Brevet FR2432608A1 — publié le 19800229

La présente invention a trait à une grille d'aubes pour turbines ou compresseurs 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 deux aubes consécutives et par 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. 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. ün 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. 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'il comporte des ailerons orientés sensiblement parallèlement aux aubes et dont la hauteur est une faible partie de la hauteur des aubes, chaque canal comprenant un aileron monté sur le plancher et/ou un aileron monté sur le plafond. Grâce à la grille d'aubes selon l'invention 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. De préférence les ailerons partent d'un point assez éloigné de l'entrée du canal et vont jusqu'à la sortie du canal. Au cas où la grille d'aubes ne comporte pas de plafond, les ailerons ne seraient évidemment montés que sur le plancher. La figure 1 représente une partie de la grille d'aubes d'une turbine classique et la figure 2 une partie de la grille d'aubes selon l'invention. 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 (B). Sur la figure 2 on a représenté une grille d'aubes selon l'invention. Cette grille d'aubes comporte entre les deux aubes consécutives A et B un aileron 4 soudé au plancher 1 et un aileron 5 soudé au plafond 2. Les ailerons 4 et 5 ont une hauteur faible par rapport à la hauteur des aubes A et B et ils sont placés à égale distance entre les aubes A et B. Ces ailerons ont leur partie avant qui est disposée en retrait par rapport à l'entrée du canal 3, mais suffisamment près pour intercepter les filets dérapant au voisinage du plafond ou du plancher et leur bord arrière est disposé au voisinage de la sortie du canal. Il serait bien entendu possible de mettre 2 et plusieurs ailerons équidistants dans le même canal au voisinage du plafond ou du plancher. De préférence la forme des ailerons est optimisée L'angle d'entrée du squelette de l'aileron tient compte du dérapage de la couche limite. A cet effet l'aileron tout en ayant sa partie postérieure sensiblement parallèle aux parois du canal a une moins forte concavité que celle des parois du canal. L'écart entre l'angle d'entrée et l'angle de sortie est inférieur pour les ailerons, à l'écart entre angle d'entrée et angle de sortie pour les parois du canal. La hauteur de l'aileron peut être évolutive et fonction de l'épaisseur de la couche limite et de la déviation du jet. Elle va alors en augmentant dans le sens de l'écoulement. La présente invention peut être appliquée aux grilles d'aubes fixes ou mobiles. 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 lè compresseur, chaque canal étant limité par deux aubes consécutives, le plancher et le plafond, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des ailerons orientés sensiblement parallèlement aux aubes et dont la hauteur est une faible partie de la hauteur des aubes, chaque canal comprenant un aileron monté sur le plancher et un aileron monté sur le plafond. 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 deux aubes consécutives, le plancher et le plafond, caractérisée en ce qu'il comporte en outre des ailerons orientés sensiblement parallèlement aux aubes et dont la hauteur est-une faible partie de la hauteur des aubes, chaque canal comprenant un aileron monté sur le plancher ou un aileron monté sur le plafond. 3. Grille d'aubes pour turbine ou compresseur comportant une suite d'aubes montées sur un plancher définissant ainsi une suite de canaux parcourus par le fluide alimentant la turbine ou le compresseur, caractérisée en ce que chaque canal comporte, monté sur le plancher, un aileron orienté sensiblement parallèlement aux aubes et dont la hauteur est une faible partie de la hauteur des aubes. 4. Grille d'aubes selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie avant des ailerons est située en aval de l'entrée du canal et la partie arrière est située au voisinage de la sortie du canal. 5. Grille d'aubes selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la hauteur des ailerons est faible à l'entrée du canal et va en croissant progressivement de l'entrée vers la sortie. 6. Grille d'aubes selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les ailerons dont la partie postérieure est parallèle aux parois du canal a une moins forte concavité que celle des parois du canal.