Brevet FR2498679A2 — publié le 19820730

FR 2498679 A2 19820730 FR 8200755 A 19820119 Carter de turbine rainuré circonférentiellement. Le brevet principal se rapporte à un carter de turbine entourant un rotor à plusieurs ailettes dont les extrémités sont adjacentes au carter, ce dernier étant notamment consti- tué de façon à former plusieurs rainures s'étendant circon- férentiellement en bout des ailettes et destinées à réduire l'écoulement de fuite du fluide à l'extrémité des ailettes. Le présent certificat d'addition a pour objet de préciser diverses dispositions relatives à ces rainures qui ont en outre été découvertes comme favorables à l'obtention d'un meilleur rendement de la turbine. Essentiellement, ces dispositions sont les suivantes - lesdites rainures sont telles que le rapport entre leur profondeur et l'épaisseur de la partie la plus épaisse du bout'des ailettes doit être inférieur à l'unité. - Lesdites rainures doivent être inclinées par rapport au plan radial perpendiculaire à l'axe de la turbine et vers l'entrée d'écoulement du fluide, d'un angle compris entre 10 et 401, de préférence entre 20 et 301. Ces particularités principales et d'autres apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation illus- trative de l'invention, faite en référence au dessin annexé, dans lequel: la fig. 1 est une vue en coupe axiale partielle d'une turbine montrant l'extrémité d'une ailette et la partie avoi- sinante du carter qui l'entoure; la fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de l'ailette de turbine de la fig. 1; la fig. 3 est un diagramme de différence de rendement de la turbine en fonction du rapport t (voir fig. 1 et 2); la fig. 4 est un diagramme de différence de rendement de la turbine en fonction de l'angle >6 d'inclinaison des rai- nures par rapport au plan radial x (voir fig. 1). On voit à la fig. 1 l'extrémité d'une ailette 1 de tur- bine et la partie avoisinante 2 du carter de turbine, le sens d'écoulement du fluide au travers de la turbine étant indiqué par la flèche 3. Chaque ailette comporte ici comme on le voit à la fig. 2 un côté haute pression concave 4 et un côté basse pression convexe 5. Le carter 2 comporte intérieurement, au voisinage du bout des ailettes, plusieurs rainures parallèles 6 de largeur b séparées par de minces cloisons 7 d'épaisseur a, ces rainures comportant de préférence un fond arrondi 8. On a trouvé que le profondeur d des rainures ne doit pas être trop importante sous peine d'affecter leur efficacité et le rendement de la turbine, et qu'il doit y avoir une relation entre leur profondeur d et l'épaisseur du bout des ailettes indiquée en t à la fig. 2. Le rendement est amélioré lorsque le rapport d est inférieur à 1 ou encore lorsque inversement le rapport d est supérieur 1, comme l'illustre le diagramme de d t la fig. 3. Ce diagramme comporte en abscisse le rapport - et en ordonnée la différence de rendement,s R. Dans le cas d'em- ploi d'ailettes à bouts minces, de petites têtes ou de petits bandages peuvent être prévus à leurs extrémités afin d'en accroître la largeur du bout. Les résultats suivants effectués avec une turbine à ailettes ayant une profondeur axiale de 13,7 mm et un angle d'environ 45 par rapport à l'axe du rotor proviennent de tests au cours desquels le rendement a été mesuré par rapport à celui d'une turbine ayant un carter non rainuré et des caractéristiques par ailleurs identiques. t d b t d R 4R d Ex.I 4,34mm 3,81mm 1,27mm 3,42 1,14 90,9 +O,1 Ex.II 1, 85mm 3,81mm 1,27mm 1,46 0,49 90,2 -0,4 Ex.III 1,85mm 1,52mm 1,27mm 1,46 1, 22 90,7 +O,1 Dans le cadre de ces dispositions, on a constaté aussi qu'il est préférable de ménager au moins quatre rainures 6 sur la profondeur axiale du bout de l'ailette, ces rainures ayant une profondeur de préférence comprise entre 1,27 mm et 3,81 mm. En outre, comme le représente la fig. 1, les rainures 6 sont inclinées d'un angle e par rapport au plan radial x perpendiculaire à l'axe de la turbine, et on a trouvé qu'on obtenait un meilleur rendement en les inclinant vers l'entrée d'écoulement du fluide dans un angle compris entre 10 et 400, 2 498679 et de préférence entre 20 et 300 comme donnant le meilleur résultat ressortant du diagramme de la fig. 4, dans lequel on a représenté en abscisse l'angle g et en ordonnée la diffé- rence de rendement à R mesurée par rapport à une turbine ayant un carter non rainure et des caractéristiques par ailleurs identiques. Bien entendu de nombreuses variantes pourront être imagi- nées tout en restant dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Carter de turbine entourant un rotor à plusieurs ailettes dont les extrémités sont adjacentes au carter, ledit carter comprenant plusieurs rainures s'étendant circonféren- tiellement en bout des ailettes, selon la revendication 1 du brevet principal, caractérisé en ce que lesdites rainures (6) sont telles que le rapport entre leur profondeur (d) et l'épais- seur (t) de la partie la plus épaisse du bout des ailettes est inférieur à l'unité. 2. Carter de turbine entourant un rotor à plusieurs ailettes dont les extrémités sont adjacentes au carter, ledit carter comprenant plusieurs rainures s'étendant circonféren- tiellement en bout des ailettes selon la revendication 1 du brevet principal ou la revendication 1 ci-dessus, caractérisé en ce que lesdites rainures sont inclinées (ô) par rapport au plan radial (x) perpendiculaire à l'axe de la turbine et vers l'entrée d'écoulement du fluide d'un angle compris entre 10 et 400, de préférence entre 20 et 300 3. Carter de turbine selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins quatre desdites rainures dans la profondeur axiale du bout d'ailette. 4. Carter de turbine selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que lesdites rainures ont une profondeur comprise entre 1,27 mm et 3,81 mm.