Brevet FR2680542A1 — publié le 19930226

AILE PROFILEE COMPORTANT DES MOYENS DE REFROIDISSEMENT ET PROCEDE DE REFROIDISSEMENT DE CELLE-CI Cette invention concerne des ailes profilées et plus particulièrement des ailes profilées pour utilisation dans un courant de fluide chaud. Selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé une aile profilée présentant un passage pour recevoir un fluide de refroidissement, ce passage étant situé vers une partie choisie de l'aile profilée, de telle sorte qu'à l'utilisation, une érosion et/ou une corrosion de la partie choisie ouvre le passage, pour permettre au fluide de refroidissement d'effectuer un refroidissement par film de la partie choisie. Selon une réalisation préférée de l'invention, la partie choisie est la zone du bord d'attaque de l'aile profilée. De préférence, le passage est allongé dans la direction du bord d'attaque et il lui est sensiblement parallèle Ce passage peut s'étendre sur toute la longueur20 du bord d'attaque de l'aile profilée. Selon une autre réalisation de l'invention, l'aile profilée présente plusieurs passages Selon certaines formes d'exécution les passages sont en série, écartés les uns des autres, suivant la direction de la partie choisie25 et s'étendant vers elle Les passages sont éventuellement sensiblement perpendiculaires à la partie choisie et l'extrémité de chaque passage, la plus proche de la partie choisie, est obturée. Selon une forme d'exécution préférée, le passage ou les passages communiquent, par un ou plusieurs passages d'alimentation, avec un passage principal pour le fluide de refroidissement Ce passage principal est essentiellement prévu pour assurer une convection de refroidissement de l'aile profilée De préférence, ce35 passage principal a deux extrémités dont une est adaptée pour être alimentée en fluide de refroidissement et l'autre est obturée. Avantageusement, au moins la zone du bord d'attaque de l'aile profilée est pourvue d'une couche extérieure d'isolation thermique. Selon un second aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de refroidissement d'une aile profilée comprenant les étapes consistant à ménager au moins un passage situé près d'une partie choisie de l'aile profilée, alimenter ce passage en fluide de refroidissement, autoriser une érosion et/ou une corrosion de la partie choisie, pour exposer, le passage, de telle sorte que le fluide effectue un refroidissement par film de la partie choisie de l'aile profilée.15 Des formes d'exécution de l'invention sont maintenant décrites plus en détail La description fait référence au dessin annexé dans lequel: Figure 1 est une coupe transversale d'une aile profilée selon la présente invention; Figure 2 est une coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1 et; Figure 3 est une coupe longitudinale, semblable à la figure 2, d'une autre aile profilée selon la présente invention. Les figures 1 et 2 montrent un dispositif 10 d'aile profilée comprenant une aile il profilée présentant une couche 12 d'isolation thermique L'aile il profilée comprend un passage 13 principal dans lequel circule un fluide de refroidissement, en l'occurrence de l'air De30 tels passages 13 sont connus et servent à refroidir la zone 14 du bord d'attaque de l'aile profilée par des moyens de convection, l'air froid étant réchauffé par la partie la plus chaude de l'aile il profilée entourant le passage 13 Dans cette forme d'exécution, l'alimentation en air froid est effectuée à travers une partie 15 de pied du dispositif d'aile profilée L'aile ici représentée est par exemple l'une des ailes disposées de façon annulaire dans un élément de moteur à turbine à gaz. L'utilisation de l'aile profilée peut conduire à une détérioration et une éventuelle fissuration de la couche 12 d'isolation thermique qui se détache alors du matériau de l'aile il profilée, généralement du métal, ainsi exposé à une érosion et/ou une corrosion telle qu'une oxydation Ceci est représenté sur la figure 1 o la ligne 16 en pointillés montre le déplacement, dans le sens du courant, du bord d'attaque de l'aile il profilée. Dans l'aile 11 profilée est ménagé un passage 17 qui s'étend suivant la longueur de l'aile Il profilée, à une distance sensiblement constante du bord 14 d'attaque et en lui étant adjacent La distance représentée sur les figures est volontairement exagérée dans un but de clarté. Le passage 17 est alimenté en fluide de refroidissement depuis le passage 13 principal par plusieurs passages d'alimentation 18, séparés les uns des autres. Lorsque la couche 12 d'isolement thermique est détériorée et fissurée, le bord d'attaque de l'aile 11 profilée peut rapidement être érodé jusqu'à la position 16, le passage 17 étant alors progressivement ouvert sur le milieu ambiant L'air de refroidissement du passage 17 peut alors effectuer un refroidissement par film du bord25 d'attaque Ceci refroidit le matériau de l'aile profilée au niveau du bord d'attaque, ce qui ralentit l'effet d'érosion, prolongeant ainsi la durée de vie de l'aile 11 profilée. Dans le dispositif représenté, le passage 13 principal est obturé du côté 19 de son extrémité radialement la plus extérieure Ceci contribue à faire passer le fluide de refroidissement dans le passage 17 Ce dernier évacue le fluide de refroidissement par son extrémité 20 radialement la plus extérieure, de telle35 sorte que le fluide de refroidissement des passages 17 et 13 peut être renouvelé continuellement Cependant, une autre solution consiste à alimenter directement le passage 17 en fluide de refroidissement. On notera que d'autres passages de refroidissement pourraient être ménagés à côté de l'aile il profilée comme cela est connu ainsi que d'autres passages 17 pourraient être ménagés en d'autres emplacements o ils seraient utiles De même, les passages 18 d'alimentation pourraient être remplacés par un passage unique, soit d'étendue limitée, soit prolongeant le passage 17 De plus, ce dernier peut ne s'étendre que le long d'une distance radiale limitée de l'aile profilée Par exemple, ce passage peut n'être ménagé que dans la moitié radialement la plus extérieure de l'aile profilée Les passages 13 et 17 peuvent également avoir n'importe quel profil transversal autre que le profil rectangulaire représenté. Quand une longueur du passage 17 est ouverte, cela peut, sous certaines conditions, dont des conditions de dimension, coincer une partie relativement stagnante du gaz chaud passant et servir à isoler, sur une certaine étendue, la partie d'aile profilée située derrière le passage 17 ouvert. Selon un autre dispositif, comme représenté sur la figure 3, plusieurs passages 30 séparés les uns des autres peuvent être ménagés, les extrémités 31 obturées de ces passages étant adjacentes aux bords 14 d'attaque de l'aile Il profilée et ses passages 30 étant adaptés pour recevoir le fluide de refroidissement, en communiquant avec le passage 13 principal Au cours d'une érosion du bord d'attaque de l'aile il profilée, un nombre grandissant de passages 30 seraient ouverts, effectuant alors le film nécessaire de refroidissement du bord d'attaque Le dispositif représenté sur la figure 3 est, en de nombreux points, semblable à ce qui est représenté sur les figures 1 et 2, des références identiques sont données aux parties semblables. Il est bien entendu que, bien que la description faite ci-dessus se rapporte à une érosion ou une corrosion et au refroidissement, obtenus en conséquence, du bord d'attaque d'une aile profilée, l'invention convient également pour protéger et augmenter la durée de vie d'autres parties vulnérables de l'aile profilée, par exemple le bord 12 de fuite De même, toute aile profilée autre que celles de moteurs à turbine à gaz,, peut être refroidie selon la présente invention, si les conditions le permettent. REVENDICATIONS 1 Aile ( 11) profilée présentant un passage ( 17, 30) pour recevoir un fluide de refroidissement, ce passage étant situé près d'une partie ( 14) choisie de l'aile profilée, caractérisée en ce qu'à l'usage, une érosion et/ou une corrosion de la partie ( 14) choisie, ouvre le passage ( 17, 30) pour permettre au fluide de refroidissement d'effectuer un refroidissement par film de la partie ( 14) choisie. 2 Aile profilée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie choisie est la zone du bord ( 14) d'attaque de l'aile profilée. 3 Aile profilée selon la revendication 2, caractérisée en ce que le passage ( 17) est allongé dans la direction du bord ( 14) d'attaque et lui est sensiblement parallèle. 4 Aile profilée selon la revendication 3, caractérisée en ce que le passage ( 17) s'étend sur toute la longueur du bord ( 14) d'attaque de l'aile ( 11) profilée. Aile profilée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle présente plusieurs passages 30. 6 Aile profilée selon la revendication 5, caractérisée en ce que les passages ( 30) sont en série, écartés les uns des autres et s'étendent vers la partie ( 14) choisie. 7 Aile profilée selon la revendication 6, caractérisée en ce que les passages ( 30) sont sensiblement perpendiculaires à la partie ( 14) choisie et l'extrémité ( 31) de chaque passage, la plus proche de la partie ( 14) choisie, est obturée. 8 Aile profilée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le passage ( 17) ou les passages ( 30) communiquent par un ou plusieurs passages ( 18, 30) d'alimentation avec un passage ( 13) principal pour le fluide de refroidissement. 9 Aile profilée selon la revendication 8, caractérisée en ce que le passage ( 13) principal a deux extrémités, dont l'une est adaptée pour être alimentée en fluide de refroidissement et l'autre est obturée. Aile profilée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins la zone du bord ( 14) d'attaque de l'aile profilée est pourvue10 d'une couche ( 12) extérieure d'isolation thermique. 11 Procédé de refroidissement d'une aile ( 11) profilée comprenant les étapes consistant à ménager au moins un passage ( 17, 30) situé près d'une partie ( 14) choisie de l'aile profilée, alimenter en fluide de15 refroidissement ce passage ( 17, 30), autoriser une érosion et/ou une corrosion de la partie ( 14) choisie, pour ouvrir, de ce fait, au moins un passage ( 17, 30), de telle sorte que le fluide effectuera un refroidissement par film de la partie ( 14) choisie de l'aile profilée.