Brevet FR2461103A1 — publié le 19810130

La présente invention concerne un bandage (ou anneau- enveloppe) réfrigéré pour aubages de moteurs à turbine à gaz. Les températures maximales régnant dans les moteurs à turbine à gaz ayant constamment augmenté d'une année à l'autre, il est devenu de plus en plus souhaitable de prévoir une réfrigération des bandages (ou anneaux- enveloppes) formant la limite externe de l'écoulement gazeux du moteur, en particulier dans les zones les plus chaudes du moteur telles que la turbine Simultanément, les problèmes posés par les différences de dilatation entre ces bandages et les pointes des aubes ont abouti à exiger un refroidissement efficace des bandages, donc la mattrise de leur dilatation. La présente invention a pour objet de réaliser un dis- positif permettant de donner atU4andage une forme lui permettant d'être efficacement réfrigéré. Le bandage réfrigéré pour moteur à turbine-à gaz selon la présente invention comprend une enveloppe métalli- que annulaire de support comportant une face interne et une face externe et traversée par des ouvertures permettant au fluide réfrigérant de parvenir à sa face interne, une couche de matière poreuse fixée à ladite face interne et à travers laquelle ce fluide réfrigé- rant peut filtrer, et une couche de matière céramique recouvrant partiellement ladite couche poreuse de fa- çon à empêcher ledit fluide réfrigérant-de s'écouler hors de ladite couche poreuse sauf en des zones pré- déterminées. Selon un mou.e particulier de réalisation de l'invenm tion, ladite zone prédéterminée comprend la partie arrière de la face interne de l'enveloppe annulaire L'invention convient spécialement aux bandages consti- tués par des éléments annulaires de- section transver- sale en forme de caisson L'invention est décrite ci-après en détail en se ré- férant à un exemple préféré, non limitatif, de réa- lisation représenté sur les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue de côté, en partie écorchée, d'un turboréacteur équipé d'un2 bandage réfrigéré conforme à l'invention; et - la figure 2 est une coupe axiale à plus grande é- chelle du bandage réfrigéré de la figure 1. La figure 1 montre un turboréacteur 10 comportant un compresseur 11, une chambre de combustion 12, une turbine 13, et une tuyère d'échappement 14. Le mode de fonctionnement de ce turboréacteur est le mode ha- bituel de ce genre de moteurs et ne sera pas décrit en détail. Comme le savent les spécialistes de la question, dans la région de la turbine du moteur, les gaz sortant de la chambre de combustion 12 franchissent un aubage distributeur 15 qui les dirige sur les aubes mobiles 16 de la turbine. Les plateaux externes 17 de l'au- bage distributeur 15 définissent la limite externe du courant de gaz chauds franchissant cet. aubage, 2461 103 mais des éléments supplémentaires de bandages sont in- dispensables pour définir la limite externe du passage du courant gazeux dans l'aubage mobile 16. Dans cer- tains cas, les aubes mobiles 16 possèdent leur propre bandage intégré assumant la fonction de définir cette limite, mais dans l'exemple représenté, ces aubes 16 sont des aubes à extrémités libres. Dans l'exemple représenté, cette limite externe est définie par un bandage annulaire 18 comportant un élément de section transversale en forme de caisson fait de deux éléments annulaires coopérants, de sec- tion transversale en U, 19 et 20. La face externe de l'élément 20 est percée d'ouvertures 21 permettant à l'air réfrigérant de pénétrer dans la cavité interne de l'anneau 18, et les deux éléments annulaires 19 et sont joints par entrecroisement en 22 à un flasque 23 saillant du carter 24 du moteur. Pour permettre le refroidissement de la face interne du bandage annulaire 18, cette face est faite de plusieurs couches différentes. La pellicule interne de l'élémenten U 19 est percée d'une pluralité d'ou- vertures 26 par lesquelles peut s'écouler le fluide réfrigérant, dans l'exemple représenté: de l'air Cette pellicule 25 porte en outre une couche 27 en substance poreuse faite, dans le présent exemple, d'une matière compactée et frittée composée d'une pluralité de petites sphères en alliage à base de nickel. Les dimensions de ces sphères ainsi que leur degré de compactage sont déterminés d'avance pour ob- tenir le degré de porosité requis pour la couche 27. Le fluide réfrigérant franchissant les ouvertures 26 peut donc filtrer à travers cette couche de matière poreuse 27 Un autre revêtement 28, celuilà en matière céramique imperméable, recouvre la plus grande partie de la face externe de la couche 27. Ce revêtement pourra être fait de zircone stabilisée par yttrium ou de zirconate de magnesium, appliqués par projection de plasma ou autre procédé connu, et sera déposé de façon à recou- vrir la totalité de la partie amont de la face interne de la couche 27en ne laissant découverte que la partie de la surface 29 faisant face vers l'arrière. L'air réfrigérant, après avoir filtré à travers la couche 27, sers donc forcé de s'écouler vers l'arrière en traversant ce revêtement jusqu'à ce qu'il atteigne la partie découverte de la surface 29. Il pourra a- lors s'échapper et rejoindre le courant gazeux prin- cipal du moteur. On voit donc que le dispositif décrit offre la possi- bilité d'utiliser un revêtement céramique très résis- tant à la chaleur pour définir la limite effective du courant gazeux. Ce revêtement est fermement porté par la couche de matière poreuse 27, elle-même bien réfri- s'érée par l'air qui filtre à travers elle, bien qu'il ne puisse pas gagner la surface eeerne de l'enduit 28 Il est évident que, comme cela apparaîtra aux spécia- listes, la face interne du bandage, la couche poreuse et l'enduit céramique pourront être faits de diverses autres matières sans pour cela quitter le domaine de l'invention 2461 103 REVENDICATIONS 1. Bandage réfrigéré pour moteur à turbine à gaz com- prenant un élément métallique annulaire de support comportant une face interne et une face externe et traversé par des ouvertures permettant au fluide réfrigérant de parvenir à sa face interne, et une couche de matière poreuse fixée à ladite face in+ terne et à travers laquelle ce fluide réfrigérant peut filtrer, caractérisé en ce qu'il comporte une couche imperméable en matière céramique (28) recou- vrant partiellement ladite couche poreuse (27) de façon à empêcher ledit fluide réfrigérant de s'é- couler hors de ladite couche poreuse sauf en des zones prédéterminées 2. Bandage réfrigéré selon la Revendication 1, carac- térisé en ce que ladite zone prédéterminée (29) comprend la partie arrière de ladite face interne (25) - 3. Bandage réfrigéré selon une quelconque des Reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite couche poreuse est supportée depuis la face interne d'un bandage annulaire (18) de section transversale en forme de caisson 4. Bandage réfrigéré selon la Revendication 1, carac- térisé en ce que ladite matière poreuse comprend une pluralité de sphres compactées et frittées en matière métallique. 5. Bandage réfrigéré selon la Revendication 1, carac- térisé en ce que ladite matière céramique comprend de la zircone stabilisée à l'yttrium ou du zirco- nate de magnésium.