Brevet FR2438156A1 — publié le 19800430

La présente invention a trait à une grille d'aubes pour turbine ou compresseur comportant une suite d'aubes disposées entre un plafond et un plancher définissant ainsi une suite de canaux parcourus par un fluide, chaque canal étant limité par l'extrados d'une aube,l'intrados de l'aube voisine, le plancher et le plafond. On sait que dans un canal donné, suffisamment loin des parois du canal, les filets de fluide suivent des trajectoires sensiblement parallèles aux parois du canal formées par les aubes, intrados pour l'une et extrados pour l'autre. En tous points de cette trajectoire, l'effort centrifuge qui s'exerce sur une particule est équilibré par les forces de pression. Il en résulte que globalement l'intrados de l'aube est en surpression par rapport à l'extrados. On sait d'autre part que dans la couche limite située à proximité du plancher et du plafond les vitesses du fluide sont faibles ; il s'ensuit que les efforts de pression ne sont plus équilibrés et les trajectoires des filets sont des courbes perpendiculaires aux isobares et vont dans chaque canal de l'intrados vers l'extrados en un véritable dérapage bien connu de l'homme de l'art (voir par exemple l'article "Sur les pertes à l'extrémité des aubes de turbine", Revue Brown Boveri, en français, novembre 1941, p. 356 à 361, en particulier les figures 2 et 3). Le dérapage engendre un tourbillon de sens trigonométrique au plafond du canal et dans le sens inverse au plancher pour un observateur placé à l'aval de la grille d'aubes. Ces perturbations s'accompagnent de pertes importantes qui sont connues sous le nom de pertes secondaires qui affectent d'autant plus le rendement d'une grille d'aubes que le rapport entre la hauteur des aubes et la corde est faible. Un moyen connu de réduire les pertes secondaires consiste à diminuer la charge aérodynamique des aubes, ce qui revient à diminuer la différence de pression moyenne entre intrados et extrados en diminuant par exemple le rapport pas sur corde de la grille d'aubes. Mais ce procédé présente l'inconvénient d'augmenter les pertes par frottement dans la zone saine du canal, de telle sorte que le gain obtenu sur les pertes secondaires peut être annulé par l'augmentation des pertes par frottement dans l'écoulement principal. La grille d'aubes selon la présente invention permettant de diminuer les pertes secondaires sans influer sur les pertes par frottement dans l'écoulement principal est caractérisée en ce qu'elle comporte des communications, rectilignes ou non, creusées dans les aubes au voisinage du plancher et/ou du plafond, chaque communication ayant sa sortie en un point S situé sur l'extrados d'une aube non loin du bord de fuite et ayant son entrée E en un autre point de l'aube, la direction ES faisant un angle aigu avec la direction de circulation du fluide le long de l'extrados au point de sortie S. Le point E doit être choisi soit sur l'intrados de l'aube soit sur l'extrados en un point situé nettement en amont du point S de façon que ES fasse un angle aigu avec la direction du fluide au point S. De toutes façons la pression au point E est nettement supérieure à la pression au point S, si bien que, grâce à la communication, la couche limite sur l'extrados à partir du point S est réactivée et de plus la dépression au droit de l'extrados à partir du point S est réduite, ce qui entraine une réduction des pertes secondaires. De plus, lorsque le point E est choisi sur l'intrados, la surpression au point E est réduite ce qui diminue les pertes secondaires dans le canal adjacent. Etant donné que les communications sont creusées uniquement au voisinage du plancher et/ou du plafond, la charge aérodynamique est réduite uniquement au droit des plancher et/ou plafond du canal diminuant ainsi les pertes secondaires, tandis qu'elle est choisie optimum dans la partie saine du canal. Au cas où les aubes ne comportent pas de plafond (cas des aubes mobiles) ou de plancher (cas des aubes fixes), les communications ne sont creusées qu'au voisinage du plancher (cas des aubes mobiles) ou du plafond (cas des aubes fixes). La description qui va suivre en regard des dessins annexés fera mieux comprendre, à titre purement illustratif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 représente une partie d'une grille d'aubes d'une turbine classique. La figure 2 représente une coupe axiale d'une grille d'aubes selon l'invention. La figure 3 représente une coupe III-III transversale de l'aube au niveau de la communication voisine du plancher. La figure 4 représente une seconde coupe IV-IV transversale de l'aube au niveau de la communication voisine du plafond. Sur la figure 1 on a représenté deux aubes A et B qui font partie d'une couronne et dont le pied est fixé sur un plancher 1 et la tête sur un plafond 2. Le plancher et le plafond sont habituellement des surfaces cylindriques ou tronconiques. L'intrados de l'aube B, l'extrados de l'aube A et le plancher et le plafond définissent un canal 3. Dans ce canal, loin des parois, l'écoulement se fait en suivant des filets sains tels que (c). Par contre, au contact du plafond et du plancher les filets de fluide sont orthogonaux aux isobares et suivent les directions représentées (1) (m) puis commencent à tourbillonner dès qu'ils ont heurté l'extrados de l'aube (A). Sur la figure 2 on a représenté une coupe axiale d'une grille d'aubes selon l'invention. Chaque aube A comporte au voisinage du plancher 1 une canalisation 4 creusée dans l'aube dont l'entrée E4 et la sortie S4 sont situées sur l'extrados de l'aube (voir figure 3). S4 est situé non loin du bord de fuite N tandis que E4 est situé non loin du bord d'attaque de façon que la direction E4 S4 fasse un angle aigu avec la direction du fluide passant le long de l'extrados en S4 afin que la couche limite soit réactivée. Au voisinage du plafond 2 est creusée dans l'aube A une canalisation 5 dont l'entrée E5 est située sur l'intrados et la sortie S5 sur l'extrados (voir figure 4). S5 est situé non loin du du bord de fuite N et E5 est positionné de façon que la direction E5 S5 fasse un angle aigu avec la direction du fluide passant le long de l'extrados en S5 afin que la couche limite soit réactivée. La grille d'aubes selon l'invention représentée sur la figure 2 est une grille fixe mais l'invention peut également s'appliquer aux grilles mobiles. De plus on a représenté sur la figure une communication du type extradosintrados au voisinage du plancher et une communication intrados-extrados au voisinage du plafond, mais bien évidemment on peut choisir le type de communication que l'on désire et même n'en prévoir qu'au voisinage du plancher et/ou du plafond. On peut également prévoir plusieurs communications pour une même aube au voisinage du plancher et/ou du plafond. REVENDICATIONS 1/ Grille d'aubes pour turbine ou compresseur comportant une suite d'aubes disposées entre un plafond et un plancher, définissant ainsi une suite de canaux parcourus par le fluide alimentant la turbine ou le compresseur, chaque canal étant limité par l'extrados d'une aube, l'intrados de l'aube voisine, le plancher et le plafond, caractérisée en ce qu'elle comporte des communications creusées dans les aubes au voisinage du plancher et du plafond, chaque communication ayant sa sortie en un point S situé sur l'extrados d'une aube non loin du bord de fuite et ayant son entrée E en un autre point de l'aube, la direction ES faisant un angle aigu avec la direction de circulation du fluide le long de l'extrados au point de sortie S. 2/ Grille d'aubes pour turbine ou compresseur comportant une suite d'aubes disposées entre un plafond et un plancher, définissant ainsi une suite de canaux parcourus par le fluide alimentant la turbine ou le compresseur, chaque canal étant limité par l'extrados d'une aube, l'intrados de l'aube voisine, le plancher et le plafond, caractérisée en ce qu'elle comporte des communications creusées dans les aubes au voisinage du plancher, chaque communication ayant sa sortie en un point S situé sur l'extrados d'une aube non loin du bord de fuite et ayant son entrée E en un autre point de l'aube, la direction ES faisant un angle aigu avec la direction de circulation du fluide le long de l'extrados au point de sortie S. 3/ Grille d'aubes pour turbine ou compresseur comportant une suite d'aubes montées sur un plancher ou sur un plafond, caractérisée en ce qu'elle comporte des communications creusées dans les aubes au voisinage du plafond, chaque communication ayant sa sortie en un point S situé sur l'extrados d'une aube non loin du bord de fuite et ayant son entrée E en un autre point de l'aube, la direction ES faisant un angle aigu avec la direction de circulation du fluide le long de l'extrados au point de sortie S. 4/ Grille d'aubes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le point d'entrée E est pris sur l'intrados de l'aube. 5/ Grille d'aubes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le point d'entrée E est pris sur l'extrados de l'aube.