage radial entre deux extrémités adjacentes dé segments de déflecteur (produit par une dilatation irrégulière des aubes) ne repoussera pas les segments de la couronne 43 d'étanchéité basse pression liors de contact avec la sur-:0 face d'étanchéité de déflecteur, les segments de la couronne 42 à haute pression sont les seuls qui puissent être repoussés par le décalage entre, les segments de déflecteur interne de stator. Ainsi que le montre plus clairement la fig. 3* le mouvement radial limité des segments de la couronne 42 à haute pres-5 sion est permis per les goupilles 52 dépassant chacune à travers la paroi 53 du logement 35 dans une ouverture radialement allongée 54 d'un segment de la couronne 42. l'ouverture 54 est également représentée à la. fig. 4. De même, le mouvement radial limité des segments de la couronne 43 à basse pression est permis par des 30 goupilles (non représentées) similaires aux goupilles 52, dépassant à travers la paroi 55 BAD ORIGINAL 69 21523 5 2014267 Les décaisses .des se^ients 17 de déflecteur interne sont produits par la dilatation irré^ulière des poJ.es ou aubes 15 provenant des joints chauds qui peuvent être produits dans les aubes p--r l'irréjul..rité de chavvffîije des c7iznbres^l3 de con— 5 oustion. La fuite au-delà des saunent s de 1- couronne . 42 à haute pression, produite par les décalages dans le déflecteur interne de stator, ne peuvent s'évacuer, que dans la cavité 45 située sous les couronnes d'étanchéité 42 et 43. La fuite du fluide de la cavité 45 par les intervalles 49 de la couronne 43 à "basse 0 pression est empêchée par les - 'cales d'étanchéité 56 gui chevauchent ces intervalles 49, et sont reçues dans des fentes 57 formées dans les segments de la couronne 43- Les cales d'étanchéité 56 ont de préférence la forme d'haltères aux extrémités arrondies 58 pour permettre le mouvement des segmenta adjacents de la cou— 15 ronne 43« L'efficacité du dispositif d'étanchéité statique 31 se trouve donc ainsi perfectionnée par rapport aux dispositifs de la technique antérieure. BAD ORIGINAL à 69 21523 6 2014267 BBTSHgJrJIOITS 1 « - Turbine à gaz comprenant un stator pourvu £run agencement annulaire d'aubes fixes disposées entre les segments des déflecteurs extérieur et intérieur»., qui sont reçus dans une couronne disposée à l'intérieur des ■segi'aeïits de déflecteur interne, 5 agencement. caractérisé.par le .fait oue cette couronne présente un conduit ouvert radialenent vers 11 extérieur-, d an s lequel sont disposées au moins deux couronnes segmentées d'étanchéité, en abou-temènt mutuel côte-à-côte, afin de permettre le 'mouvement radial limité des segments d'une couronne indépendamment des segments de 10 l'autre couronne, et que des moyens élastiques sont disposés entre les segments de couronnes et le fond de ce conduit pour rappeler ces segments" radialement en contact avec les surfaces internes des segments de-déflecteur, afin d'empêcher la fuite du fluide entre les régions à haute et "basse-gressiorfe des. côtés opposés des 15 couronnes d'étanchéité. . 2. - Turbine à gaz selon revéndication 1, caractérisée par le fait que les segments des deux couronnes d'étanchéité sont dis.posés à recouvrement* 3. - Turbine à gaz selon revendications 1 ou 2, caractérisée 20 par le fait que les intervalles entre les segments de la couronne du côté basse pression sont en alignement radial avec les intervalles séparant les segments du déflecteur interne- 4. - Turbine à gaz selon revendications 1, 2 ou 5, caractérisée par le fait que l'agènceiaent est pourvu de disposi- 25 tifs maintenant les segments des couronnes d'étanchéité, qui en permettent lë- mouvement radial, mais en restreignent le mouvement circonférentiel. r 5 — Turbine à gaz selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisée ps,r le fait que des cal.es d'étanchéité 30 en forme d'haltères sont disposées dans des fentes formées dans les extrémités de segments voisins^ de l'uiiè au fretins des couronnes disposée du côté basse pression du dispositif d'étanchéité» BAD ORIGINAL