Brevet FR2624556A1 — publié le 19890616

262455ss6 La présente invention concerne un aubage de distributeur pour moteur à turbine à gaz Les aubes de distributeur servant, dans les moteurs à turbine à gaz, à diriger les gaz chauds sortant de la chambre de combustion ont toujours posé des problèmes dûs à ce qutelles nécessitent des dispositifs de montage pouvant supporter les diverses charges et résister aux conditions adverses stexerçant sur ces aubes. Pour ces raisons, il est d'usage courant de monter ces aubes sur des brides ou flasques sai-llant des plateforme ou anneaux-enveloppes, ces brides servant également de Joints empêchant la fuite des gaz chauds. Mais le dé- faut de ces solutions anciennes est que, pour réunir lés exigences contraires d'une bride d'étanchéité annu- laire et d'une structure porteuse assez massive, on obtient un ensemble de poids trop élevé. La présente invention réalise un aubage distributeur de poids relativementfaible. L'aubage distributeur pour moteur à turbine à gaz selon l'invention comprend une partie à profil aéro- dyna-mique comportant des ptateformes ou anneaux-enveeiopp interne e7externe définissant les limites interne êt 2624556 2 externe de la-couronne de gaz chauds traversant l'au- bage, choque anneau-enveloppe possédant une bride d'é-- tanchéité avant et une bride d'etanchéité arrière saillant de sa surface éloignée du courant de gaz chauds au voisinage des bords avant et arrière, respectivement, de l'anneau-enveloppe, lesdites brides étant jointes étanchément à la structure contiguë du moteur de façon à ménager,.entre chaque bride avant et-arrière, un espace étanche à la-pénétration des gaz chauds, et des organes de montage de l'aubage saillant de ladite surface de chaque anneau-enveloppe entre les brides avant et-arrière dans l'espace étanche. De préférence, le dispositif comprend une alimentation d'Hair réfrigérant à chacun des espaces étanches qui seront tous deux à la même température. De préférence, les organes de montage comprennent des griffes saillant de la partie profilée aérodynamiquement àtravers les anneaux-enveloppes et pouvant s'engager dans la structure fixe de montage du moteur. Les brides d'étanchéité amont pourront se joindre étan- chêment à l'extrémité aval de la chambre de combustion du moteur, tandis que les brides aval se joindront étan- chément à une autre partie de la structure fixe du moteu De préférence, les brides d'étanchéité aval sont jointes étanchément à la structure fixe au moyen de joints élas- tiques tels que des ressorts annulaires. Dans un mode particulier de réalisation, le ressort annulaire a un profit-: transversal en - arc de cercle dont un bord et la partie centrale sont fixés à la structure fixe et dont l'autre bord constitue la partie réalisant le joint étanche. Ltinvention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisa- tion représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - - la Figure 1 est une vue de côté, en partie écorchée, d'un moteur à turbine à gas comportant-un aubage distributeur selon l'invention; et - la Figure 2 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, de l'aubage distributeur de la'Figure La Figure 1 montre un moteur à turbine à gaz 10 com- prenant un compresseur 11, une section de combustion 12> une turbine 13, et une tuyère d'éjection 14. Ce moteur fonctionne de la façon habituelle, le compresseur Il admettant de l'air qu'il comprime puis le passe à la section de combustion 12 o il se mélange au carburant et brûle pour donner des gaz chauds entraînant la tur- bine 13. La turbine et le compresseur sont accouplés de façon qu'à son tour la première entraine le second. Les gaz chauds-quittant la turbine sortent par la tuy- ère 14 pour fournir la poussée propuisive. Le capot du moteur est écorché dans la région de tran- sition entre la section de combustion 12 et la turbine 13, de façon à laisser apparaître une chambre de com- bustion 15, un aubage distributeur 16 et un rotor de turbine haute pression 17. Llaubage distributeur 16 sert à diriger les gaz chauds de la chambre de combus- tion 15 sur le rotor de turbine 17, et ses aubes sont par conséquent soumises à des températures très élevées et à des pressions gazeuses considérables. La Figure 2 montre plus en détail la structure, conforme à ltinven- tion, permettant le montage de ltaubage. Sur la Figure 2 on voit que l'aubage 16 comporte des parties profilées aérodynqmiquement 18 constituant les éléments principaux de guidage des gaz, et des anneaux- enveloppes interne et externe 19 et 20 définissant les limites interne et externe du courant de gaz chaud. Les anneaux-enveloppes 19 et 20 comportent chacun des brides d'étanchéité amont et.aval 21, 22 et 23, 24 ẻs- pectivement. Chacune de ces brides forme un cercle entourant l'aubage et touche des brides contiguës pour former un joint étanche annulaire complet. Les brides 21 et 23 sont toutes deux montées aux bords amont extrêmes des aiineaux-enveloppes interne et externe et s'appliquent à l'extrémité, faisant face à l'arrière, de la partie aval de la chambre de combustion 15; c'est ainsi que la bride interne 21 étabúit, au moyen d'une tringle d'étanchéité 25, un joint étancie avec une partie annulaire renflée 26 de la paroi inter:ne de la chambre de combustion, tandis que la bride externe 2624556 5 23 établit, au moyen d'une tringle d'étanchéité 27, un-joint-.étanclie avec une partie renflée 28 de l'ex- trémité aval de la paroi externe de la chambre de combustion. A l'intérieur de la chambre de combustion est également disposé un élément de carter 29 fixé au renflement 26 de façon que ledit élément de carter 29, le refiflement 26 et lairide 21 coopèrent pour empocher les gaz chauds de pénétrer dans l'espace délimité par l'élément de carter 29 et l'anneau-enveloppe 19. )e même, un élément de carter 30 entoure l'extérieur de la chambre de combustion et est fixé au renflement 28. Ici aussi, ces trois organes empochent les gaz chauds venant de la chambre de combustion de pénétrer dans l'espace délimité par l'élément de carter 30 et l'anneau-enveloppe 20. La bride interne aval 22 est jointe étanohément à la structure fixe du moteur. Dans le cas représenté, la face amont de la bride établit, au moyen d'une tringle d'étanchéité 31, un joint étanche avec un-appéndice an- nulaire élastique 32 portée par une bride tronconique de montage 33. On voit donc que l'établissement de contacts étanches des diverses structures avec les brides internes est réalisé par la pression élastique de la chambre de combustion appuyant la tringle 25 contre la bride 21 et par celle de l'appendice 32 appuyant la tringle 31 contre la bride 22. L'appendice 32 est imperforé; il existe donc, entre les éléments 29 et 32 et ltanneau-enveloppe 19, une chambre 50 complètement étaiche à la pénétration du fluide moteur dans la région des aubes. En ce qui concerne la bride externe aval 24, un res- sort annulaire 34 appuie contre la face amont de cette bride. Ce ressort 34 a un profil transversal essentiel- lement en.,. arc de cercle dont une extrémité touche la bride. Le centre de l'arc est maintenu appuyé con- tre un flasque de montage 35 et son autre extrémité est emprisonnée en contact avec la face inférieure d'un appendice 36. On voit donc que, par une déter- mination judicieuse des dimensions de la structure, il est possible de pincer le ressort annulaire 34 entre ses trois points d'appui pour réaliser un con- tact étanche. Le flasque de montage 35 ot l'appendice xxx mx 36 sont portés, depuis le capot du moteur, par un manchon 37 et, d'une façon semblable à la cons- truction à l'intérieur de l'aubage, le manchon 37, le ressort 34, l'anneau-enveloppe 20 et le carter 30 délimitent une chambre 51 étanche à la pénétration du fluide moteur local. Pour soutenir les aubes de distributeur contre la pression des gaz et contre les charges élastiques des joints sur les brides d'étanchéité, des griffes 38 et 39 font saillie des bords interne et externe, respectivemont, des aubes 18 à travers les anneaux- enveloppes correspondants 19 et 20. Cette construc- tion est décrite plus en détail et revendiquée dans la Denmande de Brevet Britannique 10646/75, Ces griffes 38 et 39 s'engagent dans des formes cor- respondantes des flasques de montage 33 et 35 et trans- mettent directement à.ces flasques les contraintes pro- venant des parties profilées aérodynamiquement. On notera que ces deux appareilsde montage sont situés chacun entre leurs deux brides d'étanchéité correspon- dantes, donc à l'intérieur des chambres étanches 50 et 51 précitées. LWs appareils de montage des aubes sont ainsi complè- tement isolés du fluide moteur chaud local et, pour qu'ils soient tous deux certainement à la même tempé- rature assez basse, de l'air réfrigérant est introduit dans les deux chambres étanches. Dans le cas de la chambre interne, on fait circuler de l'air, indique par les flèches 40, entre le carter 29 et le flasque de montage 33 pour remplir la cavité interne étanche. Il serait normalement indiqué d'utiliser cette cavité comme source d'air réfrigérant pour les parties profi- lées aérodynamiquement des vannes 38 avec l'un des di- vers systèmes connus de refroidissement. De même, de l'air réfrigérant indi4qué par les flèches 41 est envoyé à la chambre externe en passant entre le carter 30 et le manchon 37. Cet air peut également servir au refroidissement des aubes. Bien qu'aucune source d'air réfrigérant ne soit indiquée, on compren- dra que, dans la plupart des cas, cet air proviendra d'un prélèvement sur le compresseur du moteur bien qu'il soit possible d'utiliser une source d'air com- plètement indépendante. z6e4556 Il est évident que si l'on fait en sorte que l'air réfrigérant soit à la même température à l'intérieur et à l'extérieur de l'aubage, les appareils de montage seront tous deux à la même température. Ce résultat est très important car il permet d'éliminer pratique- ment l'opposition thermique entre les deux jeux dtap- pareils de mnontage. Mais il apparaitra égalelent que, même si les températures d'air réfrigérant diffèrent, elles permettent de communiquer aux appareils de monta- ge une température stable pouvant être très inférieure à celle du courant de gaz chauds. Le dispositif décrit est susceptibleide nombreuses variantes. C'est ainsi que divers types de joints peuvent servir à joindre les anneauxenveloppes à la structure du moteur et que les appareils de montage de l'aubage pourront affecter plusieurs formes diffé- rentes. Revendications 1.- Aubage distributeur pour moteur à turbine à gaz comprenant une partie profilée aérodynamiquement comportant des anneaux-enveloppes Interne et externe ayant chacun une surface en contact avec les gaz définissant une partie de la limite de la couronne de gaz chauds traversant l'aubage pendant le fonctionnement du moteur, et une surface sans contact avec les gaz, caractérisé en ce qu'une bride d'étanchéité avant (21, 23) et une bride d'étanchéité arrière (22, 24) font saillie de chaque surface sans contact avec les gaz au voisinage des bords avant et arrière de l'anneauenveloppe (19, 20) respectif, en ce que les brides d'étanchéité (21, 22, 23, 24) sont réunies par des joints étanches à des structures contiguës (26, 28, 32, 36) du moteur de façon à former entre chaque bride avant et arrière un espace étanche (50, 51) à la pénétration de.s gaz chauds, et en ce que des appareils de montage (38, 39) de l'aubage font saillie de la surface sans contact avec les gaz de chaque anneau-enveloppe (19, 20) entre les brides (21, 22, 23, 24) avant et arrière et dans l'espace étanche (50, 51) correspondants. 2.- Aubage distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des organes appropriés à fournir de l'air réfrigérant (40, 41) à chacun des espaces étanches (50, 51). 3.- Aubage distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les alimentations d'air réfrigérant (40, 41) à chacun des espaces étanches (50, 51) sont à la même température. 4.- Aubage distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (32, 34) de joint étanche élastique pouvant joindre au moins une des brides (22, 24) d'étanchéité à la structure (33, 36) du moteur respective. 5.- Aubage distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de joint étanche comprend un ressort annulaire (34) de profil en arc de cercle dont un bord et la partie centrale touchent une structure fixe (35, 36) et dont l'autre bord établit un contact étanche avec la bride (24) d'étanchéité respective. 6.- Aubage distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une tringle (25, 27, 31) d'étanchéité au moyen de laquelle au moins une des brides (21, 23, 22) d'étanchéité établit un contact étanche avec sa structure respective ou avec son dispositif (26, 32, 28). de joint étanche élastique respectif. 7.- Aubage distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (15) de combustion du moteur compôrte une extrémité aval (26, 28) se Joignant étanchément aux brides (21, 23) d'étanchéité avant. 8.- Aubage distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les appareils de montage comportent des griffes (38, 39) saillant de la partie profilée (18) aérodynamiquement à travers les anneaux- enveloppes (19, 20) pour s'engager dans la structure porteuse fixe du moteur.