Brevet FR2777598A1 — publié le 19991022

Description L'invention concerne une prise d'air de refroi- dissement de la partie de diffuseur d'un étage radial d'un compresseur de turbine à gaz. Dans une turbine à gaz formée d'un compresseur, d'une installation de combustion et d'une turbine, il faut de l'air de refroidissement pour refroidir les pièces exposées aux gaz chauds; cet air de refroidissement est pris à haute pression sur le compresseur. La prise d'air comprimé de l'étage radial d'un compresseur qui, dans le cas présente, est l'étage de sortie, se fait dans une turbine à gaz développée par la demanderesse à travers la paroi latérale du côté aspiration des aubes du diffuseur. L'air de refroidissement comprimé est pris de l'étage de compresseur formé d'un rotor et d'un diffuseur pour alimenter une conduite d'air de refroidissement dans le carter du compresseur. Dans un tel diffuseur, dans la zone arrière du côté aspiration du canal d'écoulement, du fait de l'établissement de couches limites sur les pales du diffu- seur, il se forme souvent une zone d'eaux mortes ou de décro- chement qui détériore le rendement de l'ensemble de l'étage du compresseur. La présente invention a pour but de développer une prise d'air de refroidissement de la partie compresseur d'une turbine à gaz pour développer des effets aérauliques positifs sur le rendement du compresseur. A cet effet, l'invention concerne une prise d'air de refroidissement caractérisée en ce que dans les perçages borgnes horizontaux du côté aspiration des aubes de diffu- seur, il y a au moins un orifice et, les perçages d'air de refroidissement traversent le côté extérieur du carter de diffuseur et sont reliés à la sortie d'air de refroidisse- ment. Suivant une autre caractéristique avantageuse les orifices ont des perçages circulaires. Suivant une autre caractéristique avantageuse les orifices sont des fentes. Le dispositif selon l'invention réalise la prise d'air de refroidissement pour que l'air de refroidissement comprimé soit pris par des ouvertures ou des fentes de perça- ges horizontaux dans les pales du diffuseur du côté aspira- tion de ces pales. Les perçages horizontaux des pales de diffuseur sont reliés par des perçages analogues de mêmes types dans le côté extérieur du diffuseur avec évacuation de l'air de re- froidissement dans le carter du compresseur; ainsi, l'air de refroidissement, comprimé du diffuseur arrive directement dans le canal d'air du côté extérieur. Cela donne une aspira- tion de la couche limite du côté aspiration des pales du dif- fuseur. On évite ainsi la formation d'une zone d'eaux mortes ou du moins on réduit cette zone très fortement, ce qui re- lève le rendement de l'ensemble de l'étage. Le dispositif selon l'invention, permet globale- ment d'éviter une zone d'eaux mortes ce qui permet de réduire les pertes au niveau du diffuseur et d'augmenter le rendement de l'étage.20 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une coupe longitudinale de la partie com- presseur d'une turbine à gaz au niveau du diffuseur, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie du diffuseur de la figure 1 avec différents exemples de réalisation de la prise d'air, - la figure 3 est une coupe transversale des pales du diffu- seur. La figure 1 montre une coupe longitudinale d'un compresseur de turbine à gaz avec des parties de la chambre annulaire 8, de la chambre interne du support des aubes di- rectrices 9, du carter de compresseur 15 et de l'orifice de sortie 16 de l'air comprimé alimentant la chambre de combus- tion. Les aubes 12 du compresseur sont fixées sur les disques 13 du rotor et ces disques sont réunis par plusieurs tirants 14. Le support 1 porte les aubes directrices 11. L'étage de sortie du compresseur se compose d'un étage radial avec un rotor radial 2, un diffuseur à aubes 3 et des aubes de dévia- tion axiale 18. L'air comprimé passe alors dans la chambre annulaire 8. Le diffuseur 20 se compose de la partie inté- rieure 20.1 du côté du carter et de la partie extérieure 20.2 du carter de diffuseur ainsi que des aubes de diffuseur 3 avec des perçages borgnes intérieurs horizontaux 19. Dans une telle turbine à gaz formée d'un compres- seur, d'une installation de combustion et d'une turbine, on refroidit les éléments exposés aux gaz chauds avec de l'air de refroidissement, comprimé pris sur le compresseur à haute pression. La figure 2 montre une vue à échelle agrandie du diffuseur de la figure 1. Les aubes 3 du diffuseur assurent grâce à des éléments de fixation appropriés 7, en même temps à relier le support des aubes directrices 1 au carter de pa- lier arrière 21. La prise de l'air de refroidissement compri- mé peut se faire à la fois par des perçages circulaires 6.1 et par des fentes 6.2 usinés dans les aubes de diffuseur 3. Par les perç,ages de prise 6.1, 6.2, l'air de refroidissement arrive dans les perçages borgnes 19 des aubes de diffuseur 3, puis à travers les perçages 19.1 au niveau du côté extérieur 20.2 du carter de diffuseur pour passer dans la sortie d'air de refroidissement 10 du carter de compresseur. La figure 3 montre une coupe transversale du dif- fuseur 20 avec regard sur le côté intérieur 20.1 du carter de diffuseur montrant les aubes de diffuseur 3, radiales et les prises d'air de refroidissement au niveau des perçages bor- gnes 19; ces perçages peuvent être des perçages 6.1 propre- ment dits ou des fentes 6.2. Dans la zone arrière du canal d'écoulement, du côté aspiration dans le diffuseur 20, il ne peut pas se former de zone d'eaux mortes 5 comme cela est re- présenté en trait interrompu par la partie droite de la fi- gure 3 qui détériorerait le rendement de l'ensemble de l'étage du compresseur. La prise d'air de refroidissement est conçue pour que l'air de refroidissement soit pris du côté aspiration des aubes de diffuseur 3 à travers des orifices de prise appro- priés 6.1/6.2, dans des perçages borgnes horizontaux 19, à travers les perçages dans le côté extérieur du carter de dif- fuseur 20.2 et par l'évacuation d'air de refroidissement dans le carter pour alimenter les éléments de la turbine à gaz ex-5 posés aux gaz chauds. NOMENCLATURE 1 Support des aubes directrices 2 Rotor radial 3 Aubes de diffuseur 4 Paroi du carter Eaux mortes dans la partie 20 6 Ouvertures dans la partie 20.1 6.1 Perçages 6.2 Fentes 7 Eléments de fixation 8 Chambre annulaire 9 Chambre intérieure du support des aubes directrices Sortie d'air de refroidissement 11 Aubes directrices 12 Aubes de rotor 13 Disques de rotor 14 Tirants Carter de compresseur 16 Orifice de sortie 17 Tube 18 Aube de déviation axiale 19 Perçages borgnes dans les aubes de diffuseur 3 19.1 Perçages dans le côté extérieur du carter de diffu- seur 20.2 Diffuseur 20.1 Côté intérieur du carter de diffuseur 20.2 Côté extérieur du carter de diffuseur 21 Carter du palier arrière. R E V E N DI C A T I ON S 1 ) Prise d'air de refroidissement de la partie diffuseur d'un étage radial du compresseur d'une turbine à gaz, caractérisée en ce que dans les perçages borgnes horizontaux (19) du côté aspiration des aubes de diffuseur (3), il y a au moins un orifice (6) et, les perçages d'air de refroidissement (19.1) traversent le côté extérieur du carter de diffuseur (20.2) et sont reliés à10 la sortie d'air de refroidissement (10). 2 ) Prise d'air de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices (6) ont des perçages circulaires (6.1). ) Prise d'air de refroidissement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices (6) sont des fentes (6.2).