Brevet FR2468727A1 — publié le 19810508

Perfectionnement aux aubes de turbine refroidies. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux aubes de turbine refroidies, notamment aux aubes de turbine capables de fonctionner à haute température. Il est connu de procéder au refroidissement des aubes en prévoyant une structure comportant des canaux de circu- lation d'air dans lesquels l'admission de l'air s'effectue par la base et l'évacuation par le sommet de l'aube et par les bords d'attaque et de fuite. Or, on a constaté que le débit d'air sortant par le sommet de l'aube (environ 80% dans les systèmes classiques) est très sensible aux variations du jeu en bout des pales, c'est-à-dire entre l'aube et l'anneau de turbine, tout au moins dans le cas d'aubes à faible hauteur de pale. En effet, ce jeu évolue considérablement en régime transi- toire, selon les fabrications et au cours de la vie du moteur. La contre-pression en bout des pales est donc très mal con- nue et elle affecte considérablement le débit d'air de refroidissement, et donc la température de l'aube, d'o l'intérêt de faire déboucher la plus grande partie de ce débit d'air dans une zone o la contre-pression est connue, faible et constante. Or, on a pu établir qu'une zone présentant ces caractéris- tiques existe sous la plate-forme de l'aube du côté du bord de fuite. Conformément à l'invention, on utilise une aube perfection- née, notamment une aube refroidie de machine à écoulement de fluide et comportant au moins deux cavités séparées par une cloison s'étendant obliquement dans le plan médian radial de l'aube, lesdites cavités ayant leurs parois reliées par des pontets d'accélération des échanges ther- miques et les bords de fuite et d'attaque présentant des orifices de sortie de fluide, caractérisée en ce que chaque aube comporte un orifice de sortie de fluide situé sous la plate-forme de l'aube du côté du bord de fuite, par lequel la plus grande partie de l'air de refroidissement débouche dans une zone de contre-pression privilégiée. L'aube perfectionnée suivant l'invention permet une éva- cuation de la majorité du débit d'air de refroidissement (environ 55%) par l'orifice situé sous la plate-forme de l'aube du côté du bordde fuite. Par ailleurs, l'aube perfectionnée peut être alimentée avec une source d'air basse pression et elle permet d'uti- liser un jeu faible ou nul à l'extrémité de la pale. Enfin, elle permet un fonctionnement à une température élevée* avec un débit de refroidissement correct. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une aube à deux cavités; - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe du bord de fuite de l'aube avec un orifice sur l'intrados - la figure 4 est une vue en coupe du bord de fuite de l'aube avec un orifice suivant l'axe; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la partie supérieure de l'aube dont l'orifice est obturé - la figure 6 est une vue de la face arrière de la partie inférieure de l'aube située du côté du bord de fuite; - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'une aube comportant trois cavités; - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation de l'aube représentée à la figure 7. Aux figures 1 et 2, on a représenté un mode de réalisation d'une aube 1 de turbine refroidie qui est constituée d'une enveloppe dont l'espace intérieur est divisé en deux cavités 2 et 3 par une cloison 4 s'étendant obliquement dans le plan médian radial de l'aube. La cloison 4 est interrompue à sa partie supérieure de manière à laisser un passage 13 entre les deux cavités 2 et 3. Des pontets 5 relient l'in- trados à l'extrados de la pale et assurent une accélération des échanges thermiques. Des orifices 6 de sortie de fluide sont prévus dans le bord d'attaque de l'aube et permettent de refroidir le bord d'attaque; ils débouchent soit directement au bord d'atta- que 6, soit sur l'extrades 6'. Par ailleurs, il est prévu des orifices de sortie de fluide 7 dans le bord de fuite qui sont disposés dans l'axe du bord de fuite de la pale, comme représenté à la figure 4. Dans le mode de réalisation de la figure 3, les orifices 7' sont disposés à l'intrados du bord de fuite de la pale. A sa partie supérieure, la pale 1 comporte un chapeau 8 qui est percé d'un orifice 9 permettant également l'échap- pement du fluide. A sa partie inférieure, la pale 1 est munie d'une plate- forme 10 (figures 1 et 6) au-dessous de laquelle est prévu le pied de l'aube 11 assurant la fixation dans un disque de support non représenté au dessin. La cavité 3 est reliée à l'extérieur par un orifice 12 situé sous la plate-forme de l'aube et du côté du bord de fuite. Cet orifice 12 qui débouche dans une zone de contre-pression privilégiée assure l'écoulement de la majorité du débit (environ. 55%) d'air s'échappant de l'aube vers l'extérieur. Dans une variante de réalisation représentée -à la figure 5, le chapeau 8 de l'aube est operculé par une pastille de stellite ou une plaquette brasée 9. Dans ce cas, les débits peuvent se répartir comme suit: 25% par le bord d'attaque, % par le bord de fuite et 55% par l'orifice 12 du pied de l'aube. A la figure 7, on a représenté une variante de réalisation de l'aube suivant l'invention dans laquelle il est prévu trois cavités. Une cavité amont 14-est délimitée par le bord d'attaque 15 et une cloison radiale interne 16. Cette cavité 14 operculée à sa partie supérieure par une pastille de stellite ou une plaque soudée 17 est parcourue par un flux d'air centrifuge qui s'échappe par les orifices 18 per- cés dans le bord d'attaque 15. Une cavité centrale 18 est délimitée par la cloison 16 et par une cloison oblique 19 et elle comporte des pontets 20 analogues à ceux représentés aux figures 1 et 2. Cette cavité centrale est parcourue par un flux d'air centrifuge qui se divise en tête en deux courants dont l'un s'échappe par des orifices 21 percés dans le chapeau 22 de l'aube ou venus de fonderie et dont l'autre reflue en une direction centripète vers une troi- sième cavité aval 23. Cette cavité aval 23 est délimitée par la cloison oblique 19 et par le bord de fuite 24. Elle comporte comme la cavité 18 des pontets 20 qui accélèrent les échanges de chaleur. La cavité 23 est parcourue par un flux d'air centripète qui s'échappe en grande partie par un orifice 25 percé dans le pied de l'aube sous la plate- forme 26 de l'aube et, éventuellement, par des trous 27 du bord de fuite 24. L'orifice 25 est dans son principe iden- tique à l'orifice 12 décrit sur les figures 1 et 6. La cavité 23 est fermée au niveau du pied par une pastille brasée 28. A la figure 8, on a représenté une variante du mode de réa- lisation représenté à la figure 7, dans laquelle la cloison 16 délimitant la cavité 14 est interrompue avant le chapeau - 22, de manière à permettre une communication entre les cavités 14 et 18. En raison du débit important d'air qui peut être évacué par l'orifice 12 ou 25 (environ 55%), il est possible dans cer- tains cas de supprimer les orifices percés dans le bord de fuite, en particulier pour des températures de sortie de chambre de combustion: 12301C et au-dessous. Cette dispo- sition permet de réaliser des bords de fuite de faible épais- seur. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement aux aubes de turbine, notamment aux aubes refroidies de machines à écoulement de fluide et com- portant au moins deux cavités séparées par une cloison s'é- tendant obliquement dans le plan médian radial de l'aube, lesdites cavités ayant leurs parois reliées par des pontets d'accélération des échanges thermiques et les bords de fuite et d'attaque présentant des orifices de sortie de fluide, caractérisé en ce que chaque aube comporte un orifice de sortie de fluide (12; 25) situé sous la plate-forme (10 26) de l'aube du côté du bord de fuite, par lequel la plus grande partie de l'air de refroidissement débouche dans une zone de contre-pression privilégiée. 2. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les deux cavités (2, 3 18,23) séparées par la cloison oblique (4; 19) sont en communication à l'une de leurs extrémités. 3. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que le chapeau (8; 22) de l'aube est muni d'un orifice d'échappement de fluide (9 17,21) susceptible d'être obturé. 4. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les orifices de sortie de fluide (7) sont disposés dans l'axe du bord de fuite. 5. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé ence que les orifices de sortie de fluide (7') sont disposés à l'intrados du bord de fuite. 6. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les orifices de sortie (6, 6') de fluide débouchent directement au bord d'attaque et sur l'extrados du bord d'attaque. 7. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'aube comporte trois cavités dont une cavité amont (14) délimitée par le bord d'attaque (15) et une doison radiale (16), une cavité cen- S traie (18) délimitée par la cloison radiale (16) et la cloison oblique (19), une cavité aval (23) délimitée par la cloison oblique (19) et par le bord de fuite (24). 8. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant les reven- dications 3 et 7, caractérisé en ce que la cloison radiale (16) est en contact avec le chapeau (22) de telle sorte que les cavités amont (14) et centrale (1) sont isolées, le chapeau (22) présentant à sa partie supérieure un ori- fice susceptible d'être obturé. 9. Perfectionnement aux aubes de turbine suivant les reven- dications 3 et 7, caractérisé en ce qu'un passage estprévu entre la cloison radiale (16) et le chapeau (22), mettant en communication la cavité amont (14) avec lesdeux autres cavités (1, 23).