Brevet FR2513695A1 — publié le 19830401

La présente invention concerne une aube mobile, aérodynami- quement profilée, réfrigérée, pour moteur à turbine à gaz Les aubes mobiles de moteurs à turbine à gaz doivent sou- vent travailler à des températures assez élevées pour exi- ger une forme quelconque de refroidissement Un procédé très commode de refroidissement consiste à faire circuler l'air réfrigérant dans des conduits internes de l'aube Cet air réfrigérant peut parvenir de n'importe quelle source appropriée mais, en général, il est prélevé dans les étages haute-pression du compresseur du moteur L'air réfrigérant peut parcourir, à l'intérieur de l'aube, l'un quelconque de divers itinéraires selon l'action réfrigé- rante recherchée Si certaines zones de la partie aérody- namiquement profilée de l'aube sont sujettes à un échauf- fement localisé, elles pourront être réfrigérées par la méthode dite de "refroidissement par impact", technique consistant à diriger des jets d'air réfrigérant contre la surface interne d'une aube creuse dans les zones à réfri- gérer Il existe plusieurs procédés de réalisation de tels jets d'air réfrigérant L'un d'eux consiste à réaliser, par exemple par moulage coulé, une aube creuse comportant une paroi perforée, d'une seule pièce avec l'aube, établissant une séparation entre la zone à refroidir et un conduit d'air réfrigérant Cet air réfrigérant, provenant dudit conduit, traverse la paroi perforée de façon à former des jets d'air venant frapper la zone à refroidir L'inconvé- nient d'une telle disposition est que la paroi perforée, faisant partie intégrante de l'aube, a tendance à trop se refroidir par rapport au reste de l'aube et a donc tendance à se fêler sous l'influence de tensions thermiques -2 Un autre procédé de production de jets d'air réfrigérant consiste à placer, dans une aube creuse, une pièce rappor- tée tubulaire, alimentée en air réfrigérant et percée d'une pluralité de petits trous dirigeant cet air sur les parties de l'aube à refroidir Les pièces rapportées ne sont pas particulièrement séduisantes du fait de l'augmentation de poids qu'elles apportent à l'aube, de la difficulté d'une fixation efficace du tube dans celle-ci, et de l'obligation éventuelle d'avoir à modifier le profil aérodynamique de l'aube en vue de loger cette pièce rapportée La présente invention a pour objet de réaliser une aube mobile profilée, refroidie par impact, pour moteur à tur- bine à gaz, assurée d'un refroidissement efficace et ex- empte des inconvénients précités D'aube mobile creuse, profilée et réfrigérée, pour moteur à turbine à gaz, selon la présente invention, comporte une plaque profilée divisant l'intérieur de l'aube en deux com- partiments, une partie étendue au moins de ladite plaque perforée étant libre et inclinée par rapport à ladite aube de façon à être poussée par la force centrifuge, en-cours de fonctionnement, en contact étanche avec des nervures saillant intérieurement de la surface interne de l'aube, un desdits compartiments de la cavité interne de l'aube pouvant être alimenté en air réfrigérant qui franchira les orifices de la plaque perforée pour refroidir par impact une partie au moins de la surface interne de l'autre com- partiment de la cavité interne de l'aube L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation repré- senté sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'une aube mobile creuse, profilée et réfrigérée, conforme à l'invention, représen- tée en coupe selon la ligne A-A de la figure 2; et la figure 2 est une coupe selon la ligne B-B de la fi- gure 1 L'aube mobile creuse, profilée et réfrigérée, 10, représen- tée à la figure 1, comprend un pied 11 aà-ant la forme habi- tuelle permettant sa fixation à la périphérie d'une roue ou disque de rotor (non représentée), une partie aérodynamique- ment profilée 12, et un plateau ou embabe 13 joignant la partie profilée 12 au pied il L'intérieur 14 de l'aube creuse 10 est divisé en deux com- partiments 15 et 16 par une plaque perforée 17 qui n'est fixée à la partie profilée 12 qu'à la pointe 18 de l'aube. llus spécifiquement, la partie radialement-externe 19 de la plaque perforée 17 est coudée de façon à se loger dans un emplacement 20 prévu à cet effet à l'extrémité radiale- ment externe du compartiment intérieur 15 de l'aube Cette partie radialement externe 19 de la plaque perforée 17 est soudée ou brasée à cet emplacement 20 de façon que le reste de la plaque perforée 17 soit libre par rapport à l'aube 10 afin que, lorsque l'aube 10 tourne, la partie libre de la plaque perforée 17 s'infléchisse par rapport à l'emplace- ment 20 sous l'action de la force centrifuge * La déflexion de la plaque perforée 17 est limitée par des nervures 21 saillant intérieurement de la surface interne de l'aube 10 De telles nervures font saillie de la surface interne de chacun des flancs de l'aube et de la partie de celle- ci adjacente à l'extrémité radialement interne de la plaque perforée 17, en sorte que toutes ces nervures forment en- semble un joint étanche sur la périphérie de ladite plaque La rotation de l'aube 10 pousse donc la partie litz re de la plaque perforée 17 en contact étanche avec les nervures 21 -42513695 de telle sorte que seuls les orifices 22 permettront aux compartiments intérieurs 15 et 16 de l'aube de communiquer ensemble Le compartiment intérieur 15 est adjacent au bord d'attaque 23 de la partie aérodynamiquement profilée 12 de l'aube et représente une petite fraction du volume interne de cette dernière Le compartiment intérieur 16 de cette aube est constitué par le reste-de la cavité interne de cette partie profilée 12 plus l'intérieur du pied 11 de l'aube Lorsque le moteur tourne, l'air, en provenance d'une source adéquate telle que le compresseur du moteur équipé de cette aube, est amené au grand compartiment intérieur 16 par le pied 11 de l'aube et produit un refroidissement par convec- tion, sous forme d'un courant radial, des zones de la par- tie profilée 12 définissant le grand compartiment intérieur Une partie de cet air réfrigérant s'échappe du grand compar- timent intérieur 16 par un orifice 24 percé dans une bordure fermant le compartiment 16 au voisinage de la pointe 18 de l'aube Mais le reste de l'air réfrigérant franchit les perforations 22 de la plaque 17 pour engendrer des jets qui viendront frapper la surface interne du bord d'attaque 23 de l'aube et refroidiront ce bord d'attaque par impact L'air réfrigérant traverse donc le petit compartiment in- térieur 15 de l'aube o il produit un certain refroidisse- ment par convection avant de s'échapper de ce compartiment par un orifice 26 percé dans la partie coudée, radiale- ment externe, 19 de la plaque perforée 17 Bien que la description fasse état d'air réfrigérant s'4- chapp Ent-des compartiments intérieurs 15 et 16 de l'aube par des orifices 24 et 26 placés à la pointe 18 de -celle-ci, de tels orifices pourront évidemment être ménagés sur les flancs de la partie profilée 12 de l'aube pour que l'air réfrigérant s'en échappant produise le refroidissement la- minaire de la surface externe de cette partie profilée 12 Les fuites d'air réfrigérant entre la plaque perforée 17 et les nervures 21 sont réduites au minimum par le fait que la plaque perforée 17 est poussée, par la force centrifuge, en contact étanche avec les nervures 21 La présente inven- tion garantit donc la formation d'un joint étanche efficace entre la plaque perforée 17 et les nervures 21 En outre, du fait que la plus grande partie de la plaque perforée 17 n'est pas fixée à l'aube 10, les différences de température très importantes entre l'aube 10 et la plaque perforée 17 peuvent être tolérées sans que des contraintes d'origine thermique prennent naissance Un autre avantage de la présente invention est que les frottements résultant du contact de la plaque perforée 17 avec les nervures 21 permettent à cette plaque d'atténuer, dans une certaine mesure, les vibrations se produisant à l'intérieur de l'aube 10 Il va de soi que la présente invention n'est pas spécifique- ment limitée au refroidissement par impact du bord d'attaque d'une aube profilée mobile et que la plaque perforée 17 pourrait être disposée en d'autres points de la cavité in- terne de l'aube 10 pour refroidir certaines de ses zones, telles que ses flancs, cas dans lequel la plaque perforée 17 devrait être inclinée par rapport à l'aube 10 de façon à être poussée, par la force centrifuge, en contact étanche avec des nervures ménagées aux endroits convenables de la surface interne de l'aube Il devra également être entendu que la plaque perforée 17 ne doit pas nécessairement être fixée dans la zone de la pointe 18 de l'aube 10 mais pourra, par exemple, lui #tre fixée dans la zone de son plateau ou embase 13 De plus, cette fixation ne devra pas nécessairement être assurée par brasage ou soudage mais pourra également l'être par un moyen approprié quelconque de liaison mécanique REVENDICATIONS 1 Aube aérodynamiquement profilée, creuse et réfrigérée, pour moteur à turbine à gaz, munie d'une plaque perforée conformée de façon à diviser l'intérieur de ladite aube en deux compartiments, caractérisée en ce qu'une partie étendue au moins de ladite plaque perforée ( 17) est libre et inclinée par rapport à ladite aube ( 10) de façon qu'en cours de fonctionnement ladite partie étendue au moins de ladite plaque perforée ( 17) soit poussée, par la force centrifuge, en contact étanche avec des nervures ( 21) saillant vers l'intérieur, ménagées sur la surface in- terne de l'aube ( 10), l'un desdits compartiments ( 16) de ladite cavité interne ( 14) de l'aube étant alimenté, en eours de fonctionnement, en air réfrigérant de façon que ledit air réfrigérant franchisse les orifices ( 22) de la- dite plaque perforée ( 17) pour refroidir, par impact, une partie au moins de la surface interne de l'autre compar- timent ( 15) de ladite cavité interne ( 14) de l'aube 2 Aube aérodynamiquement profilée creuse selon la Revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'une portion réduite de ladite plaque prforée ( 17) est fixée à ladite aube ( 10) dans la zone de la pointe radialement externe ( 18) de celle-ci 3 Aube aérodynamiquement profilée creuse selon la Revendi- cation 2, caractérisée en ce que ladite portion réduite de ladite plaque perforée ( 17) est brasée ou soudée à ladite aube ( 10) dans la zone de la pointe radialement externe ( 18) de celle-ci 4 Aube aérodynamiquement profilée creuse selon une quel- conque des Revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ladite partie de la surface intérieure de ladite cavité interne ( 14) de l'aube, qui est refroidie par impact, est adjacente au bord d'attaque ( 23) de la- dite aube 10