FR2550275A1 - - Google Patents

Abstract

CET ASSEMBLAGE COMPREND UN CARTER EXTERIEUR 22 ET UNE RANGEE D'AUBES FIXES 32 S'ETENDANT VERS L'INTERIEUR EN TRAVERS D'UN PARCOURS D'ECOULEMENT ANNULAIRE 18 POUR LES GAZ DU MILIEU DE TRAVAIL. L'ASSEMBLAGE DE STATOR COMPREND UN CONDUIT 34 VENANT S'ENGAGER SUR LES AUBES FIXES EN ETANT EMPRISONNE ENTRE UNE DE CES DERNIERES ET UN ELEMENT DE STATOR 38 S'ETENDANT VERS L'INTERIEUR A PARTIR DU CARTER EXTERIEUR. CE CONDUIT COMPREND UNE PIECE DE TRANSITION 78, QUI S'ETEND AXIALEMENT POUR PROTEGER UNE PARTIE DE L'AUBE FIXE. L'INVENTION EST UTILISEE POUR EVITER UN ECHAUFFEMENT EXCESSIF DES AUBES FIXES ET DES ELEMENTS ASSOCIES DANS UN MOTEUR A TURBINE A GAZ.

Description

Assemblage de stator en vue de délimiter le parcours

d'écoulement d'un moteur à turbine à gaz.

La présente invention concerne des moteurs à turbine à gaz et, plus particulièrement, un assem5 blage de stator adjacent au parcours d'écoulement pour les gaz du milieu de travail d'un moteur de ce type La présente invention a été mise au point dans le domaine des moteurs à turbine à gaz pour avions et elle s'applique également aux moteurs à turbine inter10 venant dans d'autres domaines dans lesquels on utilise des rangées d'aubes fixes pour diriger un milieu de

travail fluide.

Un exemple d'un moteur à turbine à gaz du type auquel s'applique la présente invention, est un 15 moteur à turbine à gaz comportant une section de compression, une section de combustion et une section de turbine Un parcours d'écoulement annulaire pour les gaz du milieu de travail s'étend axialement à travers ce moteur Un assemblage de rotor s'étend axialement 20 à travers les sections de compression et de turbine en étant circonscrit par un assemblage de stator Cet

assemblage de stator comprend un carter de moteur.

Des rangées d'aubes mobiles s'étendent vers l'extérieur à partir du rotor en travers du parcours d'écou25 lement du milieu de travail à la fois dans la section de turbine et la section de compression Une rangée d'aubes fixes s'étend vers l'intérieur à partir du carter de moteur et en travers du parcours d'écoulement du milieu de travail à l'extrémité d'aval de la 30 plupart des rangées d'aubes mobiles en vue de diriger les gaz du milieu de travail du moteur dans la zone

de travail suivante de ce dernier.

Des exemples de structures de moteurs dans

lesquelles on utilise des aubes mobiles et des aubes 35 fixes à l'intérieur d'un carter extérieur sont illus-

très dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3.966 354 accordé au nom de Patterson et intitulé

"THERMAL ACTUATED VALVE FOR CLEARANCE CONTROL",

3.992 126 accordé aux noms de Brown et al et inti5 tulé "TURBINE COOLING" et 4 011 718 accordé au nom

de Asplund et intitulé "GAS TURBINE CONSTRUCTION".

Comme illustré dans ces brevets, la section de combustion du moteur est utilisée pour brûler un carburant dans ce dernier afin d'accroître l'énergie 10 des gaz du milieu de travail A mesure que les gaz chauds du milieu de travail se dilatent à travers la section de turbine du moteur, ils viennent baigner les rangées d'aubes mobiles et d'aubes fixes situées immédiatement en aval de la section de combustion. 15 Dans cette zone du moteur, de l'air de refroidissement s'écoule à l'intérieur du carter extérieur en direction de la surface intérieure des aubes fixes afin de maintenir la température de ces dernières

dans des limites acceptables.

En un certain point situé en aval des rangées d'aubes fixes refroidies, l'air de refroidissement ne s'écoule pas vers la surface intérieure de ces dernières Un exemple d'une construction de ce type est illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 644 057 accordé au nom de Steinbarger et intitulé "LOCKING DEVICE" Bien que les aubes fixes ne soient pas refroidies intérieurement, des efforts sont consentis pour garantir que les aubes fixes et les éléments associés ne sont pas échauffés de manière inacceptable 30 par les gaz chauds du milieu de travail En conséquence, les hommes de science et les ingénieurs cherchent à mettre au point un assemblage de stator dans

lequel on utilise des aubes fixes et qui permet d'éviter l'échauffement inacceptable de ces dernières, ain35 si que des éléments y associés.

Suivant la présente invention, un moteur à turbine à gaz comportant un parcours d'écoulement pour le milieu de travail, un carter extérieur s'étendant autour de ce parcours d'écoulement, ainsi qu'une rangée d'aubes fixes supportées par le carter extérieur, comprend un conduit qui vient s'engager sur la rangée d'aubes fixes à un endroit, ainsi que sur les aubes fixes et le carter à un autre endroit, tout en s'étendant entre les deux endroits en vue de protéger 10 la rangée d'aubes fixes contre les gaz du milieu de travail. Suivant une forme de réalisation, le conduit est constitué de segments courbes comportant chacun un prolongement en porte à faux qui s'étend jusqu'à proxi15 mité d'un élément de stator adjacent en vue de définir une cavité d'air de refroidissement adjacente au point d'engagement entre le carter, les aubes fixes et le conduit. Une caractéristique principale de la présente 20 invention réside dans une structure de stator pour un moteur à turbine à gaz La structure de stator comprend un conduit constitué de plusieurs segments s'étendant circonférentiellement Ce conduit comporte une partie axiale qui délimite le parcours d'écoulement du 25 milieu de travail Une autre caractéristique réside dans une rangée d'aubes fixes Chacune de ces aubes

comporte au moins une surface portante qui s'étend en travers du parcours d'écoulement du milieu de travail.

Chaque aube fixe vient s'engager sur le carter exté30 rieur Le conduit vient s'engager sur les aubes fixes à un endroit, tandis qu'il est enfermé entre ces dernières et le carter, à un autre endroit Dans une forme de réalisation, le conduit comporte un prolongement en porte à faux Ce prolongement s'étend axialement 35 jusqu'à proximité d'une structure de stator adjacente en vue de définir une chambre d'air de refroidissement à proximité du point de fixation du conduit au carter Les aubes fixes sont espacées-du carter extérieur en vue de définir une seconde chambre de refroidissement Plusieurs trous s'étendent à travers le carter extérieur à proximité du point de fixation en vue de définir un passage d'écoulement pour l'air de refroidissement à travers les fentes d'une chambre à l'autre Dans une forme de réalisation, chaque sur10 face portante comporte un bord d'attaque, un bord de

fuite et une dimension L dans le sens de la corde.

La longueur depuis le bord d'attaque jusqu'au point de

fixation au carter est une distance L' qui est supérieure ou égale à la distance L (L'>L).

Un avantage principal de la présente invention réside dans la résistance à la fatigue et au fluage de la structure de stator au point de fixation de l'aube fixe au carter, résistance qui résulte de l'entrave au transfert de chaleur des gaz du milieu de 20 travail au carter via les surfaces portantes des aubes fixes Un autre avantage réside dans la finesse qui résulte du fait que le parcours d'écoulement du milieu de travail est défini par un conduit s'étendant axialement Un autre avantage encore réside dans l'inter25 changeabilité de la turbine à haute pression avec la turbine à basse pression, interchangeabilité qui est due au fait que l'on dispose d'un conduit pouvant être aisément remplacé par un autre conduit ayant un contour différent, mais qui est conçu pour venir s'enga30 ger sur les aubes fixes de la turbine basse pression et le carter de la même manière que le conduit remplacé venait s'engager sur les aubes et le carter Les caractéristiques et avantages précités

de la présente invention apparaîtront plus clairement 35 à la lecture de la description détaillée ci-après du

meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un moteur à turbine à gaz à écoulement axial, 5 une partie du carter extérieur étant enlevée pour illustrer une partie de la section de turbine; la figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie de la partie de la section de turbine qui est illustrée en figure 1; la figure 3 est une vue partielle en perspective d'une partie de la section de turbine du moteur;et

la figure 4 illustre une autre forme de réalisation de la bride représentée en figure 2.

La figure 1 illustre un moteur à turbine à 15 gaz à écoulement axial 10 ayant un axe de rotation R. Une partie du moteur est élaguée pour la clarté de l'illustration Le moteur comporte une section de compression 12, une section de combustion 14 et une section de turbine 16 Un parcours d'écoulement annu20 laire 18 pour les gaz du milieu de travail s'étend axialement à travers les sections du moteur Un assemblage de stator 20 s'étend axialement à travers ces sections pour délimiter le parcours d'écoulement du milieu de travail L'assemblage de stator comprend 25 un carter extérieur 22 qui s'étend circonférentiellement autour du parcours d'écoulement du milieu de travail. Plusieurs tubes à air de refroidissement 24 s'étendent circonférentiellement autour du carter ex30 térieur 22 dans la section de turbine 16 Ces tubes

à air de refroidissement sont en communication d'écoulement avec une source d'air de refroidissement telle que la section de compression 12 Les tubes sont conçus de telle sorte que l'air de refroidissement vien35 ne heurter le carter extérieur lorsque le moteur fonc-

tionne dans des conditions présélectionnées afin de régler les espaces opératoires intérieurs dans la

section de turbine.

La section de turbine 16 comprend une tur5 bine à haute pression 26 et une turbine à basse pression 28 Dans la turbine à haute pression, une rangée d'aubes mobiles (représentée par l'aube mobile unique 30) -s'étend vers l'extérieur en travers du parcours d'écoulement du milieu de travail Un assem10 blage d'étanchéité à l'air extérieur 31 est espacé radialement de la rangée d'aubes mobiles et est fixé

au carter extérieur 22 Dans la turbine à basse pression, l'assemblage de stator comprend une rangée d'aubes fixes représentée par l'aube fixe unique 32.

Un conduit formé de plusieurs segments courbes (représentés par le segment unique 34) s'étend entre les aubes fixes de la turbine à basse pression et le joint d'étanchéité à l'air extérieur de la turbine à haute pression Ce conduit est espacé radialement du carter 20 extérieur afin de définir une première chambre d'air de refroidissement 36 entre eux En dedans du conduit, le parcours d'écoulement annulaire 18 comprend une zone annulaire de transition 37 qui s'étend de la rangée d'aubes mobiles de la turbine à haute pression à

la rangée d'aubes fixes de la turbine à basse pression.

La figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie d'une partie du moteur à turbine à gaz représentée en figure 1, illustrant plus en détail des éléments de l'assemblage de stator 20, tels que 30 le carter extérieur 22, l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur 31, la rangée d'aubes fixes 32 et le

conduit 34.

Le carter extérieur 22 comporte un premier

élément de stator, en l'occurrence, la première bride 35 38, qui s'étend vers l'intérieur à partir de ce car-

ter extérieur Cette bride comporte, à un premier endroit axial A 1,une rainure 40 destinée à recevoir la rangée d'aubes fixes 32 et le conduit 34 Un deuxième

élément de stator, en l'occurrence, la deuxième bride 5 42, s'étend vers l'intérieur à partir du carter extérieur Cette deuxième bride est située à un deuxième endroit axial A 2 qui est espacé axialement du premier endroit Un troisième élément de stator, en l'occurrence, l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur ad10 jacent 31, est espacé axialement de la première bride.

L'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur comprend plusieurs segments d'étanchéité courbes 44 qui sont

espacés radialement de la rangée d'aubes mobiles.

Plusieurs bagues courbes 46 s'étendent radialement vers l'intérieur depuis le carter extérieur jusqu'aux segments d'étanchéité courbes en vue de supporter

l'extrémité d'aval de ces derniers à l'écart du carter extérieur.

La rangée d'aubes fixes 32 s'étend circonfé20 rentiellement autour du parcours d'écoulement annulaire 18 pour les gaz du milieu de travail Chaque aube fixe est espacée circonférentiellement de l'aube fixe adjacente et elle est espacée radialement du carter extérieur 22 afin de définir, entre eux, une deuxième 25 chambre 48 pour l'air de refroidissement L'aube fixe comporte un pied 50 et au moins une surface portante 52

s'étendant vers l'intérieur à partir de ce dernier en travers du parcours d'écoulement du milieu de travail.

La surface portante comporte un bord d'attaque 54, un 30 bord de fuite 56 et une dimension de corde L comprise entre le bord d'attaque et le bord de fuite La dimension de corde L est mesurée dans une direction orientée perpendiculairement à la fois par rapport au bord d'attaque et au bord de fuite, à un endroit adja35 cent au pied L'aube fixe comporte un premier talon 58

qui s'étend sur une distance L' à partir du bord d'attaque de la surface portante La longueur L' est supérieure ou égale à la longueur L (L'>L).

Le premier talon 58 de l'aube fixe s'étend axialement en travers des première et seconde chambres de refroidissement jusqu'au carter extérieur, tandis qu'il est emprisonné par la première bride 38 de ce dernier L'aube fixe comporte un second talon 60 qui est adjacent à la seconde bride 42 du carter extérieur. 10 Chaque second talon comporte un trou 62 La seconde bride comporte plusieurs trous de boulons 64 qui sont espacés chacun circonférentiellement d'un trou adjacent, de telle sorte que le trou 62 pratiqué dans l'aube fixe soit aligné avec un trou associé de la seconde 15 bride Ces trous permettent, à la bride et à l'aube fixe, de recevoir un moyen de fixation tel qu'une combinaison 66 d'un boulon et d'un écrou en vue de fixer l'aube fixe à la seconde bride L'aube fixe comporte également une rainure 68 qui est délimitée par son 20 pied 50 et son premier talon Cette rainure 68 s'étend circonférentiellement dans la rangée d'aubes fixes à un troisième endroit axial A 3 situé axialement entre le premier endroit axial A 1 et le deuxième

endroit axial A 2.

Chaque segment de conduit cburbe 34 comporte un axe de rayon R 1 qui coïncide avec l'axe de rotation R Le segment de conduit comporte un côté concave 70 qui délimite la zone de transition du parcours d'écoulement et un côté convexe 72 qui est espacé ra30 dialement du carter extérieur en vue de définir la première chambre s'étendant circonférentiellement 36 pour l'air de refroidissement entre eux Le segment de conduit comporte, à une première extrémité 75, un premier pied 74 qui est orienté radialement par rap35 port à l'axe R Ce premier pied s'étend radialement vers l'intérieur en travers de la première chambre jusqu'au carter extérieur 22 Le premier pied de chaque segment de conduit est emprisonné entre une aube fixe associée 32 de la rangée et la première bride 38 du carter extérieur au premier endroit axial. Un second pied 76 situé à une seconde extrémité 77 est orienté radialement par rapport à l'axe R, tout en étant espacé axialement du premier pied d'une distance D 1 Le second pied de chaque segment de con10 duit s'étend dans la rainure 68 de l'aube fixe et il

est emprisonné par cette dernière au troisième endroit A 3 Une pièce de transition 78 est disposée radialement en dedans du premier pied Cette pièce de transition 78 est orientée angulairement par rapport 15 à 1 l'axe de-rayon R 1, tandis qu'elle s'étend axialement entre les premier et second pieds du conduit.

La pièce de transition comporte un prolongement 80 qui s'étend en porte à faux sur une seconde distance D 2 à partir du premier pied jusqu'à proximité de l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur Cette seconde distance D 2 est égaleou supérieure à la premiere distance D 1 Ce prolongement comporte un nez courbe 82 qui s'étend axialement par-dessus l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur Les lignes 25 en traits discontinus illustrent la relation existant entre l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur et le segment de conduit avant la mise en service du

moteur à turbine à gaz.

Plusieurs trous d'air de refroidissement 78 30 pratiqués dans la première bride 38 du carter extérieur 22 relient la première chambre d'air de refroidissement 36 (entre le conduit 34 et le carter extérieur 22) à la seconde chambre 48 (entre la rangée d'aubes fixes 32 et le carter extérieur) La première 35 chambre d'air de refroidissement est divisée, par ie premier pied du conduit, en un carpartiment d'amont 36 u et un ompartiment d'aval 36 d Le cacpartiment d'amont est délimité par le premier pied du conduit, le prolongement 80 de ce dernier, le carter extérieur et l'as5 semblage d'étanchéité à l'air extérieur 31 en vue de définir un capartiment plus petit qui est adjacent au premier élément de stator Plusieurs trous 84 pratiqués dans l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur permettent, à ce dernier, d'établir une communication 10 d'écoulement entre le compartiment d'amont et une source d'air de refroidissement sous haute pression telle que la section de compression 12 Un organe d'étanchéité 86 s'étend circonférentiellement dans la seconde chambre d'air de refroidissement et axialement 15 depuis la première bride au premier endroit axial A 1 jusqu'à la seconde bride 42 au deuxième endroit axial

A 2 en vue d'assurer l'étanchéité de la chambre d'air de refroidissement entre l'aube fixe et le carter extérieur Un ccpartiment d'air de refroidissement inté20 rieur 48 i est défini entre les aubes fixes et l'organe d'étanchéité.

La figure 3 est une vue partielle en perspective du carter extérieur 22, de la rangée d'aubes fixes 32 et de la rangée de segments de conduit cour25 bes 34 représentés en figure 2 L'organe d'étanchéité 86 et la seconde bride 42 sont élagués et en coupe afin d'illustrer plus clairement la relation entre cette seconde bride et le second talon 60 des aubes fixes Comme illustré dans cette forme de réalisation, 30 chaque aube fixe comprend trois surfaces portantes s'étendant vers l'intérieur en travers du parcours d'écoulement du milieu de travail Chaque segment de conduit est espacé circonférentiellement du segment de conduit adjacent et comporte une rainure destinée 35 à recevoir un joint d'étanchéité à languette 78 Le il premier pied de chaque segment de conduit comporte au moins une fente 90, ainsi qu'une ouverture circonférentielle 92 en vue de réduire la résistance circulaire du segment L'air de refroidissement prove5 nant du compartiment d'amont 36 est en communication u d'écoulement avec le compartiment d'aval 36 d via les fentes et les ouvertures précitées Une petite quantité d'air de refroidissement s'écoule dans le caompartiment d'aval et, via l'espace défini entre les segments d'aubes fixes adjacents, cet air pénètre dans le ccmpartiment intérieur 48 i formée entre l'organe d'étanchéité circonférentiel et la rangée d'aubes fixes De la sorte, le premier talon de l'aube fixe et la première

bride de stator baignent de toutes parts dans l'air 15 de refroidissement.

La figure 4 illustre une autre forme de réalisation de la première bride 38 représentée en figure 2 En figure 2, la bride et le carter extérieur 22 forment une structure d'une seule pièce Dans l'autre 20 forme de réalisation, la bride comprend une couronne

circonférentielle 94 qui est solidaire du carter extérieur.

Au cours de la mise en service du moteur à turbine à gaz, les gaz du milieu de travail circulent 25 le long du parcours d'écoulement annulaire 18 qui s'étend axialement à travers le moteur Ces gaz sont comprimés dans la section de compression 12 et ils se mélangent au carburant dans la section de combustion 14 Les gaz et le carburant sont brûlés ensemble afin d'accroître l'énergie des gaz Les gaz chauds sous haute pression circulent de la section de combustion vers la section de turbine 16 du moteur Les gaz sont soumis à une expansion dans la section de turbine

à travers les rangées d'aubes mobiles 30 et d'aubes 35 fixes 32 afin d'en extraire le travail utile.

A mesure qu'ils sont déchargés de la rangée d'aubes mobiles 30 à l'extrémité d'aval de la turbine à haute pression 26, les gaz passent à travers la zone de transition 37 Les gaz subissent une expansion brusque dans la zone de transition avant de pénétrer dans la turbine à basse pression 28 En raison de l'expansion brusque des gaz du milieu de travail, la vitesse des gaz chauds diminue et la pression statique s'élève, créant ainsi un risque virtuel de pertes d'écoulement significatives si le parcours d'écoulement n'est pas profilé pour éviter ces pertes En conséquence, la pièce de transition 78 du conduit 34 est profilée de manière aérodynamique en vue de minimiser Ies pertes d'écoulement associées à l'expansion brusque Un exemple de ce profilage est le nez 82 de la pièce de transition qui est arrondi pour assurer une transition douce entre le profil C du parcours d'écoulement au côté d'aval de l'aube mobile 30 et le profil C' de ce parcours d'écoulement 20 sur la longueur du conduit et du pied 50 de l'aube fixe. On pourrait utiliser, en lieu et place de la turbine à basse pression 28 illustrée en figure 2, une turbine à basse pression redessinée ayant un taux 25 d'expansion différent ou des pieds d'aubes fixes reprofilés 50 à l'entrée de la turbine à basse pression Le conduit rend cette nouvelle conception plus aisée en constituant un élément de structure de stator séparé qui est aisément démonté et remplacé par un conduit reprofilé en vue de définir une zone de transition spécialement adaptée qui réunit l'ancienne turbine à haute pression à la nouvelle turbine à basse pression De la même manière, une nouvelle turbine à

haute pression pourrait être réunie à une ancienne 35 turbine à basse pression.

A mesure que les gaz chauds du milieu de travail traversent la zone de transition 37, la chaleur en est dissipée en direction de l'assemblage de stator 20 En particulier, les surfaces portantes non refroidies 52 de la rangée d'aubes fixes 32 baignent dans les gaz chauds du milieu de travail Une partie de la chaleur transférée aux surfaces portantes est acheminée au carter extérieur via les aubes

fixes aux points de fixation de ces dernières au car10 ter.

Le point de fixation à la première bride 38 est particulièrement susceptible au phénomène connu sous le nom de fluage, étant donné que la chaleur est transférée au carter extérieur à l'emplacement de la 15 bride via les aubes fixes et que les forces exercées par les gaz du milieu de travail sur les surfaces portantes sont transmises au carter extérieur à l'emplacement de la première bride En conséquence, plusieurs éléments structuraux de l'assemblage de stator sont 20 conçus pour limiter le transfert de chaleur des gaz du milieu de travail à la première bride du carter, limitant ainsi la température opératoire de cette partie du carter, tout en améliorant sa résistance au

fluage Le conduit 34 est un élément clé de cette 25 conception technique.

La température des gaz du milieu de travail dans la zone de transition 37 est la plus élevée à l'entrée de cette dernière et elle diminue dans le sens axial à mesure de l'expansion des gaz Lors du 30 passage des gaz à travers la zone de transition, le prolongement 80 de la pièce de transition 78 du conduit s'étend en amont de la première bride 38 en vue de protéger cette dernière contre les gaz chauds et

d'empêcher le contact direct entre ceux-ci et la bri35 de.

La chaleur est transférée des gaz à la pièce de transition 78 par convection et rayonnement Le gradient de température créé dans la pièce de transition et qui résulte de ce transfert de chaleur, suit généralement le gradient de température engendré dans les gaz et il diminue dans une direction orientée axialement vers l'arrière Le premier pied 74 du conduit est espacé de la partie d'amont chaude de la pièce de transition par le prolongement, réduisant ain10 si le gradient de température radial dans ce premier pied, comparativement à des structures dans lesquelles le premier pied est fixé à la partie chaude de la pièce de transition, tout en atténuant la conduction de chaleur radiale vers l'extérieur entre la pièce de 15 transition et la première bride 38 En outre, comme le montre la figure 3, le premier pied comporte des ouvertures allongées 92 destinées àrréduire la surface

à travers laquelle la chaleur circulera dans le sens radial, augmentant ainsi la résistance thermique du 20 pied au flux de chaleur.

La chaleur qui est transférée à travers les surfaces portantes 52 en direction de la zone du bord d'attaque 54 du pied de l'aube fixe est conduite en direction de la première bride 38 par le premier talon 25 58 de l'aube fixe La longueur de ce premier talon augmente la résistance thermique de l'aube fixe comparativement à des structures dans lesquelles le premier talon est plus court Comparativement à ces structures, cette résistance thermique accrue a pour 30 effet de diminuer la quantité de chaleur transférée de la zone de bord d'attaque de l'aube fixe à la première bride En outre, le premier pied 74 du conduit 34 et le premier talon 58 de l'aube fixe baignent dans l'air de refroidissement des compartiments d'amont et d'aval 36 u, 36 de la première chambre d'air

de refroidissement 36 et du compartiment intérieur 48.

de la seconde chambre d'air de refroidissement 48.

Enfin, les trous de refroidissement 84 qui établissent une communication d'écoulement entre les premie5 re et seconde chambres d'air de refroidissement,

constituent plusieurs conduits pour le refroidissement de la base de la première bride.

Par suite de ces mesures, la première bride 38 et la zone du carter extérieur 22 qui entoure cet10 te première bride, sont soumises à une température nettement inférieure à celle d'un carter semblable pour lequel on n'a pas pris des mesures telles que la protection assurée par la première bride, l'accroissement de la résistance thermique à la conduction des 15 éléments entrant en contact avec la première bride, notamment le premier pied 74 du conduit et le premier talon 58 de l'aube fixe, le refroidissement direct de la première bride par les trous 84 traversant celle-ci, ainsi que le refroidissement, par la première chambre 20 de refroidissement 36 et la seconde chambre de refroidissement 48, du carter extérieur 22 et des éléments 58,74 conduisant la chaleur vers ce dernier Etant donné que le fluage est directement proportionnel à la température, la plus faible température augmente la résistance au fluage du carter extérieur autour de la première bride, comparativement à des structures dépourvues de protection et qui ne sont pas refroidies par des chambres de refroidissement et des trous d'air

de refroidissement.

Ces mesures destinées à réduire la température du carter dans la zone de la première bride 38 sont à ce point efficaces que, fréquemment, la température régnant dans la zone entourant la première bride est inférieure à celle qu'atteint le carter dans 35 la zone entourant la seconde bride 42 En raison des différences de température, on observe des différences de dilatation radiale qui ont pour effet de faire tourner légèrement l'aube fixe autour de la seconde bride dans le sens axial, provoquant ainsi une légère inclinaison de la surface portante vers l'arrière. Des variations de tolérance dans la hauteur radiale du premier talon 58 de l'aube fixe et du premier pied

74 du conduit entraînent également une faible rotation de l'aube fixe.

L'inclinaison de la surface portante due à la rotation de l'aube fixe est proportionnelle au rayon de rotation de la surface portante qui s'étend depuis le point de rotation à la seconde bride jusqu'à la première bride agissant pour s'opposer:à la rota15 tion de l'aube fixe Dans la forme de réalisation illustrée, le rayon de rotation est égal à la longueur totalede l'aube fixe Cette longueur totale est prolongée par le long premier talon de l'aube fixe qui s'étend sur une distance au moins égale à la 20 dimension de corde L de la surface portante Cette longueur totale accrue diminue l'inclinaison de la surface portante 52 pour une différence ou une variation de tolérance donnée dans la dilatation radiale, comparativement à des aubes fixes ayant une plus cour25 te longueur totale En conséquence, les pertes d'écoulement résultant d'une inclinaison de la surface portante sont réduites et la f i N e S S e

du moteur est améliorée.

Bien que l'invention ait été illustrée et dé30 crite en se référant à des formes de réalisation détaillées, l'homme de métier comprendra que diverses modifications peuvent y être apportées tant dans sa forme que dans ses détails, sans se départir de son esprit et de son cadre tels qu'ils sont définis dans 35 les revendications ci-après.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Dans un moteur à turbine à gaz du type comportant un parcours d'écoulement annulaire ( 18) pour les gaz du milieu de travail, parcours qui s'étend axialement à travers le moteur, ainsi qu'un assemblage de stator ( 20) s'étendant circonférentiellement pour délimiter le parcours d'écoulement ( 18), cet assemblage de stator ( 20) comprenant un carter extérieur ( 22) s'étendant circonférentiellement autour du parcours d'écoulemient ( 18), ainsi qu'une rangée 10 d'aubes fixes ( 32) venant s'engager chacune sur un élément de stator ( 38) s'étendant vers l'intérieur à partir du carter extérieur, le perfectionnement comprenant: un conduit ( 34) délimitant le parcours d'écou15 lement du milieu de travail ( 18) et formé de plusieurs segments courbes comportant chacun une premiere extrémité ( 75) qui est emprisonnée entre une aube fixe de la rangée ( 32) et l'élément de stator ( 38) s'étendant vers l'intérieur à partir du car20 ter extérieur ( 22), ainsi qu'une seconde extrémité ( 77) venant s'engager sur au moins une des aubes fixes, le conduit s'étendant en dedans de l'aube fixe en vue de protéger une partie de cette dernière contre les gaz chauds du milieu de tra25 vail du parcours d'écoulement ( 18) dans le but

d'entraver le transfert de chaleur des gaz au carter extérieur ( 22).

2 Moteur à turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de stator ( 38) 30 constitue un premier élément de stator; le moteur comporte un élément de stator adjacent ( 46) espacé axialement du premier élément de stator ( 38); tandis que le conduit comporte un prolongement ( 80) qui s'étend audelà de la première extrémité ( 75) jusqu'à proximité de l'élément de stator adjacent ( 46) en vue de protéger le premier élément de stator ( 38) contre les gaz du

milieu de travail.

3 Moteur à turbine à gaz suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la première extrémité 5 ( 75) de chaque segment ( 34) comporte un pied ( 74) qui s'étend radialement vers l'intérieur pour être emprisonné entre le premier élément de stator ( 38) et l'aube fixe; tandis que chaque segment ( 34) comporte une pièce de transition ( 78) qui s'étend axialement au-delà 10 de la première extrémité ( 75) en y étant supportée en

porte à faux.

4 Moteur à turbine à gaz suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le premier élément de

stator ( 38) est solidaire du carter extérieur ( 22).

5 Moteur à turbine à gaz suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le premier élément de stator ( 38) et le carter extérieur ( 22) forment une

structure d'une seule pièce.

6 Assemblage de stator pour un moteur à 20 turbine à gaz comportant un parcours d'écoulement axial ( 18) pour les gaz chauds du milieu de travail, cet assemblage de stator ( 20) délimitant le parcours d'écoulement du milieu de travail et comportant un carter extérieur ( 22) s'étendant circonférentielle25 ment autour de ce parcours d'écoulement ( 18), tandis qu'il comprend: 1) un premier élément de stator ( 38) s'étendant vers l'intérieur à partir du carter extérieur ( 22); 2) un deuxième élément de stator ( 42) s'étendant vers l'intérieur à partir du carter extérieur ( 22), tout en étant espacé axialement du premier élément de stator ( 38); 3) un troisième élément de stator ( 46) espa35 cé axialement du premier élément de stator ( 38); 4) une rangée d'aubes fixes ( 32) s'étendant circonférentiellement autour du parcours d'écoulement ( 18), au moins une de ces aubes fixes venant s'engager sur le premier élément de stator ( 38) à un premier endroit axial (A 1) et sur le deuxième élément de stator ( 42) à un deuxième endroit axial (A 2), cette aube fixe étant conçue pour venir s'engager sur un conduit à un troisième endroit (A 3) situé axialement entre le premier 10 endroit (A 1) et le deuxième endroit (A 2); ) un conduit ( 34) formé de plusieurs segments dont au moins un vient s'engager sur l'aube fixe au troisième endroit (A 3) en étant emprisonné entre une des aubes fixes de la rangée ( 32) et 15 le premier élément de stator ( 38) au premier endroit (A 1), ce conduit ( 34) comportant une pièce de transition ( 78) qui s'étend entre le premier endroit (A 1) et le deuxième endroit (A 2), ainsi que radialement en dedans d'une partie de l'aube 20 fixe afin de protéger cette dernière vis-à-vis du parcours d'écoulement du milieu de travail ( 18), la pièce de transition ( 78) comportant un prolongement ( 80) qui s'étend en porte à faux jusqu'à proximité du troisième élément de stator ( 46) en 25 vue de protéger le premier élément de stator ( 38)

contre les gaz chauds du milieu de travail.

7 Assemblage de stator suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le premier élément de

stator ( 38) et le deuxième élément de stator ( 42) sont 30 des brides fixées au carter extérieur ( 22).

8 Assemblage de stator suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le conduit ( 34) comporte un pied ( 74) qui est orienté radialement et s'étend radialement vers l'extérieur pour venir s'engager sur 35 l'aube fixe et le carter ( 22) au premier endroit (A 1); le pied ( 74) du conduit ( 34), le prolongement ( 80) de

ce dernier, le carter extérieur ( 22) et le troisième élément de stator ( 46) définissent une chambre de refroidissement ( 36) qui est adjacente au premier élé5 ment de stator ( 38) et qui est conçue pour être en communication d'écoulement avec une source d'air de refroidissement.

9 Assemblage de stator suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'aube fixe est espa10 cée radialement vers l'intérieur du carter extérieur ( 22) en définissant, entre eux, une seconde chambre de refroidissement ( 48) qui est délimitée par le carter extérieur ( 22); tandis que plusieurs trous ( 78) espacés circonférentiellement l'un de l'autre s'étendent 15 à travers le premier élément de stator ( 38) en vue d'établir une communication d'écoulement entre la seconde chambre de refroidissement ( 48) et la première

chambre de refroidissement ( 36).

Assemblage de stator suivant la revendi20 cation 9, caractérisé en ce que le moteur à turbine à gaz comporte une turbine à haute pression ( 26) et une turbine à basse pression ( 28); le conduit ( 34) s'étend entre la turbine à haute pression ( 26) et la turbine à basse pression ( 28); tandis que la pièce de 25 transition ( 78) comporte une surface intérieure qui est profilée à des fins d'aérodynamisme en vue d'établir une transition pour la délimitation du parcours d'écoulement entre la turbine à haute pression ( 26)

et la turbine à basse pression ( 28).

11 Assemblage de stator suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'aube fixe comporte un talon ( 58) dans lequel est emprisonné le pied ( 74) du conduit ( 34), ainsi qu'une surface portante ( 52)

ayant un bord d'attaque ( 54), un bord de fuite ( 56) et 35 une dimension de corde L s'étendant entre ce bord d'at-

taque ( 54) et ce bord de fuite ( 56), la distance comprise entre le bord ( 54) de la surface portante et l'extrémité du talon ( 58) de l'aube fixe étant une distance L' supérieure ou égale à L (L' > L), la lon5 gueur L' augmentant la résistance au flux de chaleur entre la zone marginale de l'aube fixe et le carter extérieur ( 22) au premier élément de stator ( 38) comparativement à des longueurs plus courtes, tandis que, comparativement à des longueurs totales plus courtes, 10 la longueur totale de l'aube fixe augmente la distance comprise entre les premier et deuxième endroits (A 1,A 2), atténuant ainsi l'effet qu'exercent, sur la rotation de la surface portante ( 52) de l'aube fixe dans le sens axial autour du deuxième endroit (A 2), des différences 15 survenant dans la dilatation radiale du carter ( 22) entre le premier endroit (A 1) et le deuxième endroit (A 2), ainsi que des variations de tolérance dans la hauteur radiale du premier talon ( 58) de l'aube fixe et dans la

hauteur radiale du premier pied ( 74) du conduit ( 34).

12 Assemblage de stator pour un moteur à turbine à gaz comportant une turbine à haute pression ( 26) comprenant une rangée d'aubes mobiles ( 30) à son extrémité d'aval, une turbine à basse pression ( 28) espacée axialement de la turbine à haute pression ( 26), ainsi qu'un parcours d'écoulement annulaire ( 18) pour les gaz du milieu de travail qui s'étend axialement à travers le moteur, ce parcours d'écoulement ( 18) comprenant une zone de transition ( 37) qui s'étend de la turbine à haute pression ( 26) à la turbine à basse pression ( 28), 30 cet assemblage de stator ( 20) délimitant le parcours d'écoulement du milieu de travail ( 18) et comprenant: I) un carter extérieur ( 22) s'étendant circonférentiellement autour du parcours d'écoulement du milieu de travail ( 18) et comportant

la) une première bride ( 38) située à un pre-

mier endroit axial (A 1), s'étendant vers l'intérieur à partir du carter extérieur ( 22) et comportant une rainure ( 40) destinée à emprisonner un talon ( 58) d'une aube fixe et un pied ( 74) d'un conduit ( 34), plusieurs fentes d'air de refroidissement ( 78) s'étendant à travers cette première bride ( 38), lb) une seconde bride ( 42) située à un deuxième endroit axial (A 2), s'étendant vers l'intérieur 10 à partir du carter extérieur ( 22) et espacée axialement de la première bride ( 38), cette seconde bride ( 42) comportant plusieurs trous de boulons ( 64) qui sont espacés chacun circonférentiellement d'un trou adjacent; II) un assemblage d'étanchéité à l'air extérieur ( 31) espacé axialement de la première bride ( 38) et comprenant 2 a) plusieurs segments d'étanchéité courbes ( 44) espacés radialement de la rangée d'aubes mo20 biles ( 30), et 2 b) plusieurs bagues courbes ( 46) s'étendant radialement vers l'intérieur depuis le carter extérieur ( 22) jusqu'aux segments d'étanchéité courbes ( 44) en vue de supporter ces derniers-à l'écart du 25 carter extérieur ( 22); III) une rangée d'aubes fixes ( 32) s'étendant circonférentiellement autour du parcours d'écoulement ( 18) et espacées chacune radialement du carter extérieur ( 22) en définissant, entre eux, une chambre circonférentielle ( 48) pour l'air de refroidissement, chacune de ces aubes fixes comportant 3 a) un pied ( 50),

3 b) au moins une surface portante ( 52) s'étendant vers l'intérieur à partir du pied ( 50) en tra35 vers du parcours d'écoulement du milieu de tra-

vail ( 18), cette surface portante ( 52) ayant un bord d'attaque ( 54), un bord de fuite ( 56) et une dimension de corde L s'étendant entre le bord d'attaque ( 54) et le bord de fuite ( 56), 3 c) un premier talon ( 58) qui est emprisonné par la première bride ( 38) du carter extérieur ( 22) et s'étend à partir du bord d'attaque ( 54) de la surface portante ( 52) sur une longueur L' qui est supérieure ou égale à la longueur L (L'> L), 3 d) un second talon ( 60) adjacent à la seconde bride ( 42), ce second talon ( 60) comportant un trou ( 62) qui est aligné avec un trou associé ( 64)fpratiqué dans la seconde bride ( 42) afin que celle-ci et l'aube fixe puissent recevoir un moyen de fixation 15 ( 66) destiné à fixer l'aube fixe à la seconde bride ( 42), et 3 e) une rainure ( 68) s'étendant circonférentiellement dans l'aube fixe à un troisième endroit (A 3) situé axialement entre le premier endroit (A 1) 20 et le deuxième endroit (A 2), cette rainure ( 68) étant délimitée par le pied ( 50) et le premier talon

( 58);

IV) plusieurs moyens de fixation ( 66) s'étendant chacun à travers un trou associé ( 64) pratiqué dans la 25 seconde bride ( 42) et dans l'aube fixe en vue de fixer le second talon ( 60) de cette dernière à la seconde bride ( 42); V) un conduit ( 34) formé de plusieurs segments espacés radialement du carter extérieur ( 22) en vue de dé30 finir une chambre circonférentielle ( 36) pour l'air de refroidissement entre eux, chacun de ces segments de conduit comportant a) un premier pied ( 74) qui est emprisonné

entre une aube fixe associée de la rangée ( 32) et la 35 première bride ( 38) du carter extérieur ( 22) au pre-

mier endroit axial (A 1), b) un second pied ( 76) qui s'étend dans la rainure ( 68) de l'aube fixe et est emprisonné par cette dernière au troisième endroit (A 3), 5 c) une pièce de transition ( 78) située radialement en dedans du premier talon ( 58) de l'aube fixe et s'étendant axialement entre le premier pied ( 74) et le second pied ( 76) du conduit ( 34), cette pièce de transition ( 78) comportant un pro10 longement ( 80) qui s'étend en porte à faux depuis le premier pied ( 74) jusqu'à proximité de l'assemblage d'étanchéité à l'air extérieur ( 31), ce prolongement ( 80) comportant un nez courbe ( 82) s'étendant axialement par-dessus un segment d'étan15 chéité à l'air extérieur adjacent ( 44); caractérisé en ce que la pièce de transition ( 78) protège le premier talon ( 58) de l'aube fixe contre les gaz chauds du milieu de travail, la longueur L' de ce premier pied ( 58) conférant, à celui-ci, une résistance 20 au flux de chaleur entre la zone de bord d'attaque de l'aube fixe et la première bride ( 38), entravant ainsi le flux de chaleur à travers l'aube fixe en direction de la première bride ( 38); le prolongement ( 80) de la pièce de transition ( 78) protège la première bride ( 38) 25 contre les gaz chauds du milieu de travail; la première bride ( 38) comporte plusieurs trous ( 78) s'étendant au travers en vue de mettre la chambre d'air de refroidissement ( 36) ménagée entre le carter extérieur ( 22) et le conduit ( 34) en communication d'écoulement avec la 30 chambre d'air de refroidissement ( 48) ménagée entre le carter extérieur ( 22) et la rangée d'aubes fixes ( 32), de telle sorte que le flux d'air de refroidissement à travers la première bride ( 38) refroidisse celle-ci; et la longueur totale de l'aube fixe augmente la distance 35 comprise entre les premier et deuxième endroits (A 1,A 2) afin d'atténuer, comparativement à une aube fixe d'une longueur totale plus courte, les effets qu'exercent, sur la rotation de la surface portante ( 52) de l'aube fixe dans le sens axial autour du deuxième endroit (A 2), des différences survenant dans la-dilatation radiale du carter ( 22) entre le premier endroit (A) et le deuxième endroit (A 2), ainsi que des variations de tolérance dans la hauteur radiale du premier talon ( 58) de

l'aube fixe et du conduit ( 34).

13 Assemblage de stator pour un moteur à turbine à gaz suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'un organe d'étanchéité ( 86) s'étend circonférentiellement autour de l'intérieur du moteur, ainsi qu'axialement à partir des premier et deuxième endroits (A 1,A 2) en vue d'assurer l'étanchéité de la chambre d'air de refroidissement ( 48) entre l'aube fixe et le carter

extérieur ( 22).

14 Segment de conduit courbe pour un moteur à turbine à gaz à écoulement axial, ce segment ( 34) ayant un axe de rayon R 1, ainsi qu'un côté concave ( 72) et un côté convexe ( 70) disposes autour de cet axe, tandis qu'il comprend: un premier pied ( 74) qui est orienté radialement par rapport à l'axe R 1; un second pied ( 76) qui est orienté radialement par rapport à l'axe R 1 en étant espacé axialement du premier pied ( 74) d'une première distance D; une pièce de transition ( 78) disposée angulai30 rement par rapport à l'axe de rayon R 1 et ayant une portée s'étendant entre le premier pied ( 74) et le second pied ( 76) en vue de les réunir l'un à l'autre, ainsi qu'un prolongement ( 80) s'étendant en porte à faux à partir du premier pied ( 74) sur une 35 seconde distance D 2 qui est égale ou supérieure

à la première distance D 1.