FR2575221A1 - Stator refroidissable pour un moteur a turbine a gaz - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN STATOR POUR UNE MACHINE TOURNANTE. CE STATOR EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE SERIE D'AUBES STATORIQUES 42 S'ETENDANT ENTRE LE SUPPORT INTERNE 54 ET LE SUPPORT EXTERNE 36, L'UNE AU MOINS DE CES AUBES 42 COMPORTANT UNE BRIDE INTERNE AVAL 112 QUI EST ADAPTEE DE MANIERE A ETRE FIXEE AU SUPPORT INTERNE 54 POUR RESTREINDRE L'AUBE 42 A L'ENCONTRE DE TOUT MOUVEMENT AXIAL, RADIAL ET CIRCONFERENTIEL, UNE BRIDE EXTERNE AVAL 122 EN BUTEE CONTRE LE SUPPORT EXTERNE 56, DANS LA DIRECTION AXIALE, TOUT EN ETANT EN CONTACT A GLISSEMENT AVEC LE SUPPORT EXTERNE 56 DANS LA DIRECTION RADIALE, ET UNE BRIDE EXTERNE AMONT 124 EN CONTACT A GLISSEMENT AVEC LE SUPPORT EXTERNE 56 DANS LA DIRECTION RADIALE ET EN BUTEE CONTRE LE SUPPORT EXTERNE 56 DANS LA DIRECTION CIRCONFERENTIELLE.

Description

La présente invention concerne des machines rotat i-

ves h flux axial du type comportant un circuit d' écoule'nent

pour des gaz de travail actifs et plus particulibremnnt uni-

série d'aubes statoriques, un support pour la série d'aubes statoriques et uin circuit de fuite pour 1' air de r.efroi',îs- sement qui s'étend ?, proximité du circuit d'ecoul emnt di-s qaz de travail actifs. Pien que] 'invention ait efA' cençuo, pendant sa mise au point, dans le domaine des moteurs e turbine h gaz h flux axial, elle peut s'appliquer qégalement

n h d'autres domaines qui emploient des machines rotatives.

Un moteur à turbine à gaz à flux axial comprend, une section de compression, une section de combustion- pt une section de turbine. UIn circuit d'écoulement annulaire pour les gaz de travail actifs s'étend axialement a travers ces 1.5 sections du.moteur. Un stator s'étend autour du rircuit d'écoulement annulaire afin de confiner les qaz de travail actifs au circuit d'écoulement et de diriger les gaz le long

de ce circuit d'técoulement.

Tandis que les gaz s'écoulent le long du circuit d'écoulement, ces gaz sont mis sous pression dans la section de compression et brûlés avec un combustible dans la section de combustion, afin d'ajouter de l'énergie aux gaz. Les qaz chauds sous pression se détendent ? travers la section de turbine afin de produire un travail utile. La plus grande

partie de ce travail est employée en tant que travail mo-

teur, par exemple pour l'entraînement d'une turbine libre ou

la production d'une pouss6e pour un aéronef.

Une partie restante du travail fourni par la section de turbine n'est pas utilisée pour le travail moteur et au

contraire elle est employée pour comprimer]les qaz Hre tra-

vail actifs, dans la section de compression du moteur. Le moteur comprend un rotor afin de transférer ce travail -à

partir de la section de turbine à la section de compression.

Le rotor porte, dans la section de turbine, des séries i' aileLt. es rotoriques pour recevoir de l'énergie ?i partir des gaz de travail actifs. Les ailettes rotoriqups ont dles profils aérodynamiques qui s'étendent vers]' extérieur en travers du circuit d'écoulement des qaz de travail actifs et qui sont dispos4s suivant un angle par rapport au flux de qaz arrivant afin de recevoir de l'énergie h partir dos naz et d'entraîner le rotor autour de l'axe de rotation. Le

statar comprend des séries d'aubes statoriques qui s';ten-

dent vers l'intérieur en travers du circuit d'écou]ement des

gaz de travail actifs entre les séries d'ailettes rotori-

ques. Les aubes statoriques dirigent le flux de gaz arrivant

vers les ailettes rotoriques suivant un angle d4siré.

Le stator comporte en outre un carter externe et des séries de segments de paroi supportés à partir du carIPr

externe et s'étendant circonférentiellement autour du cir-

cuit d'écoulement des gaz de travail actifs. Les seqments de paroi sont disposés de manière h être adjacents au circuit d'écoulement des gaz de travail actifs afin de confiner les gaz de travail actifs à leur circuit d'éboulement. Ces segments de paroi ont des faces radiales qui sont espacAes circonférentiellement en laissant entre elles un jeu G. Re jeu est prévu pour tenir compte des variations de diamètre de la série de segments de paroi en réponse aux conditions de fonctionnement du moteur lorsque le carter externe est chauffé et se dilate ou bien lorsqu'il est refroidi et se contracte. Des exemples de s4ries d'aubes statoriques uJlis4es dans des moteurs à turbine à gaz modernes sont d4crits dans

les brevets US 3 989 410 et 4 0F5 946. Dans ces construc-

tions la première série d'aubes statoriques dans la section

de turbine s'étend axialement entre la première série d'ai-

lettes rotoriques et l'extrémité aval de la chambre de com-

bustion. Dans ces moteurs des joints métalliques en tôle 3n mince s'étendent entre la chambre de combustion et les aubes statoriques afin de délimiter le circuit d'écoulement des

gaz de travail actifs. Chaque aube statorique est dp prefé-

rence boulonnée rigidement soit sur un support externe soit sur un support interne qui s'étendent. h partir du carter externe afin de supporter les aubes statoriques. Par suite

des différences de coefficient de dilatation entre IPs ear-

ters interne et externe dans les directions axiale et radia-

le, les aubes statoriques ne peuvent pas être fixées fermr-

ment ?1 1a fois aux carters interne et externe et elles dtni-

vent être libres pour permettre un mouvement relatif entrp

le support interne et le support externe.

L'aube statorique décrite dans le brevet I; A lin5 046 est boulonnde rigidement sur le support externe et sll est en contact à glissement avec le support interne rdans la direction radiale. La zone du bord d'attaque du support ent essentiellement non supportée du fait qu'elle porte un

matAriau métallique en tôle flexible qui relie]'aube st:tto-

18 rique h la section de combustion, telle que l'élément m4tnl-

lique en tôle 2n. La structure de l'aube statorique derite dans le brevet lIS 3 989 410 est supportée d'une manière similaire en étant boulonnée sur le support externe et en étant en contact à glissement avec le support interne, ]5 l'endroit d'une bride annulaire. De l'air de refroidissement est amené, par l'intermédiaire d'un conduit amont 48 suivant le brevet US 4 805 946, a l'aube statorique afin d'assurer le refroidissement de I'int4rieur de l'aube statorique. Cret

air de refroidissement est conduit-vers l'arrière, en dire-

2n tion d'emplacements situés en aval dans le moteur h turbi-

ne i gaz, afin de refroidir additionnellement des portions adjacentes du moteur, tels que des segments d'un joint d'étanchéité pneumatique externe. Par conséquent il est

désirable d'avoir un contact étanche serré entre les compo-

sants adjacents du moteur afin d'empêcher la fuite de l'eir de refroidissement dans le circuit d'écoulement des qaz de

travail actif-s.

Rien que l'utilisation de l'air de refroidissement soit acceptée parce qu'elle augmente la durée de service

3n des profils adrodynamiques des aubes statoriques, comparati-

vement à des profils non refroidis, une telle utilisatinn d'air de refroidissement diminue le rendement du mnoteur en fonctionnement. Cette diminution de rendement apparaît parce qu'une partie du travail utile du moteur eat employere la

mise sous pression de l'air de refroidissement dans la sec-

tion de compression, ce qui r4duit d'autant la nuontitd

d'énergie utile pour le travail moteur. Une façon d'narcroi-

tre le rendement en fonctionnement est de diminuer la fuitr.

d'air de refroidissement h partir des circuits d'lcou!Tment de l'air de refroidissement dans]e moteur. Une autre fancon d'accroître ce rendement est d'utiliser plus efficacement

l'air de refroidissement de telle façon qu'un refroidissr-

ment accru soit obtenu avec la même quantité d'air de re-

froidissement ou bien encore que la même quantité de refroi-

dissement soit réaliste avec une nuantité réduite d'air de refroidissement.

En particulier il convient de tenir compte des riif-

férences de coefficient de dilatation entre le support in-

terne et le support externe tout en assrant un étanchement entre les parties, s'étendant circonférentie]lement, des aubes statoriques et la struc.ture'support adjacente, tout en permettant h l'aube statorique de basculer dans la direction

axiale pour tenir compte des différences de dilatation axia-

le, et de coulisser dans la direction radiale, pour tenir compte des différences de dilatation radiale. En outre il convient de dériver l'air de refroidissement qui passe le long des trajets de fuite s'étendant entre l'aube statorique et la structure adjacente du stator-, à des fins plus utiles que l'écoulement direct dans le circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, et de diminuer la dimension de ces

trajets de fuite tout en encaissant les différences de dila-

tation dans le sens axial et dans le sens radial entre le support interne et le support externe pour la série d'aubes statoriques. Suivant l'invention chaque aube statorique d'une

série d'aubes statoriques est boulonnée sur un support in-

terne h l'endroit d'une bride interne aval, et elle est "cannelée" radialement pour empêcher tout mouvement dans la direction circonférentielle, à l'endroit d'une bride -amont

qui est espacée axialement de la bride aval et qui est a-

daptée de manière h être en contact h glissement avec la

structure support externe h l'endroit d'une troisième surfa-

ce qui s'étend circonférentiellement en étant en contact

étanche avec la structure du stator adjacent.

Suivant une première forme d'exécution de l'inven-

tion la troisième surface se trouve sur une trnoisimP bride.

Suivant une forme d'exécution particuli;re cidr]'in-

vention la troisième bride est une bride externe aval nui s'étend circonférentiel]ement autour de l'aube statoricue dçe manière que cette aube soit en contact à glissement dans la direction radiale et elle est sollicitée vers l'arrire contre le support aflin d'assurer un contact étanche dans]f

direction circonférentielle, ' l'arrière de la bride.

Une caractéristique principale de la présente inven-

tion est constituée par une aube statorique qui est hbnu]on-

if née fermement à un support interne. Une autre caractéristi-

que est une liaison du type par cannelures entre le support

externe et une bride amont de l'aube. Dans une forme d'nxó-

cution la liaison par cannelures se trouve du côté oppose de l'aube, par rapport à la liaison boulonnée pr4vue dans la bride interne aval. Dans une forme d'exécution unc hrid" externe aval s'étend circonférentiellement et le support

amont est adapté, au moyen d'une gorge annulaire, pour pou-

voir recevoir la bride externe aval. Cette bride externe aval a une surface aval qui permet au support d'être en

2n contact étanche avec la bride aval de l'aube statorique.

Dans une autre forme d'exécution un anneau s'étendant cir-

conférentiellement, qui surmonte les brides adjacentes des aubes, exerce une pression, d'une manière étanche, contre

la bride interne aval et il s'étend entre des boulons adje-

cents afin d'assurer une restriction axiale en travers de la

circonférence de la bride.

lin avantage principal qu'offre la présente inven-

tion, est que le rendement du moteur qui résulte du blocaqe de l'aube à l'encontre de toute rotation, en réponse aux 3n forces op4rationnelles, en évitant ainsi la création de

trajet de fuite entre les surfaces s'étendant circonféren-

tiellement sur l'aube et les surfaces d'étanchement s'6ten-

dant circonfdrentiellement qui sont en contact avec l'aube.

lin autre avantage procuré par l'invention est la durée de service de l'aube qui résulte du fait que cette aubP est

supportée d'une manière rigide tout en permettant une dila-

tation axiale et radiale entre les supports interne et ex-

terne entre lesquels s'étend l'aube, tout en diminuînnt 'ef-

fet que les liaisons par cannelures ont sur l'aptitude ide l'aube h tourner, grâce à un espacement dans le sens axial

de la liaison par cannelure par rapport au point de roLta-

tion. nn décrira ci-après, à titre d'exemple non limita- tif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel.: La figure 1 est une vue en coupe axiale partielle

d'un moteur à turbine à gaz montrant une partie de la sec-

tion de combustion et de la section de turbine.

La figure 2 est une vue de face prise d'une manière générale le long de la ligne 2-2 de la figure 1, des parties de la section de combustion et de la section de turbine

étant enlevées dans un but de clarification.

La figure 3 est une vue en coupe, faite d'une ma-

nière générale le long de la ligne 3-3 de la figure 2 de l'une des aubes d'une paire d'aubes adjacentes du stator, des parties de l'aube statorique restante étant enlevées afin de montrer l'emplacement relatif de la liaison arrière

boulonnée par rapport à la liaison avant, du type b canne-

lures, de l'aube statorique.

La figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne 4-4 de la figure 2 montrant une aube statorique en totalité et la structure adjacente avant le fonctionnement du moteur, afin d'illustrer l'aube statorique en tirets pendant les conditions de fonctionnement du moteur et de

montrer en trait mixte une aube statorique ayant une cons-

truction qui n'est pas réalisée suivant.l'invention.

La figure 5 est un schéma montrant comment l'empla-

cement o un ensemble donné de tolérances est appliqué, peut affecter la rotation de l'aube autour du point A. La figure 1 est une vue en coupe d'un moteur à turbine à gaz suivant l'invention montrant une portion d'une section de combustion n10 et une portion d'une section de

turbine 1?. La section de combustion et la section de tur-

bine sont disposées autour d'un axe de rotation Ar. Un cir-

cuit d'écoulement des gaz de travail actifs 14 s'étend h travers le moteur autour de l'axe de rotation Ar. Itn rotor

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-7 16 s' étend également axialement à travers le moteur, aiutnur de l'axe de rotation. Uin stator 18 s'étend aussi axia]emnrit

h travers le moteur autour du rotor. Dans la section di tur-

bine 12 le rotor 16 comporte une série d'aubes rotorioues représentées par l'aube statorique unique 22. La série d'ai- lettes rotorinues s'étend vers l'extérieur en trevers ds circuit d'écoulement des gaz de travail actifs. Le stator

comporte un carter de moteur 24 qui s'étend circonférentie]-

lement autour du circuit d'écoulement des gaz de.travail actifs et une paroi 26 qui est espacée vers]'inft4ripur partir du carter du moteur. Au moins un circuit d'écouilenment primaire pour l'air de refroidissement, représenté par]p circuit d'écoulement 28, s'étend axialement à travers le

moteur entre la paroi 26 et le carter du moteur 24.

La paroi 26 s'étend circonfdrentiellement autour du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, à proximité

immédiate des séries d'ailettes rotoriques 22, afin de dl41i-

miter vers l'extérieur le circuit d'écoulement des qaz de travail actifs. La paroi comporte un joint d.'étanch-it,

pneumatique externe 32 qui s'étend circonférentiellemen-

autour des séries d'ailettes rotoriques 22. Le joint d'f-

tanchéité pneumatique externe est formé d'une série de sen-

ments d'étanchéité arqués, représentés par le seul segment d'étanchéité 34, qui s'étend circonférentiellement autour de la séarie d'ailettes rotoriques. lin support amont 36 et un support aval 38-s'étendent vers l'intérieur à partir du carter du moteur 24 afin de supporter et de positionner le joint d'étanchéité pneumatique externe à proximité imm'diate de la série d'ailettes rotoriques. Chacun de ces supports 3n peut être segmenté afin de réduire la résistance de cercle

des supports.

La paroi 26 comprend une série d'aubes statoriques lesquelles sont représentées par l'aube statorique unique 42, qui s'étend vers l'intérieur en travers du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs 14. La s4rie d'aubes statoriques est adjacente au joint d'étanchéité pneumatitue

externe et elle est espacée de ce joint d'étanchéité pneu-

matique externe de manistre h laisser entre eux une réqion q 44 qui se trouve radialement vers l'extérieur du circuit

d'écoulement des raz de travail actifs. Un joint d'tanchi-

t6 Alastique annulaire 45 s'étend entre le support amont 3-

pour le joint d'étanchéité pneumatique externe et la série d'aubes statoriques afin d'empêcher la fuite de l'air de re- froidissement h partir du circuit d'écoulement primai-P pour

l'air de refroidissement.

Chaque aube statorique 42 comporte une plate-forme 46, un ou plusieurs profils aérodynamiques 48 qui s'étendent radialement vers l'intérieur, et un capotage 52 qui est fixé aux profils aérodynamiques. Ce-capotage 52 comprend un

joint de bord h lame 53 qui s'étend radialement vers l'in-

térieur, à proximité immédiate des séries d'ailettes rotori-

ques, afin d'empêcher toute fuite des gaz de travail actifs

à partir du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs.

Le stator comporte en outre un dispositif pour sup-

porter la s6rie d'aubes statoriques, tel que le support interne 54 et le support externe 56. Le support interne est fixé, par un élément intermédiaire et d'autres organes non 2n représentés, au carter du moteur 24. Le support interne est

espacé vers l'intérieur par rapport à la section de combus-

tion et il s'étend circonférentiellement par rapport h la

section de combustion afin de définir un circuit d'coule-

ment interne 6n pour l'air de refroidissement. Le support

interne comporte une bride annulaire 62 qui s'étend circon-

férentiellement autour du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs 14. Cette bride interne annulaire présente une surface 64 s'étendant radialement qui est tourn4e dans la direction amont et qui adapte le support h la réception

de l'aube statorique 42.

Le support externe 56 est annulaire et i] prOsente une bride annulaire 66, une section cylindrique 6n et une section tronconique 72. Ces sections forment une seule pièce

les unes avec les autres et elles constituent une cnnstruc-

tion intégrale. Cette construction intégrale résulte de la construction en une pièce du support externe. Suivant une variante on pourrait concevoir un support aqissant en tant

que pibce unique.

2575221.

Le support externe 56 s'étend axialement et radiale-

ment vers l'intérieur, à partir du carter du moteur 2t, afin de diviser le circuit d'écoulement primaire pour l'air dé refroidissement en une région i haute pression 74, dans laquelle l'air de refroidissement se trouve h une certaine pression statique, èt une région à basse pression 76 drns laquelle l'air de refroidissement se trouve h une pression statique inférieure. Une pluralit4 de trous de calibrage 7qa et 78b établissent une communication entre la région à haute In pression et la région à basse pression. Le support annulaire

est adapté, par une première surface 80, de manière ' dé]i-

miter la région à haute pression formée par la partie amont

du circuit d'écoulement primaire de l'air de refroidisse-

ment, et, par une seconde surface 82, de manière à délimiter la rdgion adjacente à basse pression formée par la partie

aval du circuit d'écoulement primaire de l'air de refroi-

dissement. Le support externe annulaire 56 supporte les auhes statoriques en porte-à-faux à partir du carter du moteur. Le support annulaire présente une gorge annulaire 84 oui est ouverte vers l'intérieur. Cette gorge est délimitée par une paire de surfaces 86 et 88 s'étendant radialement et qui sont espacées l'une de l'autre, et par une surface 02

s'étendant axialement. La surface radiale amont 86 est tour-

née vers l'aval, la surface radiale aval 88 est tourn;e vers l'amont, et la surface 92 s'étendant axialement est tournée radialement vers l'intérieur. Une pluralité d'orifices 94 s'étendent à travers le support afin de mettre]a gorge annulaire en communication avec la région à basse pression 76.

Le support externe 56 comporte en outre une plurali-

té de brides amont 96 qui sont espacées circonfsrentielle-

ment les unes des autres. Chacunç de ces brides est adaptée de manière à être en contact avec une aube statorique 42 de la série d'aubes statoriques, par l'intermédiaire d'une liaison du type à cannelures 98. Chaque bride Q6 a une face amont]00. Cette face amont 1nn est espacée axialement d'une distance axiale L1 de la surface aval 88 délimitant la l] orne In annulaire 84. L'aube a également une face aval 102 qui est espacée d'une distance L, de la surface aval 91. La distance L2 est supérieure à la distance L1, afin d'assurer qu'un jeu axial existe entre la bride et l'aube lorsque cette aube sP déplace vers l'arrière pour venir en butée contre la face

aval 98.

Chaque aube statorique 42 de la série d'aubes stato-

riques s'étend entre le support interne 54 et le support externe 56. Chaque aube a un côté en dépression lIfl et un côté en pression 106. Le capotage interne 52 comporte une bride interne amont 108 et une bride interne aval 112. res

brides s'étendent circonférentiellement autour de l'aube.

Ainsi qu'il est représenté la bride interne amont InR8 est-en contact avec un joint flexible en feuille métallique 114 qui

est fixé au support interne et qui s'étend circonférentie]-

lement afin d'être en contact d'une manière étanche avec la bride interne amont, pour empêcher toute fuite d'air de refroidissement h partir du circuit d'écoulement primaire

de l'air de refroidissement.

La bride interné aval 112 est adaptée, au moyen d'un trou 116, de manière à recevoir un organe de fixation tel qu'un boulon 118. Un anneau complet 120, s'étendant circonférentiellement, passe sur la bride interne de chaque

aube. et retient cette bride interne dans la direction axia-

le, entre l'anneau et la bride annulaire 62 sur le support

interne 54.

Chaque aube statorique 42 est adaptée de manière à être en contact avec le support externe par l'intermédiaire de brides, telles qu'une bride externe aval 122 et une bride externe amont 124. La bride externe amont 124 est espacée radialement vers l'extérieur. de la bride interne

aval et elle est espacée axialement vers l'avant par rap-

port aux brides interne et externe aval. La bride externe amont est adaptée, au moyen d'une gorqe 125, de manière h pouvoir être en contact à glissement avec la bride amont Q6 du support externe, par l'intermédiaire de]a liaison du type - cannelures 98. La bride externe aval est espacéee radialement vers l'extérieur de la bride interne aval et 1l elle est espacée axialament vers l'arrière d'une petite

distance. La bride externe aval s'étend circonférentie]le-

ment dans la gorge annulaire 84. La bride externe ayal com-

porte une paire de surfaces radiales 1-26 et 12R. La sur-

face radiale amont 126 est tournée vers l'amont tandis que la surface radiale aval 128 est tournée vers l'aval. {Ine surface axiale 132 s'étend entre ces surfaces radiales et elle est espacée radialement de la surface axiale 97 dans Ia gorge, afin de laisser entre elles une chambre interm. daire

annulaire 132. Cette chambre intermédiaire annulaire commu-

nique avec la seconde région h basse pression 76 pour l'air de refroidissement, N travers les orifices 94 du support externe. Par suite des tolérances entre la gorge et les faces de la bride externe aval, un faible jeu existe entre la surface radiale 126 tournée vers l'amont sur la bride et

la surface radiale amont 86 de la gorge 84.

La figure 2 est une vue en élévation d'une paire

d'aubes statoriques adjacentes 42, des portions de la sec-

tion de combustion 1n et du joint d'êtanchéité en feuille

métallique 114 étant enlevé dans un but de clarification.

L'anneau 120 s'étendant circonférentiellement est également représenté arraché partiellement afin de montrer la relation de l'anneau par rapport à la bride interne avel de l'aube

adjacente. Ainsi qu'il est représenté en trait mixte, l'an-

neau 120 s'étend sur chaque bride interne de telle façon qu'un boulon traversant chacun des trous 116 dans les brides internes aval adjacentes 112 amène L'anneau à exercer une action de blocage non seulement 'l'emplacement du boulon mais encore sur toutes les portions de chaque bride interne

aval qui s'étendent entre les emplacements des boulons suc-

cessifs.

Les aubes adjacentes sont espacées circonférentiel-

lement en laissant un petit jeu circonférentiel G entre elles, afin d'encaisser les variations du diamètre de la

série d'aubes statoriques. Des plaques d'étanchéité flexi-

bies 134 (joints à rainure et languette) qui sont ennagées dans les rainures d'étanchéité 136 représentées sur les figures 1 et 2, s'étendent entre les capotages internes

adjacents, les plates-formes adjacentes et les brides px-

ternes aval adiacentes, afin d'empêcher la fuite de l'air de

refroidissement h partir de ces emplacements.

Chaque bride interne ava]l 112 s'étend circonfdreri-

tiellement autourde l'aube statorique 42, avec une iorn-

gueur circonf4rentielle Lid. Cette longueur circonfArentiel-

le est subdivisée en trois sections ayant chacune une lon-

queur qui est approximativement égale h la longueur dos sections adjacentes. La bride interne aval comprend une première section 142 qui est adjacente au côté en dépression 1n4 de l'aube. Une deuxibme section] 4/ est adjacente au côtéen pression 106. Une section centrale 146 s'étend entre les première et deuxième sections. La première section est adaptée, au moyen du trou 116 prévu dans la bride interne aval, de manière à recevoir le boulon 1]8. On comprendra que cette liaison par boulon exerce une contrainte sur la bride interne s'opposant à tout mouvement axi-al, circonférentie] et radial de l'aube statorique en un premier point à savoir le point A.

La bride externe amont 124 s'étend circonférentiel-

lement autour de l'aube statorique, avec une longueur cir-

conférentielle Loue De même que la bride interne aval 112 la bride externe amont a une première section 148 qui est adjacente au côté en dépression 104 de l'aube. Cette bride

comprend également une deuxième section 152 qui est adjacen-

te au côté pression 106 de l'aube. Une section centrale 154 s'étend entre les première et deuxième sections. La deuxième section est adaptée de manière à Etre en contact avec l'une

des brides amont 96 du support externe, par l'intermédiai-

re de la liaison à cannelures, par une fente 156. s'étendant radialement. L'aube est en contact h glissement libre avec

le support externe dans la direction radiale, par l'intermé-

diaire de la liaison du type à cannelures, et elle peut venir en butée contre le support externe dans la direction circonfdrentielle. Comme on peut le voir, la liaison à cannelures 09 comporte- un doigtl5R et une douille 162 qui agissent comme un doigt agrandi. Le doigt est fix' x la bride amont 96 sur le support externe 56 et il s'étend vers

et dans la fente radiale 156. Suivant une variante la liai-

son à cannelures pourrait être constituée au moyen d'un doigt fixé à l'aube et s'engageant dans une fente prévue dans la bride. Ainsi qu'il est représenté, le doigt est pourvu d'un boulon 164 et d'un ressort 165. 'Ce ressort est comprimé pendant l'installation afin de solliciter l'aube

vers l'arrière contre la surface aval 88 de la gorqe annu-

laire 84.

La figure 3 est une vue en coupe faite suivant la n10 ligne 3-3 de la figure 2 et elle montre la relation entre l'organe de fixation 118 dans la bride interne aval, en un premier point A, et la liaison à cannelures 98 formée par la combinaison du doigt 158 et de la fente radiale 156 en un second point B. Ces deux dispositifs sont les moyens princi-

paux pour retenir l'aube à l'encontre de tout mouvement circonférentiel. A cause des tolérances exigées pour la liaison à cannelures, entre le doigt et la fente, l'aube est autorisée à effectuer un léger mouvement circonférentiel à l'endroit du point B. Ce petit déplacement circonférentiel se traduit par une rotation de l'aube autour du premier point A, avec un rayon ayant une composante horizontale qui

est approximativement égale à R. On comprendra que ce mouve-

ment se traduit au point B par un mouvement avant/arrière de l'aube. Ceci entraîne un mouvement avant/arrière de la bride externe aval 122 au point C. La figure 4 est une vue en coupe, faite suivant la ligne 4-4 de la figure 2, de la bride externe aval avec la structure adjacente, montrant la relation de cette bride avec la gorge annulaire 84. Lorsque l'aube tourne autour du point A, la bride externe aval 122 tourne au point C et une petite zone de fuite triangulaire (qui est exagérée dans un but de clarification), s'ouvre entre la surface radiale aval 128 sur la bride et la surface radiale 88 de la gorge qui

est tournée vers la direction amont.

Pendant le fonctionnement du moteur 4 turbine gaz, l'air de refroidissement s'écoule le long du circuit d'écoulement primaire2B de l'air de refroidissement dans la premire région à haute pression 74. Cette rqégion 'à haute pression est une première cavité ou chambre qui s'étend

circonférentiellement en dessous de série d'aubes statori-

ques refroidissables 42 afin de fournir l'air de refroidis-

sement à ces aubes statoriques. En outre le circuit d'Acou-

lement primaire de, l'air de refroidissement s'étend dans la seconde région à basse pression 76 qui se trouve radialement 3 l'extérieur du support externe annulaire 56. Cette seconde

région est bordée par le support amont, le joint d'dtan-

chéité pneumatique externe 32 et le joint è ressort 45 oui s'étend entre le support externe et le support amont 36. Les composants de la section de turbine, y compris le support interne, le support externe, le carter externe, la s4rie d'aubes statoriques et le joint d'étanchéité pneumatique

externe sont chauffés par les gaz de travail actifs et re-

froidis par l'air de refroidissement.

Ces composants du moteur r4ponident thermiquement, des degrés différents au chauffage par les gaz de travail

actifs et au refroidissement par l'air de refroidissement.

* Les facteurs affectant leurs réponses thermiques comprennent la capacité calorifique des composants et l'exposition de

ces composants aux gaz chauds et à l'air de refroidisse-

ment. Par exemple des composants tels que la série d'aubes

statoriques 42 sont en contact intime avec le circuit d'é-

coulement des gaz de travail actifs et répondent plus rapi-

dement que le carter externe 24 et les supports 54,56 qti sont espacés du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs 14 et qui baignent dans l'air de refroidissement. Il en résulte que le support externe et le support interne et la série d'aubes statoriques-se dilatent axialement et

3n radialement à des degrés différents en réponse à des varia-

tions de la température dans le trajet des gaz. Par exemple le support interne et le support externe peuvent se déplacer radialement et axialement l'un par rapport à l'autre, ce

qui amène l'aube à basculer dans la direction avant/arribre.

Ce mouvement radial et axial est encaissé par le j.e, axial Ca entre la bride externe aval 122 et la surface radiale 96 de la qorqe annulaire 84, par suite du contact h tlissement radial entre les brides des aubes statoriques et le support externe et par suite de l'aptitude des aubes h effectluer dr petits ajustements vers l'arrière en réponse aux forces opérationnelles aqissant sur la série d'aubes statoriqujes, forces qui sont exercées par les gaz de travail actifs tandis qu'ils s'écoulent a travers les aubes. Du fait nie la

distance L1 entre la surface arrière 88 de la qorqP annu-

laire et la face amont ilnO de la bride externe est plus petite que la distance entre la surface arrière 128 de la bride externe aval 122 et la surface arrière de la bride

I 0externe amont 124, l'aube se dép]ace axialement vers]'ar-

rière en réponse aux forces opérationnelles, en étant appli-

quées sous pression d'une manière étanche contre la surface arrière 126 de la gorge annulaire. Néanmoins les forces

opérationnelles exercées par les gaz de travail actifs anis-

sent également pour amener la vanne à tourner en s'écartant

de la surface arrière, mouvement auquel s'oppose la limita-

tion circonférentielle crée par la liaison à cannelures 9Q et l'organe de fixation].18 à l'endroit de la bride interne aval.

- Un avantage particulier offert par la présente in-

vention est le rayon qui existe entre le point de la limita-

tion dans le sens circonférentiel, à l'endroit de]a bride

interne, et le point de la limitation dans le sens circon-

férentiel à l'endroit de la bride externe. Il résulte du rayon R qui existe entre ces deux emplacements, que les toléerances à l'endroit de la liaison h cannelures ont un effet moindre que si l'aube était reliée par des cannelures au carter externe en un point se trouvant radialement 54

-l'extérieur de la bride interne aval.

3 r La figure 5 illustre d'une manière simplif iFc]'ef-

fet des tolérances dans la direction circonf rentielle sur

l'aptitude de l'aube N se déplacer autour du point de rota-

tion A. Si les tolérances fournies par la limitation dans le sens circonférentiel sont appliquées en un point qui est aligné circonférentiellement et oui est axialement alignn on étant très proche du point A, tel que le point B' l'auhe est alors libre de se déplacer autour du point A d'un anqle

alpha. Si le point de la limitation dans le sons circonfé-

l6 rentiel est déplace axialement ou circonférentiellement à

partir du point B' jusqu'à un point R, afin d'espacer, Eaxia-

lement et circonférentiellement, le point de la limitation

dans le sens-circonférentiel du point de rotation A, l'ann]e-

dont l'aube peut tourner est beaucoup plus petit et il Pst

approximativement égal à 'angle béta. lin avantage addition-

nel est obtenu en utilisant un doigt 158 s'étendant axiale-

ment qui forme un angle avec le rayon R. Ceci rAduit addi-

tionnellement l'effet des tolérances.

O10 L'impact de la réduction de ces angles est illustré sur la figure 4 o le tracé en trait plein représente le contact d'étanchement idéal entre la surface 128 tournée vers l'arrière de la bride externe aval 122 et la surface 88 tournée vers l'amont de la gorge annulaire. La rotation de l'aube dans-une direction circonférentielle autour du

point A, de l'angle alpha, amène le ci'rcuit de fuite trian-

gulaire maximal à s'ouvrir entre la surface 128' de la bride et la gorge, ainsi qu'il est illustré en tirets. Le fait de déplacer axialement et vers l'avant, à partir du point de limitation dans le sens circonférentiel, à l'endroit de la bride-interne aval, le point de limitation dans le sens circonférentiel entraîne une réduction additionnelle de

l'angle et le déplacement de la bride axialement et circon-

férentiellement, par rapport au point de l'emplacement aval],

entraîne encore une autre diminution additionnelle de l'an-

gle et se traduit par un mouvement vers un emplacement re-

présenté en trait mixte. Ce même effet bénéfique apparait en

d'autres emplacements o une surface d'étanchement s'éten-

dant circonférentiellement sur la bride est en contact avec une surface associée sur un joint, par exemple entre la bride interne amont 108 et le joint adjacent 114 en feuille métallique. Le circuit de fuite pour l'air de refroidissement s'étend à partir de la première région à haute pression au-delà du jeu axial amont Ca qui est prévu pour encaisser

le basculement axial de l'aube par rapport au support exter-

ne. Ce circuit de fuite s'étend dans la chambre intermédiai-

re et h partir de l] entre la surface aval 128 dp la bride et la surface amont 88 du support. La fuite est notah]ement réduite, lorsque la bride occupe l'emplacement il]ustré en trait mixte, par suite de la rêduction importante de l'aire de fuite comparativement au cas ob la bride se trouve h l'emplacement illustré en tirets.

Un autre avantage est obtenu à partir de l'4tanche-

ment poussé de la chambre intermédiaire. Comme cette chambre intermédiaire est mise sous pression par le courant d'air de

refroidissement le long du circuit de fuite, l'air de re-

froidissement est soutiré en arrière à partir de cet em-

placement, pour être introduit dans le circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, à travers les orifices q4 qui s'étend à partir de la chambre-interm4diaire jusqu'4 la région à basse pression 76 du circuit d'écoulement primaire de l'air de refroidissement. Ceci permet de dériver une partie de l'air de refroidissement s'écoulant le long du circuit de fuite, en direction du circuit d'écoulement des

gaz de travail actifs. En plus ceci réduit la force d'en-

trainement (c'est-à-dire le gradient de pression) entre la chambre intermédiaire et le circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, en réduisant la pression de la chambre intermédiaire. Le circuit d'écoulement primaire de l'air de refroidissement s'étend vers l'arrière entre les supports

amont adjacents 36 et à travers le joint d'étanchéité pneu-

matique externe 32 o il assure le refroidissement de ce joint d'étanchéité pneumatique externe. L'air peut être évacué dans une troisibme région, telle que la r4qion 44 située à l'extérieur du circuit d'écoulement entre le joint d'étanchéité pneumatique externe et les aubes, o il met en

pression cette réqion. Par conséquent l'air de refroidisse-

ment est dérivé d'un circuit de fuite en direction d'une région du moteur o il peut être employ4 utilement et être

retourné à la région de fuite o il sert N mettre sous pres-

sion cette région, en réduisant additionnellement]e gra-

dient entre la cavité intermédiaire et la région de fuite.

Enfin l'organe de fixation 118 sert h limiter d'une manière sûre l'aube à l'encontre de tout mouvement radial, en fixant en position radialement les aubes les unes par I'R rapport aux autres et par rapport aux structures adjacentes statique et rotative.La fixation en position des aubes dans

le sens radial les unes par rapport aux autres assure l'ali-

gnement correct des joints d'étanchéité du type à rainure et languette qui s'étendent entre les aubes adjacentes. La fixation en position des aubes par rapport h la structure rotative permet le maintien en position précis du joint d'étanchéité de bord en forme de lame 53 par rapport à la série d'ailettes rotoriques rotatives, afin d'assurer que ln l'étanchéité appropriée est obtenue vis-à-vis du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, sans qu'il y ait une interférence destructrice entre le bord de la lame du joint

et la structure rotative.

Claims (5)

1. REVENDIrATInNS

   l.- Stator pour une machine tournante ayant un cir-

   cuit d'écoulement annulaire pour des gaz de travail actifs, un support interne se trouvant h l'intérieur de ce circuit d'écoulement et un support externe se trouvant ? l'extérieur du circuit d'écoulement, caractérise en ce qu'il comprend une série d'aubes statoriques (42) s'étendant entre le support interne (54) et le support externe (56), l'une au moins de ces aubes (42) comportant une bride interne aval (112) qui est adaptée de manière à être fix6e au support interne (54) pour restreindre l'aube (42) à l'encontre de tout mouvement-axial, radial et circonférentiel, une bride externe aval (122) espacée radialement de la bride interne aval(112) et qui est en butée contre le support externe (56) , dans la direction axiale, tout en étant en contact ?h glissement avec le support externe (56) dans la direction radiale, une bride externe amont (124) espacée axialement de la bride externe aval (112) et de la bride interne aval

   (112), qui est en contact à glissement avec le support ex-

   terne (56) dans la direction radiale et qui est adaptée de manière à être en butée contre le support externe (56) dans

   la direction circonférentielle,et des moyens pour restrein-

   dre chaque aube (42) à l'encontre de tout mouvement axial, radial et circonférentiel lesquels comportent un moyen (118) pour fixer la bride interne aval (]12) au support

   interne (54) de manière à restreindre l'aube(42) à]'encon-

   tre de tout mouvement axial, radial et circonférentiel, et un moyen pour restreindre l'aube (42) à l'encontre de tout mouvement circonférentiel, ce moyen étant en contact avec la

   bride externe amont (124) et le support externe (s6).
2. 2.- Stator suivant la revendication] caractérisd en ce que le support externe aval a une surface s'étendant circonférentiellement (88) et la bride externe aval (122) présente une surface (128)-s'étendant circonférentiellement qui est tournée vers la surface (8R) sur le support (56), qui est adaptée de manire à être en contact à glissement

   avec la surface (q9) du support (56) dans la direction ra-

   disle pour permettre un mouvement relatif dans ce sens et qui est en butée contre la surface (88) dans la direction

   axiale afin d'assurer un étanchement en réponse aux condi-

   tions opérationnelles du moteur.
3. 3.- Stator suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens restreignant l'aube (42) A l'encontre de tout mouvement circonférentiel comportent un moyen pour

   solliciter axialement l'aube (42) vers l'arrière.
4. 4.- Stator pour une machine tournante ayant un cir-

   cuit d'écoulement annulaire pour des gaz de travail actifs, un support interne se trouvant h l'intérieur de ce circuit d'écoulement et un support externe se trouvant à l'extérieur du circuit d'écoulement, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'aubes statoriques (42) s'étendant entre le support interne (54) et le support externe (56), la série d'aubes statoriques comportant une paire d'aubes statoriques (42)- qui ont une chacune un premier côté (104), un second côté (106), une bride interne aval (112) qui est adaptée de manière à être fixée au support interne (54) en un premier point (A) adjacent au premier côté (10. 4) de l'aube, une bride externe aval (122) espacée radialement de la bride interne aval (112) et qui est adaptée de manière à être en butée contre le support aval dans la direction axiale et à être en contact h glissement avec le support externe (56) dans la direction radiale, une bride externe amont (124) espacée axialement de la bride externe aval (122) et de la bride interne aval (112) et qui est adaptée, en un second point (B) adjacent au second côté (106) de -l'aube (à2), de

   manière h être en contact à qiissement avec ie support ex-

   terne (56) dans la direction radiale et à être en butte

   contre le carter externe dans la direction circonférentiei-

   ie, des moyens pour restreindre chaque aube à l'encontre de tout mouvement axial, radial et circonférentiel, ces moyens comportant un anneau (120) qui coiffe la bride interne (112)

   des aubes adjacentes (42), afin de retenir les brides inter-

   nes dans le sens axial entre l'anneau (120) et le support interne (154), un boulon (118) en chaque premier point (A) afin de solliciter l'anneau (1?n) contre les aubes (42) h i'endroit de chaque premier point (A) et de restreindre les

   aubes h l'encontre de tout mouvement radiai et circonféren-

   tiel, et une liaison du type à cannelures (98) -entre l'aube (42) et le support amont, pour permettre à l'aube d'être en contact à glissement avec le support externe (56) dans la direction radiale et d'être en butée contre ce support ex- terne dans la direction circonférentielle, si bien que la distance entre le premier point (A) et le second point (B) diminue l'effet sur la rotation de l'aube (42) autour du premier point (A) qui résulte de tolérances dans le contact en butée dans le sens circonférentiel à l'endroit du second

   point (B).
5. 5.- Stator pour un moteur à turbine à gaz comportant un trajet d'écoulement annulaire pour des gaz de travail actifs, caractérisé en ce qu'il comprend un support interne (54) qui s'étend circonférentiellement autour du circuit d'écoulement des gaz de travail actifs et qui a une surface

   s'étendant radialement qui fait face dans la direction a-

   mont, un support externe annulaire (54) d'une seule pièce -qui s'étend axialement et vers l'intérieur à partir du carter du moteur et qui est adapté de manière à diviser le trajet d'écoulement pour l'air de refroidissement en une région à haute pression et une région à basse pression, ce support annulaire comportant une gorge annulaire qui est

   tournée vers l'intérieur, une surface s'étendant radia-

   lement, tournée dans la direction amont et qui délimite la

   gorge, et une pluralité de brides amont espacées circon-

   férentieilement dont chacune est adaptée de manière h être en contact avec la série d'aubes statoriques (42) par une liaison du type cannelures, une série d'aubes statoriques

   s'étendant entre le support interne (54) et le support ex-

   terne (56), chacune des aubes (42) comportant un côté en dépression (104), un côté en pression (106), une bride interne aval (112) qui s'étend circonférentiellement autour de l'aube (42) avec une longueur circonférentielie Lid, cette bride (112) ayant une première section (142) adjacente à un premier côté (lO4) parmi les deux côtés (104,106), une deuxième section adjacente au second côté (16) parmi les

   deux côtés (1l4,ln6) et une section cerntraLe (146) s'éten-

   dant entre les première et deuxième sections (142,144), ces

   sections ayant approximativement la même longueur circon-

   férentielle, la première section (142) étant adaptée, au moyen d'un trou, pour recevoir un organe de fixation (118), une bride externe aval (122) qui est espacée radialement de

   la bride interne aval (112), qui s'étend circonférentiel-

   iement dans la gorge annulaire (84) afin d'être en contact à glissement avec le support externe (56) dans la direction radiale, et qui a une surface (128) adaptée pour être en

   butée contre la surface (88) s'étendant radialement et dé-

   limitant la gorge (84), la bride (12.2) étant espacée radia-

   iement, dans la gorge (84), du support (56) afin de délimi-

   ter entre eux une chambre annulaire intermédiaire (132), une bride externe. amont (124) s'étend circonférentieilement autour de l'aube avec une longueur circonférentielle Lou, cette bride (124) comprenant une première section (148) du premier côté (104) de l'aube, une deuxième section (152) du second côté (106) de l'aube et une section centrale (154) s'étendant entre les première et deuxième sections (148,152), ces sections ayant pratiquement la même longueur circonférentielle, la deuxième section (152) étant adaptée de manière à être en contact avec l'une des brides amont à l'endroit d'une liaison du type à cannelures (98) , des moyens pour restreindre chaque aube à l'encontre de tout

   mouvement axial, radial et circonférentiei, ces moyens com-

   portant un anneau (120) continu dans le sens circonféren-

   tiei, qui coiffe la bride interne (112) des aubes adjacentes (42), afin de retenir les brides internes dans le sens axial entre l'anneau (120) et le support interne (154), un organe de fixation (118) à l'endroit de chaque première section (142), afin de solliciter l'anneau (120) axiaiement contre les aubes (42), afin de restreindre ces aubes à l'encontre

   de tout mouvement axial et pour restreindre l'aube à l'en-

   contre de tout mouvement radial et circonférentiel, une liaison du type à cannelures (98) entre ia deuxième section (152) de la bride amont (124) et le support amont, pour permettre à l'aube d'être en contact h glissement avec le support externe (5) dans la direction radiale et d'être en

   butée contre ce support externe dans ia direction circorn-

   férentielle, un trajet de fuite pour l'air de refroidis-

   sement s'étendant à partir de la première cavité, le long des brides, jusqu'h la chambre intermédiaire (132) et à partir de là entre i'arrière des brides et le support, jus- qu'au circuit d'écoulement des gaz de travail actifs, la distance axiale entre la première section (142) sur la bride interne aval (112) et la deuxième section (152) sur la bride externe amont (124) diminuant l'effet, sur la rotation de l1 l'aube (42) autour du premier point (A), qui résulte des tolérances dans le contact en butée circonférentiellement, à l'endroit du second point (B), et diminuant l'aire de fuite entre la surface aval et la bride externe et la surface d'étanchement sur la gorge (84), afin de diminuer la fuite à

   travers la chambre intermédiaire (132).