Brevet FR2823794A1 — publié le 20021025

revendications précédentes. AUBE RAPPORTEE ET REFROIDIE POUR TURBINE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concerne une aube pour turbine, l'aube étant rapportée sur un disque de la turbine et étant refroidie par une circulation interne d'air. Etat de la technique antérieure Un étage de turEine axiale est composé d'une grille d'aubes fixes appelée distributeur et d'une grille d'aubes mobiles appelée roue. Il existe des roues monoblocs o aubes et disque forment une pièce unique. I1 existe aussi des roues à aubes rapportées o aubes et disque sont assemblés macaniquement, généralement par pieds de sapin. Lorsque les roues fonctionnent sous une température élevoe, il est nécessaire de refroidir les aubes. Ce refroidissement peut être effectué par de l'air prélevé par exemple à la sortie du compresseur et acheminé à l'intérieur des aubes à travers leur fixation au disque. L' air de refroidissement pénètre par le pied d'une aube pour ressortir par exemple par l'extrémité opposce et par l'une de ses faces. La figure 1A est une vue partielle d'une aube 1 montée sur un disque 2, la vue étant représentée dans un plan perpendiculaire à l'axe de la turbine. Elle montre plus précisément le pied 3 de l'aube 1 en position dans une alvéole 4 du disque 2. Le pied est montré en coupe selon l'axe d'un canal 5 amenant l'air SP 19249 JL de refroidissement depuis le fond de l'alvéole 4 jusqu'au cTrcuit de refroidissement interne et non représenté de l'aube. L'air de refroidissement circule dans l'alvéole 4 dans une direction perpendiculaire au plan de la figure. Dans l'exemple représenté, l'air est introduit par une extrémité de l'alvéole, correspondant à une face du disque dite face amont, et remonte dans le canal (ou les canaux) 5, l'autre extrémité de l'alvéole, correspondant à l'autre face du disque ou face aval, étant obturée. L'air de refroidissement prélevé à la sortie du compresseur est injecté au travers d'un flasque plaqué contre la face amont du disque pour assurer l'étanchéité du circuit d'air. Pour ce faire, le flasque est souvent maintenu sur le disque par un système de crochets appelés crabats. Les crochets assurent également une autre fonction. Ils donnent à l'air de refroidissement se dirigeant vers les alvéoles une vitesse de rotation égale à celle du rotor de la turbine. L'air de refroidissement arrive alors devant l'alvéole en tournant à la même vitesse qu'elle et entre à l'intérieur de l'alvéole sans effets secondaires. Ces crochets ont cependant l'inconvénient d'être coûteux et d'avoir une relativement faible durée de vie. I1 serait donc intéressant de pouvoir les supprimer. Cependant, des essais ont montré que le refroidissement des aubes de turbines est moins assuré lorsque ces crochets sont supprimés. SP 19249 JL Exposé de l' invention I1 revient aux inventeurs de la présente invention d'avoir découvert la raison d'une moins grande efficacité du refroidissement lorsque les crochets ou crabots sont supprimés et d'avoir apporté une solution à ce problème. La figure 1B permet d'illustrer le phénomène provoquant une perte d'efficacité du refroidissement des aubes. Cette figure est une vue de la face inférieure du pied 3 et portant la référence 6 sur la figure 1A. Le canal (ou les canaux) 5 n'a pas été représenté. Le flasque plaqué contre la face amont du disque est figuré sous la référence 7. Sous la référence 8 a été figuré un flasque d'obturation de l'alvéole, côté face aval du disque. Les inventeurs sont arrivés à la conclusion que, quand l'air nest plus guidé jusqutà l'alvéole, l'air de refroidissement arrive dans l'alvéole avec une vitesse de rotation plus faible que lorsqu'il est guidé. L'air est alors écopé et tourooie dans l'alvéole en formant un tourbillon comme cela est figuré sur la figure 1B. Le centre de ce tourtillon (ou vortex) est un creux de pression très important qui est préjudiciable pour l'alimentation de l'aube en air de refroidissement. La présente invention permet de remédier à ce problème chaque fois qu'il se présente dans une turDine. Elle a pour objet une aube pour turbine, l'aube présentant un pied permettant de la rapporter dans une alvéole d'un disque de la turUine, l'aube SP 19249 JL posséJant un circuit interne de refroidissement par air comprenant des moyens d'entrée d'air situés sur le pied de l'aube et en regard de ladite alvéole, et des moyens de sortie d'air, caractérisée en ce que le pied de l'aube est pourvu de moyens d'homogénéisation de la pression et de la température de l'air de refroidissement pénétrant dans les moyens d'entrce d'air. Avantageusement, les moyens d'homogénéisation comprennent un déflecteur réqularisant l'écoulement d'air vers les moyens d'entrée d' air. Le déflecteur peut faire partie intégrante de l'aube. Le déflecteur peut être un élément rapporté sur le pied de l'aube et pourvu de moyens d'accès au moyen d'entrée d'air. Les moyens d'accès peuvent comprendre au moins un trou calibré. Le déflecteur peut comprendre au moins une ailette. Cette ailette peut être droite ou inclinée par rapport à l'axe général de l'aube. Selon un mode de réalisation avantageux, le déflecteur comprend au moins une ailette permettant de canaliser l'air de refroidissement pénétrant dans l'alvéole et au moins une ailette permettant de canaliser de l'air refoulé vers le centre de l'alvéole. Brève description des dessins L' invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre SP 19249 JL d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels: la figure 1A, déjà décrite, est une vue partielle d'une aube pour turDine, montée sur un disque, selon l'art connu, - la figure 1B, déjà décrite, est une vue de la face inférieure d'un pied d'aube pour turDine, selon l'art connu, - la figure 2A est une vue d'une aube pour turbine, montée sur un disque, selon l' invention, - la figure 2B est une vue de la face inférieure d'un pied d'aube pour turbine, selon l 'invention, - la figure 3 est une vue en perspective d'un déflecteur utilisé par la présente invention, - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'une turbine équipée d'une aube selon ltinvention, - les figures 5 et 6 sont des vues de dessous de déflecteurs utilisables par la présente invention, - les figures 7 à 10 sont des vues transvereales et en coupe de différents déflecteurs utilisables par la présente invention Description détaillée de modes de réalisation de l' invention La figure 2A est une vue d'une aube 11 selon linvention et montée sur un disque 12, la vue étant représentée dans un plan perpendiculaire à l'axe de la turDine comme pour la figure 1A. Le pied 13 de SP 19249 JL i l'aube 11 est en position dans une alvéole 14 du disque 12. Le pied est montré en coupe selon l'axe d'un canal amenant l'air de refroidissement depuis le fond de l'alvéole 14 jusqu'au cTrcuit de refroidissement interne et non représenté de l'aube. La cTrculation de l'air dans l'alvéole se fait comme cela est décrit précédemment pour la figure 1A. A la différence de l'aube décrite dans la figure 1A, l'aube de la figure 2A est équipée d'un déflecteur 20 solidaire de la face inférieure 16 du pied d'aube. Le déflecteur 20 comporte des ailettes permettant de canaliser l'air de refroidissement circulant dans le fond de l'alvéole 14. La figure 2A montre que le déflecteur présente un trou 18 en correspondance avec le canal 15 et servant de moyens d'accès au canal pour l'air de refroidissement. Ce trou peut être un trou calibré dont la réalisation est aisée à obtenir sur une pièce telle qu'un déflecteur rapporté. La figure 2B, correspondant à la figure 1B pour l'art antérieur, montre par des flèches de quelle manière est canalisé l'air de refroidissement au fond de l'alvéole, entre les flasques 17 et 18 du disque 12. Sur cette figure, le déflecteur est équipé de deux ailettes 22 et 23 situces de part et d'autre de l'axe d'alignement des trous 21. Les ailettes sont agencées de facon à former une espèce de chicane. On peut remarquer également que le déflecteur représenté possède quatre trous pour le passage de l'air de refroidissement. SP 19249 JL La présence d'un déflecteur en face inférieure du pied de l'aube permet d'éviter la formation d'un tourtillon et la manifestation d'un creux de pression. Le déflecteur peut être une pièce rapportée par soudage ou brasage sur le pied d'aube. En variante, le déflecteur peut faire partie intogrante de l'aube. La figure 3 est une vue en perepective du déflecteur 20 mentionné précédemment. Cette figure permet de mieux voir les ailettes 22 et 23 ainsi que les trous 21. La figure 4 est une vue partielle en coupe d'une turDine équipée d'une aube selon l 'invention. La figure 4 montre une aube 11 équipée d'un déflecteur 20 et montée dans une alvéole 14 du disque 12. Cette figure permet de voir également le flasque 17 plaqué contre la face amont du disque 12 et le flasque 18 d'obLuration de l'alvéole. L'air de refroidissement est prélevé en fond de chambre et accéléré à travers une série d'injecteurs tel que l'injecteur 31. Cet air passe ensuite au travers de trous, tels que le trou 32, percés sur le flasque 17 et remonte vers les fonds des alvéoles comme cela est indiqué par des flèches sur la figure 4. En traits interrompus, on a représenté les crochets ou crabots que l' invention permet de supprlmer. Les figures 5 et 6 montrent, en position sur la face inférieure d'un pied d'aube, d'autres formes de déflecteurs utilisables par la présente invention. SP 19249 JL Sur la figure 5, le déflecteur 40 comporte deux ailettes 41 et 42 présentes sur toute la longueur du déflecteur. Des trous 43 d'accès aux canaux des aubes sont également représentés. Sur la figure 6, le déflecteur 50 comporte une première série d'ailettes 51 et 53, situées d'un côté du déflecteur, et une deuxième série d'ailettes 52 et 54, situées de l'autre côté du déflecteur. Les ailettes sont agencées pour former des chicanes. Des trous 55 d'accès aux canaux des aubes sont également représentés. Le déflecteur peut aussi comporter une ou plusieurs ailettes de forme incurvée et permettant un guidage de l'air de refroidissement selon un trajet plus évolutif. Les figures 7 à 10 donnent, à titre d'exemples, d'autres formes de déflecteurs utilisables par la présente invention. Toutes ces vues sont des représentations en coupe transvereale effectuée selon un trou de passage de l'air de refroidissement. Le déflecteur 60 de la figure 7 est en forme de rail. I1 comporte des ailettes 61 et 62 disposées à angle droit par rapport à la face d'appui 63 du déflecteur sur le pied d'aube. Les ailettes 61 et 62 peuvent courir toute la longueur du déflecteur ou être interrompues pour former des chicanes. I1 en va de même pour les déflecteurs 70, et 90 représentés respectivement aux figures 8, 9 et 10. Le déflecteur 70 comporte des ailettes 71 et 72 qui vont en s'évasant par rapport à la face d'appui 73 du déflecteur sur le pied d'aube. Le déflecteur SO SP 19249 JL comporte des ailettes 81 et 82 qui vont en se rapprochant par rapport à la face d'appui 83 du déflecteur sur le pied d'aube. Le déflecteur 90 comprend quatre ailettes parallèles 91, 92, 93 et 94 disposoes à angle droit par rapport à la face d'appui du déflecteur sur le pied d'aube. L' invention permet d'obtenir un gain de pression statique au centre de 1'alvéole qui comble à environ 75% le creux de pression existant sans l'aménagement apporté. Cette amélioration de l'alimentation de l'aube en air de refroidissement permet de réduire la température moyenne de l'aube suivant les conditions de fonctionnement et d' augmenter en conséquence sa durée de vie. SP 19249 JL REVENDICATIONS 1. Aube (11) pour turbine, l'aube présentant un pied (13) permettant de la rapporter dans une alvéole (14) d'un disque (12) de la turbine, l'aube possédant un circuit interne de refroidissement par air comprenant des moyens déentrée d'air (15) situés sur le pied de l'aube et en regard de ladite alvéole, et des moyens de sortie d'air, caractérisée en ce que le pied (13) de l'aube (11) est pourvu de moyens d'homogénéisation de la pression et de la température de l'air de refroidissement pénétrant dans les moyens d'entrce d'air. 2. Aube pour turbine selon la revendication 1, caractérisoe en ce que les moyens d'homogénéisation comprennent un déflecteur (20) réqularisant l'écoulement d'air vers les moyens d'entrée d'air (15). 3. Aube pour turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le déflecteur fait partie intégrante de l'aube. 4. Aube pour turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le déflecteur (20) est un élément rapporté sur le pied (13) de l'aube (11) et pourvu de moyens d'accès (21) au moyen d'entrée d'air (15). SP 19249 JL 5. Aube pour turbine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens d'accès (21) comprennent au moins un trou calibré. 6. Aube pour turbine selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le déflecteur (20) comprend au moins une ailette (22, 23). 7. Aube pour turbine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite ailette (21, 22) est droite ou inclinée par rapport à l'axe général de l'aube. 8. Aube pour turbine selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le déflecteur (20) comprend au moins une ailette (22) permettant de canaliser l'air de refroidissement pénétrant dans l'alvéole et au moins une ailette (23) permettant de canaliser de l'air refoulé vers le centre de l'alvéole. 9. Aube pour turbine selon la revendication 6, caractérisé en ce que le déflecteur comprend au moins une ailette incurvée.