Brevet FR2513723A1 — publié le 19830401

? 21 La présente invention concerne un procédé de fabrication de joints à structure en nid d'abeilles pour moteur à turbine à gaz o le joint qui entoure une rangée de pales dans le moteur est au moins partiellement rempli au moyen d'une matière isolante pour réduire les gradients thermiques dans l'enceinte de la turbine et donc pour réduire au minimum le contact entre les pales et le jpint. Pour diminuer les jeux des joints dans le parcours 1 i des gaz pendant les périodes transitoires du moteurdes tentatives ont été faites pour isoler les joints et leurs supports afin de réduire la réponse thermique des éléments. Lorsque le joint est une matière à structure en nid d'abeil- les, on a rempli le nid d'abeilles au moyen d'une pâte de matière isolante qui est alors brasée ou frittée pour durcir et pour lier la matière Ce procédé est difficile à contrôler pour garantir un remplissage uniforme du nid d'abeilles avec pour résultat qu'il y a une isolation inégale au travers de la structure en nid d'abeilles. i 20 Lorsqu'il est souhaitable de remplir seulement partiellement le nid d'abeilles dans certaines installations, un remplis- t sage uniforme au point souhaité est même encore plus diffi- cile. Ute caractéristique de l'invention et de l'appli- cation d'un revêtement de matière isolante sous forme d'une poudre par pulvérisation à la flamme de cette poudre jusqu'à la profondeur o l'épaisseur souhaitée dans les cellules du joint Une autre caractéristique est l'utilisa- tion d'une poudre de Ni Cr Al /bentonite comme matière isolant * 30 Une autre caractéristique encore est l'utilisation de cette t poudre dans des applications de pulvérisation à la flamme qui permettent d'obtenir les propriétés de liaison et isolan- tes voulues aussi bien que la dureté souhaitée pour le revêtement | 35 Selon la présente invention une poudre isolante convenable est déposée à la profondeur o épaisseur souhaitée dans le joint en nid d'abeilles par pulvérisation à la flamme de la poudre dans la structure cellulaire du nid d'abeilles La poudre isolante souhaitée est une poudre de I 40 Ni Cr Al /bentonite dont les particules consistent en un noyau 13723 -2- de bentonite enduit d'un mélange de Ni Cr Al La caractéris- tique principale de l'invention est l'application d'une poudre isolante aux cellules du nid d'abeilles au moyen d'un procédé de pulvérisation à la flamme pour garantir une application uniforme du revêtement isolant de la profondeur souhaitée dans le nid d'abeilles et pour produire une structure isolante qui a les caractéristiques souhaitées'; sans traitement supplémentaire en plus de la pulvérisation à la flamme. Pour que l'invention puisse être mieux comprise, référence est faite aux figures suivantes o: La figure 1 est une vue en coupe fragmentaire au travers d'une turbine montrant la position du joint à structure en nid d'abeilles. La figure 2 est une vue en coupe agrandie du revêtement appliqué au joint. La figure 3 est une vue en coupe agrandie du joint} Dans la figure 1, les joints 2 et 4 en nid d'abeil- les sont montrés soutenus par un anneau d'étanchéité 6 positionné dans l'enceinte de la turbine Le joint 2 possède un diamètre plus petit que le diamètre 4 et vientcontre le bandage 10 de la pale 12 de turbine adjacent au bord d'attaque de ce bandage Le joint 4 a un diamètre plus grand et entoure et est disposé adjacent très près de la nervure centrale 14 du bandage De manière souhaitable, les joints ont un jeu minimum avec le bandage pour réduire la fuite des gaz au-delà des joints et la matière en nid d'abeilles est choisie sous forme d'un joint étant donné qu'elle s'usera aisément dans le cas d'un contact avec le bandage des pales pendant les phases transitoires du moteur sans effet nuisible sur la turbine. Il est souhaitable de réduire le transfert thermique depuis le gaz passant au travers de la turbine vers les joints en réduisant ainsi la valeur du changement diamètre du joint pendant les phases transitoires des moteurs. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, ceci a été fait manuel- lement en entassant une matière isolante sous forme de pate dans les joints à structure en nid d'abeilles Un tel procédé nécessite beaucoup de temps et ne permet pas -3- d'obtenir une distribution uniforme de la pale dans les ouvertures du joint en particulier si les ouvertures du joint doivent seulement être remplies partiellement Pour obtenir une meilleure isolation on a trouvé que des poudres isolantes convenables peuvent être pulvérisées à la flamme dans le joint et produiront l'effet isolant souhaité avec la profondeur souhaitée d'isolation dans les espaces o cellules de la structure en nid d'abeilles En outre, la pulvérisation à la flamme produit une meilleure adhéren- ce de la matière isolante avec davantage de propriétés isolantes uniformes La matière est alors durcie à la dureté souhaitée par la pulvérisation à la flamme évitant ainsi tout traitement thermique ultérieur du joint avec la matière isolante dans celui-ci. Dans la figure 2, le joint 2 ayant une structure en nid d'abeilles possèdent des ouvertures ou espaces 13 disposées radialement et les extrémités externes de ces espaces ou cellules sont fermées par un anneau 18 d'étanchéité qui bs entourent Pour accomplir l'isolation souhaitée de ce joint, une poudre isolante convenable ayant les propriétés isolantes souhaitées est pulvérisée à la flamme dans les espaces ou cellules jusqu'à la profon- deur souhaitée Dans le joint particulier montré, la dimension cellulaire est de 1,5 à 9 mm et la hauteur du nid d'abeilles est de 2,54 mm La poudre est pulvérisée à la flamme dans les cellules pour obtenir une isolation 28 jusqu'à une profondeur de 1,27 + 0,5 mm dans la cellule. Il sera compris que ces dimensions sont données dans un but purement illustratif et la dimension des cellules ou la profondeur d'isolation ne sont pas critiques pour l'in- vention. La poudre préférée consiste en particules de bentonite qui est normalement constituée de 70 % Si 02 et 20 % A 1203 en poids, et ces particules sont enduites d'un mélange de Ni Cr Al pour produire une composition dans la poudre de chrome 1,5 à 6,5 %, alluminium 1,0 à 6,0 %, bentonite 18 à 24 %, le complément étant du nickel On doit comprendre que toute poudre isolante capable d'être appliquée par pulvérisation à la flamme peut être utilisée 13723 -4- au lieu de cette poudre particulière bien qu'il soit connu que cette poudre particulière produit un revêtement isolant très satisfaisant Les joints sont de préférence nettoyés avant la pulvérisation à la flamme pour garantir une bonne liaison avec la matière isolante et la poudre est alors pulvérisée avec une installation de pulvérisation habituelle capable de produire la densité de revêtement souhaité. La poudre isolante peut être pulvérisée, par exemple, au moyen d'un dispositif de- pulvérisation à la flamme 20 comprenant une buse 22 déchargeant une flamme 24 contre le joint La poudre est appliquée au moyen d'un tube 26, délivréeau travers de la buse pour pénétrer dans la flamme et être déposée sur le joint La buse est déplacée axialement par rapport au joint et parallèlement à la surfa- ce de celui-ci alors que l'élément tourne,pour-déposer la matière La buse subit également un mouvement souhaitable de va-et-vient axialement au-delà du joint pendant le mouve- ment circonférentiel pour garantir un dépôt uniforme dans toutes les cellules du joint Le dépôt habituel par pulvéri- sation à la flamme recouvre une surface relativement petite et normalement n'est pas large assez pour remplir les cellu les sur la totalité de la largeur du joint sans un mouvement axial La matière isolante 28 est appliquée seulement depuis la base de la cellule jusqu'à la profondeur souhaitée. On a trouvé qu'en pulvérisant à la flamme de la manière décrite, il n'y a pratiquement pas de poudre -isolante qui adhère au Kparoislatérales du joint entre la matière isolante et l'extrémité ouverte du joint. Un moment critique lors du fonctionnement de la turbine estcelui de la décélération lorsque le gaz plus froid passe au-dessus du-joint et la structure de support ayant pour effet que ces structures se contractent plus rapidement que le rotor avec la possibilité de contact entre le joint et le bandage Cet arrangement particu- lier d'isolation réduit le taux de contraction du joint | pour éviter que ce joint et le bandage ne viennent en contact Etant donné que les tolérances du moteur sont imposées pour cette condition, l'utilisation de la matière - isolante permet une réduction des tolérances de construc- tion en ce point et le résultat est une meilleure performan- ce du moteur grâce à de fuites réduites au-delà du joint. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et joints qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. -6- Revendications: 1 -Procédé de fabrication d'un joint pour une rangée de pales de turbine comprenant l'étape de réaliser un joint à structure en nid d'abeilles dont les cellules sont sensiblement disposées radialement caractérisé en ce qu'on pulvérise à la flamme une matière isolante ( 28) dans ces cellules ( 16) pour remplir au moins partiellement les cellules ( 16) radialement vers l'intérieur à partir des extrémités externes. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé à ce qu'il comprend l'étape de fermer l'extrémité externe des cellules ( 16) au moyen d'un anneau ( 18) qui les entoure avant la pulvérisation à la flamme. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'utiliser comme matière isolante ( 28) des particules d'argile avec un revêtement d'alliage. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'utiliser comme matière isolante ( 28) à pulvériser à la flamme une poudre dont les particules sont du Ni Cr Al/bentonite. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont sous forme d'un noyau de bentonite avec un revêtement de Ni Cr Al sur celui-ci. 6 Joint de turbine pour une rangée depales de turbine caractérisé en ce qu'il comprend un anneau d'étan- chéité ( 2,4) à structure en nid d'abeilles dans lequel les cellules ( 16) du nid d'abeilles s'étendent radialement; un anneau ( 18) entourant et fermant les extrémités externes des cellules; et une matière isolante positionnée dans ces i cellules par pulvérisation à la flamme d'une poudre isolante dans ces cellules ( 16). 7 Joint de turbine selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la matière isolante ( 28) est à base d'argile combinée avec un alliage métallique. 8 Joint de turbines selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière qui est pulvérisée à la | flamme est sous forme de particules ayant un noyau de bentonite et un revêtement de Ni Cr Al. 7 - 9 Joint de turbine selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière isolante ( 2)estd Ni Cr Al/ bentoni+e.