Brevet FR2115343A1 — publié le 19720707

i 2115343 La présente invention est relative, de nani:;re générale, qux instali.-itiO'ia tiirbo'aotrices à. gaz et, plus partic'-îlièrer-ent h un dispositif -rfeci;ioime p Dans les turbines a industrielles, l'air en pi-ovenaace o.u compresseur est jénérale^ent conduit dans une. enveloppe entourant une chemise à l'intérieur de laquelle s'effectue 1? combustion produisant les gaz chauds qui sont fournis a la turbine disposée ?• une certaine distance de la sortie de la chambre de combustion. irour conauire les gaz châtias en provenance de la sortie de la cheruise de combustion à la tuyère de la turbine, on a .généralement recours à un élément intermédiaire ou "de transition", qui est souvent partielle ment refroidi par l'air du coropress'-ur envoyé vers la chambre de combustion» Certaines parties de l'élément intermédiaire sont relativement difficiles à refroidir de cette .Manière du fait qu'elles se situent dans des régions relativement inaccessibles au flux d'air de refroidissement. L'une de ces régions est.la partie externe de l'élément interi-i^diaire. Les turbines k gaz posent un autre problème relatif à la répartition -e la température aans les jjaz chauds ér;anunt de la chambre de combustion. Il est souhaitable de "profiler" 1'écoulement, c'eat-,i-dire a'établir un profil de température déterminé dans celui-ci, de telle sorte que le flux de jaz refroidisseur soit localisé dans la partie interne de la voie drécoulement des gaz coirres-pondant à la re ;ion où les efforts imposés aux aubes de la burbine en rotation sont les plus importants. Des dispositifs pour l'admission de l'air sortant au compresseur- à l'entrée les premiers étages de la txirbine conçus en vue d'améliorer le gradient radial de température sont décrits dans les brevets des iitats-Unis d'Amérique î SAD ORIGINAL 71 41839 2 5115343 En considération de ce qui précède, l'un des objets de la présente invention est la réalisation a'un dispositif perfectionné permettant le refroidissement des parties inaccessibles de la paroi de l'élément intermédiaire d'une turbine à gaz. 5 Un autre objet de l'invention est 1- réalisation d'un dispo sitif perfectionné pour l'introduction de l'air en provenance du compresseur dans 1-5 voie d'écoulement des ^az chauds de manière è "profiler" le gradient radial de température dans une turbine à gaz. L'aménagement et la mise en pratique de l'invention, ainsi 10 que d'autres objets et avantages de celle-ci, ressortiront de la description suivante faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue partielle, en coupe horizontale, d'une installation turbomotrice à gaz montrant l'emplacement de l'é-15 lément intermédiaire ; la figure 2 est une-vue agrandie de l'élément intermédiaire montrant le manchon de refroidissement de la présente invention ;et la figure 3 est une vue en coupe de 1'élément intermédiaire et au manchon de refroidissement prise le long des lignes 111-111 20 de la figure 2. En bref, l'invention consiste dans la réalisation d'un manchon de refroidissement entourant et enveloppant l'extrémité de l'élément intermédiaire au voisinage de l'entrée de la turbine. Des orifices d'entrée pratiqués dans le manchon procurent le refroidis-25 sernent par impact de filets d'air contre l'élément intermédiaire en sus d'un certain refroidissement du raccordement. Des orifices percés dans l'élément intermédiaire sur le parcours des gaz chauds, sont diamétralement opposés aux orifices d'entrée de telle sorte que l'air de refroidissement s'écoule autour de cet élément inter— 30 médiaire afin de le refroidir avant d'être admis dans le flux des gaz chauds en vue de refroidir les pieds des aubes. On se référera maintenant à la figure 1 des dessins qui est une vue partielle d'une installation turbomotrice à gaz montrant, en coupe, le compresseur 1, la chambre de combustion 2 et la turbi-35 ne 3. Le compresseur 1 comporte une sortie 4 débouchant dans une chambre fermée 5 renfermant un élément intermédiaire courbe 6. Cet élément intermédiaire 6 relie l'extrémité circulaire ouverte d'une chemise de combustion H un arc de cloisons 8 à tuyères fixes disBAD ORIGINAL 71 41839 3 2115343 posées radialeinônt ut sa courbure est conçue ac- à perœet- tre le transit rt clù 1 • éeotils: .-ent entre "m orifice 6 * vntrée eircu-1. ire tt un crifxce cie sort ie en aro de cercle. Un ce*" ir. nombre texs .-'d--;.-.;;'-3 !•" ai ".ree 6 et oh«i .;ie--r... as ro-e^ition 7 sont x.^caz, cireux ^ivr. -nt a".-.tr-.r a l - trrbiiic - • .z, hier, -y'vz s • ''1 .-e ces UsiK:i.t,; .oit re./r-,bc"--te d^'S v.n bnt de- . • ir; ullii c---1 ion. Jja partie -ux^-irj-a oo,Sp-i -te en outre „3s c r:r.-,~-r-.-2 -l ' -.'"h- •-? rotatives b ii. vivj oljii'on.'i o de ;uyYr€!fs 1 ixi j a~\ns •-•* /.-'•srier étg. e de la tnr, ine. le 'Due „e construction pr .cite est ':ier. oonnu des sp .cia-listes. jj:ô. .présente invention apporte -m yev 'ec ' ior. -ie- ient consis-t-ut u-ino l'addition a'un ~;anciion de r~frii-disoêiacnt 11 entourant 11 extr.Jn.it à ae 11 élê-i-ient intermédiaire 6. La xi ,ure £ des cie.voins et la eo^pe tr- nsvcrsole ..e L fi ;u-re 5 uc.ntr=nt ue l'e"-rtry:.ité ae 1 'é'~ ^annt inîr-err-uidiaire 5 voisine u..; l'entrée aos cloi&ens a tuyorés porte m simehon en hôle 11 dont I •. forai ôveuse la courbure, de oet el -01211- inter ■ idiaire, .aais dont il e...t syparé par un bord onuulé Id souda par points ou i'i^é aoli-dcm-.nt d'une ••utre nenivra au ait oléi-ient in^er^- .ai ...ire 6. Le manchon 11 es»t proportionné, .in~i rue le nohtrent lèc 'dessins, de manière à ménager un passade 13 entourant 1 '.élément intermédiaire 6 pour l'é- -oui■...-• nt ue l'air de refroidissement entre cet élément et les p-,rois du -.anc ien. ï'élément inter:.véaiaire comporte une p-aroi supérieure I4 et un« pa roi inférieure 15. i>e la i:;ê -ie" - .-anière, le daned-on co.apor'-.e une paroi supérieure 16 et '.me v-aroi inférieure 17. i»a-.s l«t description et ja.ns les rc-"en£ioations» l'expression "pvvrsi.; -upirioures'1 desi ne lin parois externes par rapport à l'axe uc la turbine à j?.z. i>e manière :i.:âlaire, l'expression "parois' inlWi^-ure'o" ù .si.jner led parois internes par rapport à cet s>:e. Jja paroi STp:rieure 16 du .-•.•jnchon est perforée c'un ;;i%and noabre petits orifices ..'entrée 1b répartis de telle sorte que le fluide refroidisse-jr vienne frapper la p-.ioi supérieure 14 de II eleia: nt iutoraaai^ire, tandis ,u ; la pa?-oi inf .rieurs 17 au aan-or-or. Io r-'t :t pas ptrCor-k.. j» ••u.'-r'' ;■ i r, la ,. >.roi infvrieuie 15 l' rifioc-s rel-ai-'e. ;nt wr:- :us .l'ea^ré^ a' .ir m po*.ir 1- *'profila;ae" ue la to.'jp.sr-T.-târt'., ' tojiaia que la" ;'aroi sap-^ri:uve 14 ae 1 'iléisent inter-e^i aLi-f- n'eit p .s perforée, jsn rnse'jU- ne---, l'eir do'.t péné- BAD ORIGINAL 71 41839 4 2115343 trer par les orifices a'entrée 18 et c* J-coul-i-r dins 1- n deux sens autour de 1 • êlé-aent intermédiaire pour s ' k:happer à travers les orifices 19. Les orifices u'entr ;s Ifc sont répartis à In surf ace de la 5 paroi supérieure 14 de 1 ' élé-;> Les orifices de sortie 19 sont disposés et proportionnés dans un but différent consistant à injecter de l'oir en vue de "profiler" radialer.ent la température des jaa chauas s'.s coulant à tra-15 vers l'élemtnt inter-iédio.ire 6. in conséquence, ces orifices sont disposés en une ou deux rangées et ont un diamètre plus ;jrand que les précoàents en vue de réduira lg vitesse radiale de l'-iir et de le maintenir au voisinage de la racine des tuyères de la cloison 8. i)ans la construction représentée, il a été constaté que deux ran-20 0"ées d'environ 10 orifices de 9,5 pïv. de uia'rètre convenaient. Le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant : la figure 1 contre que l'air en provenance de la sortie 4 du compresseur s'écoulant vers la enambre de combustion effectue un 25 refroiaisseuent partiel ae l'élénent intermédiaire 6. Une partie de l'air en provenance au compresseur s'écoule vers la partie externe, ou partie supérieure, relativement inaccessible, de l'élément interaédiaire et dans les orifices d'entrée 18 en raison de la différence de pression existante. Les petits jets d'air émis 30 par les nombreux petits orifices d'entrée 18 servent refroidir efficacement la surface courbe de la paroi supérieure 14 de l'élément intermédiaire qu'ils frappent. L'air s'écoule ensuite autour de la peiroi de l'élément intermédiaire en effectuant un refroidis-boent supplémentaire ae cette paroi par convection. A la partie 35 inférieure ue l'élément intermédiaire, l'air partiellement chauffé s'écoule par les orifices de sortie 19 dans la partie interne du flux de i»as chauas s'écoulant à travers cet élément intermédiaire 6. .Bien ^ue l'air ait été partiellement -chauffé en refroidisBAD ORIGINAL 71 41839 0 2115343 sant l'extérieur ae l'élément intermédiaire, il reste néanmoins tout a l'ait a^te à" teinpéi*er ou "profiler" les raz de combustion chauds pénétrant dans la turbine. On se renura compte, par ce qui précède, que la présente invention procure un Doyen très efficace pour le refroidissement des parties inaccessibles de l'élément intermédiaire ainsi qu'un moyen également très efficace pour 11 introduction dans la vois d'écoulement des £az,d'air pour le "profila^e" du gradient de température. BAD ORIGINAL 71 41839 6 2115343 KaY^UlCAilUtlS I- Dispositif de refroidissement de 1 '«lé^erit internai-* ire d'une turbine à gaz, ledit élément intermédiaire'destiné ■ conduire les gaz de combustion ch-juds en provenance d'une chaxbre de coinbus-5 "tion à un passage d'entrée de la turbine, comport mt des parois supérieure et inférieure opposées et étant disposé dans une chambre reliée à une source de fluiae de refroidisse-nent sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon entourant ledit élément intermédiaire dont il est maintenu à distance, et comportant des 10 parois supérieure et inférieure opposées, maintenues à distance desdites parois supérieure et inférieure opposées de l'élément intermédiaire, ladite paroi supérieure du manchon étant perforée et disposée de manière à permettre que des jets de fluide froid viennent frapper et refroidir la paroi supérieure de l'élément intermédiai-15 re, et ladite- paroi inférieure dudit élément intermédiaire présentant des orifices disposés de manière à admettre le fluide refroi-disseur en provenance du manchon à l'intérieur de l'élément intermédiaire en vue d'établir un profil de température déterminé dans les gaz de combustion chauds pénétrant dans la turbine. 20 2- Dispositif selon la revendication 2., caractérisé en ce que lesdites parois supérieure et inférieure sont constituées par des surfaces courbes, que lesdites parois supérieures ont des surfaces plus grandes que lesdites parois inférieures ; et que les perforations pratiquées dans la paroi supérieure sont plus peti-25 tes et plus nombreuses que celles pratiquées dans ladite paroi inférieure. 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit manchon est constitué par une enveloppe en tô-l'è entourant ledit élément interaédiaire dont elle est uniformé-30 uient séparée et auquel elle est fixée, par des bords ondulés dont elle est pourvue. BAD ORIGINAL