FR2762644A1 - Pale de turbine a vapeur comportant des regions de densites differentes - Google Patents

Abstract

Cette pale (10) de turbine à vapeur, de faible poids, comprend une partie aérodynamique métallique (14) comportant au moins une cavité de surface (138) qui comprend un volume vide (140) comportant des première et deuxième régions adjacentes (146, 148). Un matériau de remplissage (150) est placé dans la cavité de surface et lui est lié, en remplissant globalement la totalité du volume vide. Le matériau de remplissage placé dans la première région a un module moyen d'élasticité plus élevé que celui du matériau de remplissage placé dans la deuxième région.

Description

Pale de turbine à vapeur comportant des régions de densités
différentes.

La présente invention concerne, d'une manière générale, les turbines à gaz et à vapeur et, plus particulièrement, une pale de turbine à vapeur comportant deux régions ou plus de densités différentes.

Les turbines à gaz comprennent, sans limitation, les installations de production d'énergie à turbine à gaz et les moteurs d'avion à turbine à gaz. Une turbine à gaz comprend un générateur de gaz avec un compresseur haute pression qui comprime le flux d'air pénétrant dans le générateur de gaz, un étage de combustion dans lequel on fait brûler un mélange de carburant et d'air comprimé pour produire un flux de gaz propulseurs, et une turbine haute pression qui est mise en rotation par le flux de gaz propulseurs et qui est couplée par un arbre de gros diamètre de manière à entraîner le compresseur haute dépression.

Un moteur d'avion à turbine à gaz et soufflante avant typique ajoute une turbine basse pression (située après la turbine haute pression) qui est couplée par un arbre coaxial de plus petit diamètre de manière à entraîner la soufflante avant (située en avant du compresseur haute pression) et de manière à entraîner un éventuel compresseur basse pression (placé entre la soufflante avant et le compresseur haute pression). Le compresseur basse pression est parfois appelé compresseur de gavage ou simplement booster.

La soufflante et les turbines et compresseurs haute et basse pression comportent des pales comprenant chacune une partie aérody- namique fixée à une partie d'embase. Les ailettes de rotor sont les pales de ces turbines à gaz qui sont fixées à un disque rotatif du rotor de la turbine à gaz. Les aubes de stator sont les pales de ces turhines à gaz qui sont fixées à une enveloppe statique du stator de la turbine à gaz. De manière typique, des rangées circonférentielles d'ailettes de rotor s'étendant radialement vers l'extérieur alternent avec des rangées circonférentielles d'aubes de stator s'étendant radialement vers l'intérieur. Quand elles existent, la première et/ou la dernière rangée d'aubes de stator (également appelées aubes directrices d'entrée ou de sortie) peuvent avoir leurs extrémités radialement intérieures elles aussi fixées à une enveloppe statique du stator de la turbine à gaz. On connaît également des "aubes de stator" qui tournent à contre sens.

Dans les configurations classiques, les pales de turbines à gaz ont typiquement leur partie aérodynamique entièrement faite de métal, comme du titane, ou entièrement faite d'un matériau composite. Les pales entièrement en métal, y compris les coûteuses pales creuses à corde large, sont plus lourdes, ce qui diminue le rendement du carburant et demande des fixations de pale plus résistantes, alors que les pales entièrement en composite, plus légères, sont plus sensibles à l'endommagement par les impacts d'oiseaux. Des pales hybrides connues comprennent une pale composite dont la partie aérodynamique est recouverte d'un gainage de surface (seul le bout de la pale et les parties formant bord d'attaque et de fuite du gainage de surface étant en métal), pour des raisons d'érosion et d'impact des oiseaux. Les pales de soufflantes sont typiquement les pales les plus grosses (ct donc les plus lourdes) dans un moteur d'avion à turbine à gaz, et les pales de la soufflante avant sont les premières à subir le choc des impacts d'oiseaux.

Les turbines à vapeur comprennent, sans limitation, les installations de production d'énergie par turbine à vapeur. Une turbine à vapeur comprend une entrée de vapeur, une turbine et une sortie de vapeur, la vapeur faisant tourner le rotor de la turbine. La turbine de la turbine à vapeur est semblable à la turbine d'une turbine à gaz. Les pales de la turbine à vapeur, qui sont globalement identiques aux pales des turbines à gaz, comprennent chacune une partie aérodynamique fixée à une partie d'embase. Les ailettes de rotor sont les pales de la turbine à vapeur qui sont fixées à un disque rotatif du rotor de la turbine à vapeur. Les aubes de stator sont les pales de la turbine à vapeur qui sont fixées à une enveloppe statique du stator de la turbine à vapeur. De manière typique, des rangées circonférentielles d'ailettes de rotor s'étendant radialement vers l'extérieur alternent avec des rangées circonférentielles d'aubes de stator s'étendant radialement vers l'intérieur, les aubes de stator s'étendant radialement entre des bagucs radialement intérieure et extérieure auxquelles elles sont fixées. Dans les configurations classiques, les pales de turbines à vapeur ont typiquement leur partie aérodynamique entièrement faite de métal. Les pales entièrement en métal sont coûteuses et lourdes, ce qui augmente le prix des turbines à vapeur et demande de robustes dispositifs de fixation des pales.

I1 existe donc un besoin pour une pale de turbine à vapeur de plus faible poids.

La pale de turbine à vapeur de l'invention comprend une partie d'embase et une partie aérodynamique en métal, fixée à la partie d'embase. La partie aérodynamique comprend une face en compression et une face en dépression, l'une au moins de ces faces en compression et en dépression comportant au moins une cavité de surface qui comprend un volume vide, une ouverture supérieure et un fond fermé, le volume vide comprenant des première et deuxième régions adjacentes.

La pale de turbine à vapeur de l'invention contient également un matériau de remplissage placé dans la cavité de surface au nombre d'au moins une, et lié à celle-ci, qui remplit généralement totalement le volume vide. Le matériau de remplissage dans son ensemble a une densité moyenne inférieure à celle de la partie aérodynamique métallique dans son ensemble. Le matériau de remplissage se trouvant dans la première région a un module d'élasticité moyen plus élevé que celui du matériau de remplissage se trouvant dans la deuxième région.

Le matériau de remplissage situé dans la première région a un module d'élasticité moyen qui est globalement 20% plus élevé au moins que celui du matériau de remplissage situé dans la deuxième région.

Le volume vide peut comprendre essentiellement les première et deuxième régions, la première région étant alors une couche disposée à proximité de l'ouverture supérieure et la deuxième région étant une couche disposée à proximité du fond fermé. Le matériau de remplissage comprend alors essentiellement des premier et deuxième matériaux différents, le deuxième matériau étant généralement le seul matériau de remplissage placé dans la deuxième région, et les premier et deuxième matériaux étant généralement les seuls matériaux de remplissage placés dans la première région, le premier matériau étant essentiellement un matériau grillagé.

Dans ce cas, le deuxième matériau comprend essentiellement un élastomère et le module d'élasticité moyen du matériau grillagé est au moins environ cent fois plus élevé que celui de cet élastomère.

Selon une autre possibilité, le volume vide comprend essentiellement les première et deuxième régions, la première région étant la partie du volume vide située le plus près du fond fermé et la deuxième région étant la partie dudit volume vide située le plus près de l'ouver- ture supérieure. Dans ce cas, le matériau de remplissage comprend essentiellement une matrice non métallique et un matériau particulaire, le matériau particulaire étant noyé dans le matériau de la matrice non métallique. La matrice non métallique est située dans la totalité des première et deuxième régions et la première région présente une concentration volumique en matériau particulaire qui est plus élevée que celle de la deuxième région.

Le matériau de la matrice non métallique comprend alors essentiellement un élastomère et le matériau particulaire comprend essentiellement une poudre métallique.

Selon une autre possibilité, la première région est une couche située à proximité du fond fermé et la deuxième région est une couche adjacente à la première région. Le matériau de remplissage comprend alors des premier et deuxième matériaux différents, le premier matériau étant généralement le seul matériau de remplissage placé dans la première région et le deuxième matériau étant généralement le seu] matériau de remplissage placé dans la deuxième région.

Le deuxième matériau comprend alors essentiellement un élastomère et le premier matériau comprend essentiellement un matériau non métallique autre qu'un élastomère.

Dans ce cas, le volume vide peut comprendre en outre une troisième région, cette troisième région étant une couche adjacente à la deuxième région et proche de l'ouverture supérieure. Le matériau de remplissage comprend alors en outre un troisième matériau, les deuxième et troisième matériaux étant généralement les seuls matériaux de remplissage placés dans la troisième région, et ce troisième matériau comprend essentiellement un matériau grillagé qui a un module d'élasticité moyen plus élevé que celui du premier matériau ou du deuxième matériau.

La première région peut s'étendre plus près de la partie d'embase que la deuxième région. et la deuxième région s'étendre plus loin de la partie d'embase que la première région.

La première région comprend alors une partie située à proximité de l'ouverture supérieure et la deuxième région comprend aussi une partie située à proximité de l'ouverture supérieure.

Plusieurs avantages et intérêts sont apportés par la pale de turbine à vapeur de l'invention. La partie aérodynamique en métal donne la résistance mécanique structurelle tandis que le matériau de remplissage maintient la géométrie aérodynamique de la pale avec un matériau de poids plus faible. Ce poids moindre permet d'utiliser un dispositif de fixation de la pale moins robuste. En outre, le fait d'avoir une première région avec un matériau de remplissage de plus fort module d'élasticité et une deuxième région avec un matériau dc remplissage de plus faible module d'élasticité autorise des configura- tions qui placent la première région près du fond de la cavité de surfacc en vue d'avoir une meilleure fixation et une plus faible déformation en cisaillement, ou qui placent la première région près du haut de la cavité de surface pour améliorer la déformation de la partie aérodynamique.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins d'accom- pagnement dans lesquels
la figure 1 est une vue schématique en élévation latéralc de la face en compression d'un mode préféré de réalisation de la pale de turbine à vapeur de la présente invention,
la figure 2 est une vue schématique en coupe de la partie aérodynamique de la pale de turbine à vapeur de la figure 1, effectuée suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et
la figure 3 est une vue schématique en coupe de la pale de turbine à vapeur de la figure l, effectuée suivant la ligne 3-3 de la figure 1.

Si on se reporte maintenant aux dessins, dans lesquels des repères numériques identiques désignent toujours des éléments identiques, les figures 1 à 3 montrent de manière schématique un modc préféré de réalisation de la pale 10 d'une turbine à vapeur selon la présente invention. La pale 10 de turbine à vapeur comprend une partie d'embase 12 et une partie aérodynamique 14, en métal, fixée à la partie d'embase 12. De préférence, la partie aérodynamique métallique 14 est essentiellement faite de titane. D'autres choix possibles pour la partie aérodynamique métallique 14 comprennent, de manière non limitative, l'aluminium, le cobalt, le nickel et l'acier. La partie aérodynamique métallique 14 a une plage de températures de fonctionnement et une vitesse de rotation nominale, et elle comprend une partie d'encastrement 16 (qui est la région de la partie aérodynamique métallique 14 fixée à la partie d'embase 12), une extrémité ou bout de pale 18 et un axe radial 20 qui s'étend vers l'extérieur en direction du bout de pale 18 et vers l'intérieur en direction de la partie d'encastre- ment 16. La partie d'embase 12 comprend de manière typique une queue d'aronde 22, servant à fixer la pale 10 à un disque de rotor (non représenté) et une plate-forme 24 qui aide à contenir radialement le flux de vapeur (la direction du flux de vapeur étant indiquée par les flèches 26 sur la figure 1). Une queue d'aronde préférée (non représentée) comporte des doigts s'étendant radialement qui pénètrent dans des encoches formées dans le disque de rotor. La partie aérodynamique métallique 14 comporte un bord d'attaque 30 et un bord de fuite 32, la direction 26 d'écoulement de la vapeur allant globalement du bord d'attaque 30 au bord de fuite 32. La partie aérodynamique métallique 14 comprend aussi une face en compression 34 (de forme concave) ct une face en dépression 36 (de forme convexe), sachant que la pale l() de turbine à vapeur tourne dans une direction telle que la face en compression 34 passe devant un point de référence avant que la face en dépression 36 ne passe devant ce même point de référence.

L'une au moins des faces en compression et en dépression 34 et 36, et de préférence seule la face en compression 34 comme représenté sur les figures, comporte au moins une cavité de surface comme les première, deuxième, troisième et quatrième cavités de surface 13 X 238, 338, 438 représentées sur les figures. La cavité de surface au nombre d'au moins une, comme représenté par la première cavité dc surface 138, comprend un volume vide 140, une ouverture supérieure 142 et un fond fermé 144, le volume vide 140 comprenant des première et deuxième régions 146 et 148 adjacentes. De préférence, la partie aérodynamique métallique 14 est forgée, extrudée ou moulée et les cavités de surface 138, 238, 338, 438 sont de préférence formées par usinage chimique, usinage électro-chimique, usinage au jet d'eau.

usinage électrolytique ou usinage par machine à grande vitesse.

La pale 10 de turbine à vapeur comprend en outre un matériau de remplissage comme le matériau de remplissage 150, qui est disposé dans la cavité de surface au nombre d'au moins une et lié à cette dernière, comme représenté par la première cavité de surface 138, et qui remplit généralement totalement le volume vide comme représenté par le volume vide 140. Il faut remarquer que la partie aérodynamique métallique 14 et/ou le matériau de remplissage comme le matériau 150 peut présenter des trous, cavités ou autres. Le matériau de remplissage comme le matériau 150 a dans son ensemble une densité moyenne inférieure à celle de la partie aérodynamique métallique 14 dans son ensemble. Le matériau de remplissage comme le matériau 150 a, dans la première région comme la région 146, un module d'élasticité moyen plus élevé (et de préférence globalement vingt pourcents plus grand au moins) que celui du matériau de remplissage comme le matériau 150 se trouvant dans la deuxième région comme la région 148. Le choix de la liaison du matériau de remplissage 150 à la cavité de surface 138 comprend, de manière non limitative, une autoadhérence, une adhérence entre le matériau de remplissage 150 et la cavité de surface 138, un collage (par pâte ou film adhésif) ou une liaison par fusion.

Une première configuration préférée est représentée par la première cavité de surface 138. Dans ce cas, le volume vide 14() comprend essentiellement les première et deuxième régions 146 et 148. La première région 146 est une couche disposée à proximité de l'ouverture supérieure 142 et la deuxième région 148 est une couche disposée à proximité du fond fermé 144 de la première cavité de surla- ce 138. Le matériau de remplissage 150 comprend essentiellement des premier et deuxième matériaux 152 et 154, différents, qui sont dc préférence liés l'un à l'autre (par l'une des techniques de liaison évoquées ci-dessus) ainsi qu'à la cavité de surface 138. Le deuxième matériau 154 est généralement le seul matériau de remplissage 15() disposé dans la deuxième région 148, et les premier et deuxième matériaux 152 et 154 sont généralement les seuls matériaux de remplissage 150 disposés dans la première région 146. Le premier matériau 152 est essentiellement un matériau grillagé comme on le voit mieux sur la figure 2. Les mailles de ce matériau grillagé sont remplies du deuxième matériau 154 quand le matériau grillagé est placé dans la première région 146. Dans un exemple de mode de réalisation, le deuxième matériau 154 est essentiellement un élastomère comme du poly(diméthylsiloxane) et le matériau grillagé est essentiellement un métal.

D'autres choix pour l'élastomère comprennent, de manière non limita- tive, les poly(diphényldiméthylsiloxane), poly(fluorosiloxanc ) VitonB, polysulfures, poly(thioléther) et poly(phosphazène). D'autrcs choix pour le matériau grillagé comprennent, sans limitation, une fibre tissée ou tricotée comme par exemple une fibre d'aramide, de verre ou de carbone. De préférence, le module d'élasticité moyen du matériau grillagé est au moins généralement cent fois plus élevé que celui de l'élastomère. Le matériau grillagé aide en particulier un élastomère très mou (c'est-à-dire un élastomère ayant un module d'élasticité très faible) à conserver sa forme quand il est soumis à la force centrifuge produite par la pale qui tourne, afin que la forme de conception de la partie aérodynamique puisse être conservée alors que l'élastomère tout seul devrait subir une déformation de surface du fait de la rotation de la pale. Le matériau grillagé aide aussi à protéger la surface de l'usure (ou abrasion) par la grêle, la glace, les cailloux, le tartre, etc. De préférence, le matériau grillagé est lié à l'élastomère et l'élastomère est lié à la cavité de surface 138 (par l'une des techniques de liaison précédemment évoquées).

Une deuxième configuration préférée est représentée par la deuxième cavité de surface 238. Dans ce cas, le volume vide 24() comprend essentiellement des première et deuxième régions 246 et 248. La première région 246 est la partie du volume vide 240 qui est placée le plus près du fond fermé 244 et la deuxième région 24X est la partie du volume vide 240 qui est placée le plus près de l'ouverture supérieure 242 de la deuxième cavité de surface 238. Le matériau de remplissage 250 comprend essentiellement une matrice non métallique 252 et un matériau particulaire 254. Le matériau particulaire 254 est noyé dans la matrice non métallique 252. La matrice non métallique 252 est disposée dans la totalité des première et deuxième régions 24e et 248. La première région 246 présente une concentration volumique en matériau particulaire 254 plus élevée que celle de la deuxième région 248. Dans un exemple de mode de réalisation, le matériau de la matrice non métallique 252 est essentiellement un élastomère et le matériau particulaire 254 est essentiellement une poudre métallique.

D'autres choix pour le matériau de la matrice non métallique 252 comprennent, sans limitation, les résines époxy. D'autres choix pour le matériau particulaire 254 (qui sert à augmenter la rigidité) comprennent, sans limitation, des sphères de verre creuses, des fibres de verre hachées, ou de la silice fumée.

La plus forte concentration en matériau particulaire 254 près du fond fermé 244 rend le matériau de remplissage 250 plus rigide près du fond fermé 244 et plus souple près de l'ouverture supérieure 242. Le fait d'avoir un matériau de remplissage 250 plus rigide près du fond fermé 244 donne une meilleure fixation de cette partie du matcriau de remplissage 250 à la deuxième cavité de surface 238 quand 1a pale 10 de turbine à vapeur est soumise à la force centrifuge de la pale 10 en rotation ou aux effets de séparation d'un environnement d'utilisation agressif. En outre, le fait d'avoir un matériau de remplissage 250 plus rigide près du fond fermé 244 diminue la déformation en cisaillement du matériau de remplissage 250 car c'est là que les efforts de cisaillement sont les plus importants. Cela aide aussi à conserver une forme aérodynamique.

Une troisième configuration préférée est représentée par la troisième cavité de surface 338. Dans ce cas, la première région 346 est une couche placée à proximité du fond fermé 344 et la deuxième région 348 est une couche adjacente à la première région 346. Le matériau de remplissage 350 comprend des premier et deuxième matériaux de remplissage 352 et 354, différents. Le premier matériau 352 est généralement le seul matériau de remplissage 350 placé dans la première région 346, et le deuxième matériau 354 est généralement le seul matériau de remplissage 350 placé dans la deuxième région 34X.

De préférence, le deuxième matériau 354 comprend essentiellement un élastomère et le premier matériau 352 comprend essentiellement un matériau non métallique autre qu'un élastomère. Les choix pour ce matériau non métallique comprennent, sans limitation, les mousses structurelles et les composites contenant des fibres non métalliques.

Dans un exemple de construction, le volume vide 340 comprend en outre une troisième région 346. Cette troisième région 356 est une couche adjacente à la deuxième région 348 et proche de l'ouverture supérieure 342 de la troisième cavité de surface 338. Le matériau de remplissage 350 comprend lui aussi un troisième matériau 358. Les deuxième et troisième matériaux 354 et 358 sont généralement le seul matériau de remplissage 350 placé dans cette troisième région 356. Le troisième matériau 358 comprend essentiellement un matériau grillagé qui a un module d'élasticité supérieur à celui du premier matériau 352 et du deuxième matériau 354.

Le fait d'avoir une couche de premier matériau 352 plus rigide (de plus fort module d'élasticité) à proximité du fond fermé 344 dc la troisième cavité de surface 388 assure une meilleure fixation de cette partie du matériau de remplissage 350 à la troisième cavité de surface 338 quand la pale 10 de turbine à vapeur est soumise à la force centrifuge d'une pale en rotation 10 et aux effets de séparation du combustible de l'environnement agressif d'utilisation. En outre, le fait d'avoir un matériau de remplissage 350 plus rigide à proximité du fond fermé 344 réduit la déformation en cisaillement du matériau de remplissage 35() car c'est là où les contraintes de cisaillement sont les plus fortes. Cela aide aussi à conserver une forme aérodynamique. Le fait d'avoir un matériau grillagé comme troisième matériau 358 à proximité dc l'ouverture supérieure 342 de la troisième cavité de surface 338 aide à protéger la surface de l'usure (ou abrasion) due à la grêle, la glace, les cailloux, le tartre et autre. Le matériau grillagé aide aussi le deuxième matériau 354 qui est très mou à conserver sa forme quand la pale I () tourne.

Une quatrième configuration préférée est représentée par la quatrième cavité de surface 438. Dans ce cas, le volume vide 44() comprend essentiellement des première et deuxième régions 446 et 448. La première région 446 s'étend plus près de la partie d'embase 12 que la deuxième région 448 et, de préférence, la deuxième région 44X s'étend plus loin de la partie d'embase 12 que la première région 446.

Dans un exemple de mode de réalisation, la première région 446 comprend une partie située à proximité de l'ouverture supérieure 442 et la deuxième région comprend aussi une partie située à proximité de l'ouverture supérieure 442 de la quatrième cavité de surface 438. Le matériau de remplissage 450 comprend essentiellement des premier et deuxième matériaux de remplissage 452 et 454, différents. Le premier matériau 452 est généralement le seul matériau de remplissage 45() placé dans la première région 446, et le deuxième matériau 454 est généralement le seul matériau de remplissage 450 placé dans la deuxième région 448. De préférence, le deuxième matériau 454 est essentiellement un élastomère et le premier matériau 452 est essentiellement un matériau non métallique autre qu'un élastomère.

Les positions particulières des première et deuxième régions 446 et 448 dans la quatrième cavité de surface 438 placent le premier matériau 452, plus rigide (de plus fort module d'élasticité), dans la première région 446 qui est plus proche de la partie d'embase 12 et qui est la région de la quatrième cavité de surface 438 où le matériau de remplissage 450 risque de provoquer une déformation de la partie aérodynamique sous l'effet de la rotation de la pale. En outre, le premier matériau 452, plus rigide (de plus fort module d'élasticité), donne une meilleure fixation du matériau de remplissage 450 de la première région 446 à la quatrième cavité de surface 438 quand la pale 10 de turbine à vapeur est soumise à la force centrifuge d'une pale en rotation 10 ou aux effets de séparation d'un environnement d'utilisation agressif.

Il faut remarquer que la partie d'embase 12 est de préférence une partie d'embase en métal. Toutefois, on peut utiliser dans certaines configurations de pale particulières une partie d'embrase composite (liée de manière appropriée ou fixée de quelque autre façon à la partie aérodynamique métallique 14). il faut remarquer que la queue d'aronde 22 de la partie d'embase 12 peut être partiellement composite (non représenté) sur la face en compression (concave). En variante, la queue d'aronde 22 peut comporter un système de clavette métallique (non représenté) pour immobiliser de façon sûre des parties composites contiguës et former une surface d'usure de la queue d'aronde qui soit métallique. Des trous ou cavités (non représentés) de taille, position, nombre et orientation appropriés, peuvent être formés dans la partie d'embase 12 pour réduire le poids de la pale 10 de turbine à vapeur.

De tels trous peuvent même s'étendre ou être présents dans la partie aérodynamique métallique 14 et le matériau de remplissage 150, 250, 350 et 450.

I1 faut remarquer en outre que lorsqu'on utilise un élastomère comme matériau de remplissage 150, 250, 350 et 450, cet élastomère LI de préférence un module d'élasticité moyen généralement compris entre 1,75.106 et 3,5.108 N/m2 (entre 250 psi et 50 000 psi), et mieux encore entre 1,75.106 et 1,4.108 N/m2 (entre 250 et 20000 psi) sur la plage de températures de fonctionnement. Un élastomère qui est trop mou (ctest-à-dire qui a un module d'élasticité moyen inférieur à environ 1,75.106 N/m2 (250 psi)) peut ne pas être capable de donner structurellement une forme aérodynamique et un élastomère qui est trop dur (c'est-à-dire qui a un module d'élasticité moyen supérieur à environ 3,5.108 N/m2 (50 000 psi)) peut ne pas pouvoir être produit avec les étroites tolérances requises. Une plage davantage préférée pour le module d'élasticité moyen se situe généralement entre 3,5.1()('
N/m2 (500 psi) et 1,05.108 N/m2 (15 000 psi). Dans certaines applications, une peau classique (non représentée) et un revêtement antiérosion classique (non représenté) peuvent recouvrir les surfaces expo- sées de la pale 10 de turbine à vapeur.

I1 faut souligner que dans un exemple de mode de réalisation, la troisième cavité de surface 338 a son matériau de remplissage 35() remplacé par le matériau de remplissage 450 de la quatrième cavité dc surface 438 et un élastomère ayant un module d'élasticité uniS)rme remplit totalement les volumes vides 140, 240 et 440 des première, deuxième et quatrième cavités de surface 138, 228 et 438.

La description qui précède de plusieurs modes préférés de réalisation de l'invention a été présenté à des fins illustratives. Elle n'est pas exhaustive et ne doit pas limiter l'invention à la forme particulière décrite et, bien évidemment, de nombreuses modifications et variantes sont possible à la lumière des enseignements ci-dessus.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Pale (10) de turbine à vapeur caractérisée en ce qu'elle comprend:

a) une partie d'embase (12),

b) une partie aérodynamique (14), en métal, fixée à ladite partie d'embrase et comportant une face en compression (34) et une face en dépression (36), l'une au moins desdites faces en compression et en dépression comprenant au moins une cavité de surface (138, 23X, 338, 438), ladite cavité de surface au nombre d'au moins une comprenant un volume vide (140, 240, 340, 440), une ouverture supérieure (142, 242, 342, 442) et un fond fermé (144, 244, 344), et ledit volume vide comprenant des première et deuxième régions adjacentes (146 & 148, 246 & 248, 346 & 348, 446 & 448), et

c) un matériau de remplissage (150, 250, 350, 450) placé dans ladite cavité de surface au nombre d'au moins une à laquelle il est lié et remplissant généralement totalement ledit volume vide, ledit matériau de remplissage ayant dans son ensemble une densité moyenne inférieure à celle de ladite partie aérodynamique métallique dans son ensemble et ledit matériau de remplissage placé dans ladite première région ayant un module d'lasticité moyen plus élevé que celui dudit matériau de remplissage placé dans ladite deuxième région.

2. Pale de turbine à vapeur selon la revendication l, caractérisée en ce que ledit matériau de remplissage situé dans ladite première région a un module d'élasticité moyen qui est globalement 209 plus élevé au moins que celui dudit matériau de remplissage situé dans ladite deuxième région.

3. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit volume vide (140) comprend essentiellement lesdites première et deuxième régions (146, 148), en ce que ladite première région est une couche disposée à proximité de ladite ouverture supérieure (142) et ladite deuxième région est une couche disposée à proximité dudit fond fermé (144), en ce que ledit matériau de remplissage (150) comprend essentiellement des premier et deuxième matériaux différents (152, 154), en ce que ledit deuxième matériau est généralement le seul matériau de remplissage placé dans ladite deuxième région, en ce que lesdits premier et deuxième matériaux sont généralement les seuls matériaux de remplissage placés dans ladite première région, et en ce que ledit premier matériau est essentiellement un matériau grillagé.

4. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit deuxième matériau comprend essentiellement un élastomère et le module d'élasticité moyen dudit matériau grillagé est au moins cent fois plus élevé que celui dudit élastomère.

5. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit volume vide (240) comprend essentiellement lesdites première et deuxième régions (246, 248), en ce que ladite première région est la partie dudit volume vide située le plus près dudit fond fermé (244) et ladite deuxième région est la partie dudit volume vide située le plus près de ladite ouverture supérieure (242), en ce que ledit matériau de remplissage (250) comprend essentiellement une matrice non métallique (252) et un matériau particulaire (254), en ce que ledit matériau particulaire est noyé dans le matériau de ladite matrice non métallique, en ce que ladite matrice non métallique est située dans la totalité desdites première et deuxième régions, et en ce que ladite première région a une concentration volumique cn matériau particulaire qui est plus élevée que celle de ladite deuxième région.

6. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit matériau de la matrice non métallique comprend essentiellement un élastomère.

7. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit matériau particulaire comprend essentiellement une poudre métallique.

8. Pale de turbine à vapeur selon la revendication I, caractérisée en ce que ladite première région (346) est une couche située à proximité dudit fond fermé (344) et ladite deuxième région (348) est une couche adjacente à ladite première région, en ce que ledit matériau de remplissage (350) comprend des premier et deuxième matériaux différents (352, 354), en ce que ledit premier matériau est générale ment le seul matériau de remplissage placé dans ladite première région et en ce que ledit deuxième matériau est généralement le seul matériau de remplissage placé dans ladite deuxième région.

9. Pale de turbine à vapeur selon la revendication X, caractérisée en ce que ledit deuxième matériau comprend essentiellement un élastomère et en ce que ledit premier matériau comprend essentiellement un matériau non métallique autre qu'un élastomère.

10. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 9, caraclérisée en ce que ledit volume vide (340) comprend en outre une troisième région (356), en ce que ladite troisième région est une couche adjacente à ladite deuxième région et proche de ladite ouverture supérieure (342), en ce que ledit matériau de remplissage comprend en outre un troisième matériau (358), en ce que lesdits deuxième et troisième matériaux sont généralement les seuls matériaux de remplissage placés dans ladite troisième région, en ce que ledit troisième matériau comprend essentiellement un matériau grillagé, et en ce que ledit matériau grillagé a un module d'élasticité moyen plus élevé que celui dudit premier matériau ou dudit deuxième matériau.

11. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première région (446) s'étend plus près de ladite partie d'embase que ladite deuxième région (448).

12. Pale de turbine à vapeur selon la revendication Il, caractérisée en ce que ladite deuxième région s'étend plus loin de ladite partie d'embase que ladite première région.

13. Pale de turbine à vapeur selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite première région comprend une partie située à proximité de ladite ouverture supérieure (442) et ladite deuxième région comprend aussi une partie située à proximité de ladite ouverture supérieure.