FR3039200A1

FR3039200A1 - TURBINE RING COOLING

Info

Publication number: FR3039200A1
Application number: FR1556970A
Authority: FR
Inventors: Guilhem Verron; Frederic Philippe Jean-Jacques Pardo
Original assignee: Turbomeca SA
Current assignee: Safran Helicopter Engines SAS
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-01-27

Abstract

L'invention concerne un ensemble d'un distributeur (1) et d'un anneau (2) monobloc d'une turbine de turbomachine adaptée pour être mise en rotation par un écoulement d'amont en aval d'un gaz dans une veine (5) de gaz, ledit ensemble comprenant un passage (6) d'introduction d'air de refroidissement dudit anneau (2) monobloc dans ladite veine (5) de gaz, ledit passage (6) étant formé par un interstice axial entre le distributeur (1) et l'anneau (2) monobloc et débouchant dans ladite veine (5) de gaz, caractérisé en ce que ledit passage (6) d'introduction d'air de refroidissement comprend un canal (7) de section moyenne prédéterminée débouchant dans une cavité, dite cavité de tranquillisation (8), ladite cavité de tranquillisation (8) débouchant dans ladite veine (5) de gaz, présentant une section moyenne élargie par rapport à ladite section moyenne prédéterminée dudit canal pour permettre de ralentir la vitesse de l'air de refroidissement injecté dans ladite veine (5) de gaz et comprenant une paroi aval (9) inclinée par rapport à la direction de ladite veine (5).The invention relates to an assembly of a distributor (1) and a ring (2) integral with a turbomachine turbine adapted to be rotated by an upstream flow downstream of a gas in a vein ( 5) of gas, said assembly comprising a cooling air introduction passage (6) for said one-piece ring (2) in said gas stream (5), said passage (6) being formed by an axial interstice between the distributor (1) and the ring (2) monobloc and opening into said vein (5) of gas, characterized in that said passage (6) for introducing cooling air comprises a channel (7) of predetermined average section opening in a cavity, called a stilling cavity (8), said stilling cavity (8) opening into said gas stream (5), having a widened mean section with respect to said predetermined mean section of said channel to allow the speed of the cooling air injected into said vein (5) of gas and comprising a downstream wall (9) inclined with respect to the direction of said vein (5).

Description

Refroidissement d’anneau de turbine 1. Domaine technique de l’invention L’invention concerne une turbine de turbomachine. En particulier, l’invention concerne un ensemble constitué d’un distributeur et d’un anneau de turbine. 2. Arrière-plan technologique1. Technical Field of the Invention The invention relates to a turbomachine turbine. In particular, the invention relates to an assembly consisting of a distributor and a turbine ring. 2. Technological background

Une turbomachine comprend, généralement, d'amont en aval, un ou plusieurs étages de compresseurs, par exemple un compresseur basse pression et un compresseur haute pression, une chambre de combustion, un ou plusieurs étages de turbines, par exemple une turbine haute pression et une turbine basse pression. L'amont et l'aval sont définis par rapport au sens d'écoulement normal du gaz (de l'amont vers l'aval).A turbomachine generally comprises, from upstream to downstream, one or more stages of compressors, for example a low pressure compressor and a high pressure compressor, a combustion chamber, one or more stages of turbines, for example a high pressure turbine, and a low pressure turbine. Upstream and downstream are defined with respect to the normal flow direction of the gas (from upstream to downstream).

La turbine convertit l’énergie thermique et cinétique du flux de gaz issu de la chambre de combustion en énergie mécanique nécessaire par exemple à l’entraînement de compresseur et /ou de rotor dans le cas d’un hélicoptère.The turbine converts the thermal and kinetic energy of the gas flow from the combustion chamber into mechanical energy necessary, for example, for compressor and / or rotor drive in the case of a helicopter.

La turbine comprend habituellement un ou plusieurs étages d'aubes, chaque étage comportant généralement, de manière connue, une grille d'aubes fixes appelée distributeur et une grille d'aubes mobiles. La grille d'aubes mobiles est entraînée en rotation par le flux de gaz chauds issu de la chambre de combustion. La veine de gaz au niveau de la grille d'aubes mobiles de la turbine est délimitée, du côté externe, par un carter sous forme d'anneau, s'étendant à la périphérie des aubes mobiles et classiquement désigné par l'expression "anneau de turbine".The turbine usually comprises one or more blade stages, each stage generally comprising, in a known manner, a blade of fixed vanes called distributor and a blade of mobile blades. The blade of blades is rotated by the flow of hot gases from the combustion chamber. The gas stream at the turbine blade gate is delimited, on the external side, by a ring-shaped casing extending at the periphery of the blades and conventionally designated by the term "ring". turbine ".

Pour permettre aux aubes mobiles de tourner, un jeu est ménagé entre les extrémités radiales des aubes mobiles et l'anneau fixe de turbine. Plus ce jeu est grand, moins l'efficacité (ou encore rendement) de la turbine est importante, puisqu'une partie du flux de gaz chauds s'écoule dans ce jeu sans participer à l'entraînement en rotation de la grille d'aubes mobiles de la turbine.To allow the rotating blades to rotate, a clearance is provided between the radial ends of the blades and the fixed turbine ring. The larger the game, the lower the efficiency (or efficiency) of the turbine, since part of the hot gas flow flows in this game without participating in the rotation of the blade grid. movable turbine.

Pour parvenir à minimiser ce jeu, il est primordial d’assurer un refroidissement de l’anneau de turbine aussi efficace que possible.To minimize this game, it is important to ensure that the turbine ring cooling is as efficient as possible.

Typiquement, le refroidissement de l’anneau de turbine est réalisé par le prélèvement d’air sous pression provenant du compresseur qui vient au contact de la surface radialement extérieure de l'anneau de turbine.Typically, the cooling of the turbine ring is achieved by the withdrawal of pressurized air from the compressor which comes into contact with the radially outer surface of the turbine ring.

Selon que cet anneau est monobloc ou sectorisé, le circuit de l’air de refroidissement provenant du compresseur diffère.Depending on whether this ring is monoblock or sectorized, the cooling air circuit from the compressor differs.

Si l’anneau est sectorisé, c’est-à-dire composé de secteurs d’anneau, l’air de refroidissement circule via les jeux présents entre les différents secteurs formant cet anneau jusqu’à la veine de gaz. La dispersion du débit fait que l’impact de la réintroduction est faible.If the ring is sectorized, that is to say composed of ring sectors, the cooling air circulates via the games present between the different sectors forming this ring to the gas vein. The dispersion of the flow makes the impact of the reintroduction low.

Si l’anneau est monobloc, l’air de refroidissement est généralement introduit dans la veine par un circuit unique entre le bord de fuite du distributeur et le bord d’attaque de l’anneau. Une quantité importante d’air plus froid donc plus dense est amenée dans la veine et proche du bord d’attaque de l’aube. Cette configuration est susceptible de générer des perturbations et donc des pertes aérodynamiques. Ces pertes engendrent une diminution du rendement et une augmentation de la consommation spécifique du moteur.If the ring is monoblock, the cooling air is generally introduced into the vein by a single circuit between the trailing edge of the dispenser and the leading edge of the ring. A large amount of colder and more dense air is brought into the vein and close to the leading edge of the dawn. This configuration is likely to generate disturbances and therefore aerodynamic losses. These losses cause a decrease in efficiency and an increase in the specific engine consumption.

De plus, l’introduction de l’air de refroidissement se fait généralement de manière radiale dans la veine. Le flux d’air de refroidissement a alors un angle proche de 90° par rapport au flux de gaz chauds. L’air de refroidissement introduit dans la veine est alors balayé par le flux de gaz chauds ce qui génère des pertes aérodynamiques qui pénalisent les performances de la turbomachine.In addition, the introduction of cooling air is generally radial in the vein. The cooling air flow then has an angle close to 90 ° with respect to the flow of hot gases. The cooling air introduced into the vein is then swept by the flow of hot gases which generates aerodynamic losses which penalize the performance of the turbomachine.

Une autre solution consiste à laisser un jeu axial important entre le distributeur et l’anneau de turbine. Cependant, avec ce type de configuration, des gaz chauds provenant de la veine sont susceptibles de remonter par ce jeu. Ces remontées de gaz chauds viennent perturber le refroidissement et peuvent même chauffer l’anneau ce qui provoque sa dilatation et donc une dégradation des performances de la machine. 3. Objectifs de l’invention L’invention vise à pallier au moins certains des inconvénients précités.Another solution is to leave a large axial clearance between the distributor and the turbine ring. However, with this type of configuration, hot gases from the vein are likely to rise through this game. These hot gas lifts disturb the cooling and can even heat the ring which causes its expansion and therefore a degradation of performance of the machine. OBJECTIVES OF THE INVENTION The invention aims to overcome at least some of the aforementioned drawbacks.

En particulier, l’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un ensemble d’un distributeur et d’un anneau de turbine qui permet un refroidissement optimal de l’anneau de turbine. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un ensemble d’un distributeur et d’un anneau de turbine qui diminue les pertes aérodynamiques dues à l’introduction d’air de refroidissement dans la veine. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un ensemble d’un distributeur et d’un anneau de turbine qui limite les remontées de gaz chaud depuis la veine. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, une turbine dans laquelle le jeu entre les extrémités radiales des aubes mobiles et l'anneau fixe de turbine a été minimisé. 4. Exposé de l’inventionIn particular, the invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a set of a distributor and a turbine ring which allows optimum cooling of the turbine ring. The invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a set of a distributor and a turbine ring which reduces the aerodynamic losses due to the introduction of cooling air into the turbine. vein. The invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, a set of a distributor and a turbine ring which limits the rise of hot gas from the vein. The invention also aims to provide, in at least one embodiment, a turbine in which the clearance between the radial ends of the blades and the fixed turbine ring has been minimized. 4. Presentation of the invention

Pour ce faire, l’invention concerne un ensemble d’un distributeur et d’un anneau monobloc d’une turbine de turbomachine adaptée pour être mise en rotation par un écoulement d’amont en aval d’un gaz dans une veine de gaz, ledit ensemble comprenant un passage d’introduction d’air de refroidissement dudit anneau monobloc dans ladite veine de gaz, ledit passage étant formé par un interstice axial entre le distributeur et l’anneau monobloc et débouchant dans ladite veine de gaz, caractérisé en ce que ledit passage d’introduction d’air de refroidissement comprend un canal de section moyenne prédéterminée débouchant dans une cavité, dite cavité de tranquillisation, ladite cavité de tranquillisation débouchant dans ladite veine de gaz, présentant une section moyenne élargie par rapport à ladite section moyenne prédéterminée dudit canal pour permettre de ralentir la vitesse de l’air de refroidissement injecté dans ladite veine de gaz et comprenant une paroi aval inclinée par rapport à la direction de ladite veine.To do this, the invention relates to a set of a distributor and a one-piece ring of a turbomachine turbine adapted to be rotated by an upstream flow downstream of a gas in a gas stream, said assembly comprising a cooling air introduction passage of said monobloc ring in said gas stream, said passage being formed by an axial gap between the distributor and the one-piece ring and opening into said gas stream, characterized in that said cooling air introduction passage comprises a channel of predetermined average section opening into a cavity, called a stilling cavity, said stilling cavity opening into said gas stream, having an enlarged mean section with respect to said predetermined mean section of said channel to allow to slow down the speed of cooling air injected into said gas stream and comprising a downstream wall inclined with respect to the direction of said vein.

Les inventeurs ont constaté qu’en faisant circuler l’air de refroidissement dans un canal présentant une section moyenne prédéterminée faible puis dans une cavité de tranquillisation comprenant une paroi aval inclinée par rapport à la veine, les perturbations engendrées par le contact entre le flux de l’air de refroidissement et celui des gaz chauds de la veine étaient diminuées sans que les gaz chauds issus de la veine puissent remonter via le passage d’introduction d’air de refroidissement. En effet, la faible section moyenne du canal empêche les remontées de gaz chauds. Toutefois, cette faible section moyenne du canal entraîne une accélération de l’air de refroidissement. Pour éviter que l’air de refroidissement ne soit introduit dans la veine à une vitesse trop importante qui viendrait générer des perturbations, la cavité de tranquillisation présente une section moyenne élargie par rapport à la section moyenne prédéterminée dudit canal. De plus, toujours afin de limiter les perturbations engendrées par l’entrée de l’air de refroidissement dans la veine, l’air de refroidissement est introduit selon un angle proche de la direction de la veine. Cet angle d’introduction est du à l’inclinaison de la paroi aval de la cavité de tranquillisation. La paroi aval de la cavité forme, en effet, un angle aigu avec la direction de la veine. Le flux d’air de refroidissement rentre en contact avec le flux de gaz chauds de la veine selon une direction proche du flux de gaz chauds et dans le même sens que ce dernier. Le gain de rendement entre un ensemble selon l’invention et un ensemble dans lequel l’air de refroidissement est introduit radialement peut aller jusqu’à un point.The inventors have found that by circulating the cooling air in a channel having a predetermined low average section and then in a still cavity comprising a downstream wall inclined with respect to the vein, the disturbances generated by the contact between the flow of the cooling air and that of the hot gases of the vein were reduced without the hot gases from the vein can go through the cooling air introduction passage. Indeed, the low middle section of the channel prevents the rise of hot gases. However, this low average section of the channel causes acceleration of the cooling air. To prevent the cooling air from being introduced into the vein at a too high speed which would generate disturbances, the still cavity has a widened mean section relative to the predetermined average section of said channel. In addition, always in order to limit the disturbances caused by the entry of the cooling air into the vein, the cooling air is introduced at an angle close to the direction of the vein. This angle of introduction is due to the inclination of the downstream wall of the stilling cavity. The downstream wall of the cavity forms, in fact, an acute angle with the direction of the vein. The flow of cooling air comes into contact with the flow of hot gas from the vein in a direction close to the flow of hot gases and in the same direction as the latter. The efficiency gain between an assembly according to the invention and an assembly in which the cooling air is introduced radially can go up to a point.

Selon un mode de réalisation, ledit canal est incliné par rapport à la direction de ladite veine de gaz. De préférence, ledit canal comprend une paroi aval, la paroi aval dudit canal ayant la même inclinaison que la paroi aval de ladite cavité de tranquillisation. Ainsi, il n’existe pas de discontinuité entre les parois aval du canal et de la cavité de tranquillisation.According to one embodiment, said channel is inclined with respect to the direction of said gas stream. Preferably, said channel comprises a downstream wall, the downstream wall of said channel having the same inclination as the downstream wall of said still cavity. Thus, there is no discontinuity between the downstream walls of the channel and the still cavity.

De préférence, la paroi aval de ladite cavité de tranquillisation est inclinée d’un angle compris entre 20° et 70° par rapport à la direction de la veine. Le gain de rendement pour un angle entre la paroi aval et la direction de la veine supérieur à 70° est relativement faible car la réintroduction est alors quasi-radiale. Pour un angle proche de 20°, la fabrication et la mise en œuvre deviennent délicates mais le gain de rendement est maximum. Une inclinaison de la paroi aval de la cavité de tranquillisation comprise entre 20° et 70° permet donc d’obtenir une gain de rendement optimal sans complexifier de manière trop lourde la fabrication et la mise en œuvre.Preferably, the downstream wall of said still cavity is inclined at an angle of between 20 ° and 70 ° with respect to the direction of the vein. The yield gain for an angle between the downstream wall and the direction of the vein greater than 70 ° is relatively low because the reintroduction is then quasi-radial. For an angle close to 20 °, the manufacture and the implementation become delicate but the profit gain is maximum. An inclination of the downstream wall of the plenum cavity of between 20 ° and 70 ° thus makes it possible to obtain an optimal efficiency gain without making the manufacture and the implementation too complicated.

Selon un mode de réalisation préféré, la paroi aval de ladite cavité de tranquillisation est inclinée de 45° par rapport à la direction de la veine. Un tel angle permet à la fois de limiter les perturbations engendrées par l’entrée de l’air de refroidissement dans la veine et de générer un flux d’air de refroidissement qui épouse la paroi de l’anneau améliorant ainsi son refroidissement.According to a preferred embodiment, the downstream wall of said still cavity is inclined 45 ° with respect to the direction of the vein. Such an angle makes it possible at the same time to limit the disturbances caused by the entry of the cooling air into the vein and to generate a flow of cooling air which follows the wall of the ring thus improving its cooling.

Typiquement, ledit canal comprend une paroi amont et une paroi aval.Typically, said channel comprises an upstream wall and a downstream wall.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit canal présente un jeu axial moyen prédéterminé entre la paroi aval et la paroi amont dudit canal, le jeu axial moyen prédéterminé dudit canal étant compris entre 0,15mm et 5mm, de préférence entre 0,2mm et 3mm, plus préférablement de 0,5mm.According to a preferred embodiment, said channel has a predetermined mean axial clearance between the downstream wall and the upstream wall of said channel, the predetermined mean axial clearance of said channel being between 0.15 mm and 5 mm, preferably between 0.2 mm and 3 mm. more preferably 0.5mm.

Typiquement, ladite cavité de tranquillisation comprend une paroi amont. Selon un mode de réalisation préféré, la paroi amont de ladite cavité de tranquillisation est inclinée par rapport à la direction de la veine d’un angle supérieur à l’angle d’inclinaison de la paroi aval de ladite cavité de tranquillisation par rapport à la direction de la veine. L’inclinaison respective de la paroi amont par rapport à la paroi aval permet de générer un élargissement de la section de la cavité de tranquillisation depuis la partie de la cavité débouchant dans le canal à la partie de la cavité débouchant dans la veine.Typically, said still cavity comprises an upstream wall. According to a preferred embodiment, the upstream wall of said still cavity is inclined with respect to the direction of the vein by an angle greater than the angle of inclination of the downstream wall of said still cavity relative to the direction of the vein. The respective inclination of the upstream wall with respect to the downstream wall makes it possible to generate an enlargement of the section of the still cavity from the portion of the cavity opening into the channel to the part of the cavity opening into the vein.

De préférence, ladite cavité de tranquillisation est perpendiculaire à la direction de la veine. La paroi amont de la cavité située sur le bord de fuite du distributeur présente donc une structure usuelle. Dans ce mode de réalisation, il est donc inutile de modifier la structure du distributeur afin de mettre en œuvre l’invention. L'invention concerne également une turbine comprenant au moins un étage comprenant une grille d’aubes mobiles et un ensemble d’un distributeur et d’un anneau de turbine tel que défini ci-dessus.Preferably, said tranquilization cavity is perpendicular to the direction of the vein. The upstream wall of the cavity located on the trailing edge of the distributor therefore has a usual structure. In this embodiment, it is therefore unnecessary to modify the structure of the dispenser in order to implement the invention. The invention also relates to a turbine comprising at least one stage comprising a blade of blades and a set of a distributor and a turbine ring as defined above.

La structure de l’ensemble constitué d’un distributeur et d’un anneau de turbine selon l’invention permet d’optimiser l’introduction de l’air de refroidissement dans la veine et le refroidissement de l’anneau de turbine. L’optimisation du refroidissement permet de travailler à de très faibles jeux entre les aubes mobiles et l’anneau. De ce fait, le rendement de la turbine est augmenté. L'invention concerne également une turbomachine comprenant au moins une turbine telle que définie ci-dessus. 5. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue partielle en coupe d’une turbine selon un mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 est une vue agrandie d’une partie de la figure 1. 6. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’inventionThe structure of the assembly consisting of a distributor and a turbine ring according to the invention makes it possible to optimize the introduction of the cooling air into the stream and the cooling of the turbine ring. The optimization of the cooling makes it possible to work at very small clearances between the blades and the ring. As a result, the efficiency of the turbine is increased. The invention also relates to a turbomachine comprising at least one turbine as defined above. 5. List of Figures Other objects, features and advantages of the invention will appear on reading the following description given solely by way of non-limiting example and which refers to the appended figures in which: FIG. 1 is a partial view of section of a turbine according to one embodiment of the invention, - Figure 2 is an enlarged view of a portion of Figure 1. 6. Detailed description of an embodiment of the invention

Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté.Figures, scales and proportions are not strictly adhered to for the purpose of illustration and clarity.

La figure 1 montre une vue partielle en coupe d’une turbine.Figure 1 shows a partial sectional view of a turbine.

La turbine comprend un distributeur 1, une grille d’aubes mobiles et un anneau 2 monobloc. La grille d’aubes mobiles est formée des aubes mobiles 3 et du disque 4 qui les portent. L’anneau 2 monobloc s’étend à la périphérie des aubes mobiles 3 et délimite la veine 5 de gaz. Le jeu entre les aubes mobiles et l’anneau de turbine noté J.The turbine comprises a distributor 1, a blade of blades and a ring 2 monobloc. The blade of blades is formed of the blades 3 and the disk 4 which carry them. The ring 2 monobloc extends to the periphery of the blades 3 and defines the vein 5 of gas. The clearance between the blades and the turbine ring noted J.

Le distributeur 1 est situé en amont de l’anneau 2. L’anneau 2 monobloc comprend un bord d’attaque sur sa partie amont. Le distributeur 1 comprend, quant à lui, un bord de fuite sur sa partie aval. Une partie du bord de fuite du distributeur 1 est en regard avec au moins une partie du bord d’attaque de l’anneau 2. L’interstice axial entre le distributeur 1 et l’anneau 2 monobloc forme le passage 6. Le passage 6 débouche dans la veine 5 de gaz. H est adapté pour l’introduction d’air de refroidissement, notamment d’air sous pression provenant du compresseur. Ce passage 6 d’introduction d’air de refroidissement est délimité par les parties du bord de fuite du distributeur 1 et du bord d’attaque de l’anneau 2 qui sont en regard.The distributor 1 is located upstream of the ring 2. The one-piece ring 2 comprises a leading edge on its upstream part. The distributor 1 comprises, for its part, a trailing edge on its downstream part. A portion of the trailing edge of the dispenser 1 is facing at least a portion of the leading edge of the ring 2. The axial gap between the distributor 1 and the one-piece ring 2 forms the passage 6. The passage 6 opens into the vein 5 gas. H is suitable for the introduction of cooling air, especially pressurized air from the compressor. This passage 6 of cooling air introduction is delimited by the parts of the trailing edge of the distributor 1 and the leading edge of the ring 2 which are opposite.

La figure 2 représente un agrandissement du passage d’introduction d’air de refroidissement représenté à la figure 1.FIG. 2 represents an enlargement of the cooling air introduction passage shown in FIG.

Le passage 6 d’introduction d’air de refroidissement comprend un canal 7 qui débouche dans une cavité, dite cavité de tranquillisation 8. La cavité de tranquillisation débouche, quant à elle, dans la veine 5 de gaz.The cooling air introduction passage 6 comprises a channel 7 which opens into a cavity, called the stilling cavity 8. The stilling cavity opens, for its part, into the gas stream 5.

Le canal 7 est incliné de 45° par rapport à la direction de la veine de gaz. Typiquement, la direction de la veine de gaz est identique à la direction de l’axe de la turbine. Le canal 7 comprend une paroi amont 11 et une paroi aval 10. La paroi amont 11 du canal est située sur le bord de fuite distributeur 1 et la paroi aval 10 du canal est située sur le bord d’attaque de l’anneau. Les parois amont 11 et aval 10 du canal sont toutes deux inclinées d’un angle de 45° par rapport à la direction de la veine de gaz. La section moyenne prédéterminée correspond à la moyenne de la section entre le distributeur 1 et l’anneau 2 au niveau du canal 7. Les parois amont et aval du canal étant parallèles, le jeu axial entre la paroi aval 10 et la paroi amont 11 du canal est constant et égal au jeu axial moyen prédéterminé du canal. Le canal 7 débouche dans une cavité de tranquillisation 8.The channel 7 is inclined 45 ° with respect to the direction of the gas stream. Typically, the direction of the gas stream is identical to the direction of the turbine axis. The channel 7 comprises an upstream wall 11 and a downstream wall 10. The upstream wall 11 of the channel is located on the distributor trailing edge 1 and the downstream wall 10 of the channel is located on the leading edge of the ring. The upstream walls 11 and downstream 10 of the channel are both inclined at an angle of 45 ° with respect to the direction of the gas stream. The predetermined average section corresponds to the average of the section between the distributor 1 and the ring 2 at the channel 7. The upstream and downstream walls of the channel being parallel, the axial clearance between the downstream wall 10 and the upstream wall 11 of the channel is constant and equal to the predetermined mean axial play of the channel. The channel 7 opens into a stilling cavity 8.

La cavité de tranquillisation 8 comprend une paroi amont 12 et une paroi aval 9. La paroi amont 12 de la cavité de tranquillisation est située sur le bord de fuite distributeur 1 et la paroi aval 9 du canal est située sur le bord d’attaque de l’anneau. La cavité de tranquillisation 8 présente une section moyenne élargie par rapport à la section moyenne prédéterminée du canal. La section moyenne de la cavité de tranquillisation 8 correspond à la moyenne de la section entre le distributeur 1 et l’anneau 2 au niveau de la cavité 8.The stilling cavity 8 comprises an upstream wall 12 and a downstream wall 9. The upstream wall 12 of the stilling cavity is located on the distributor trailing edge 1 and the downstream wall 9 of the channel is located on the leading edge of the the ring. The plenum cavity 8 has a widened mean section relative to the predetermined mean section of the channel. The average section of the still cavity 8 corresponds to the average of the section between the distributor 1 and the ring 2 at the level of the cavity 8.

De même que la paroi aval 10 du canal, la paroi aval 9 de la cavité de tranquillisation est inclinée d’un angle a de 45° par rapport à la direction de la veine 5 de gaz. Il y a une continuité au niveau des parois aval du canal et de la cavité de tranquillisation. A contrario, la paroi amont de la cavité de tranquillisation est perpendiculaire à la direction de la veine 5 de gaz. La cavité de tranquillisation 8 débouche dans la veine 5. Ainsi, la section de la cavité s’élargit progressivement depuis l’entrée de la cavité de tranquillisation jusqu’à la sortie dans la veine 5 de gaz.Like the downstream wall 10 of the channel, the downstream wall 9 of the still cavity is inclined at an angle of 45 ° with respect to the direction of the gas stream 5. There is continuity at the downstream walls of the channel and the stilling cavity. In contrast, the upstream wall of the still cavity is perpendicular to the direction of the gas stream 5. The tranquilization cavity 8 opens into the vein 5. Thus, the section of the cavity widens progressively from the inlet of the still cavity to the outlet in the gas stream 5.

Les flèches en trait épais représentent la circulation de l’air de refroidissement provenant du compresseur. Après l’impact de l’air de refroidissement sur la partie extérieure de l’anneau 2, l’air de refroidissement circule dans le passage 6, entre le bord de fuite du distributeur et le bord d’attaque de l’anneau. L’air de refroidissement est accéléré dans le canal 7 du fait de la faible section moyenne prédéterminée de ce dernier. Cette faible section moyenne prédéterminée empêche la réintroduction de gaz chaud provenant de la veine 5 de gaz. L’air de refroidissement pénètre ensuite dans la cavité de tranquillisation. La section de la cavité de tranquillisation 8 étant élargie par rapport à celle du canal 7, l’air de refroidissement est ralenti. La paroi aval de la cavité étant inclinée de 45°, l’air de refroidissement pénètre dans la veine 5 de gaz selon une direction inclinée par rapport à la direction de la veine ce qui limite les perturbations avec le flux de gaz chauds de la veine 5 de gaz. De plus, du fait de cette conformation, une quantité importante de l’air de refroidissement issu de la cavité de tranquillisation circule entre l’anneau 2 et les aubes mobiles 3 ce qui permet d’améliorer leur refroidissement et de minimiser le jeu J entre les aubes mobiles et l’anneau. Typiquement, le jeu J entre les extrémités radiales des aubes mobiles et l'anneau de turbine peut donc être inférieur au jeu habituel qui se situe entre 0,3mm et 0,35mm.The thick arrows represent the flow of cooling air from the compressor. After the impact of the cooling air on the outside of the ring 2, the cooling air circulates in the passage 6, between the trailing edge of the distributor and the leading edge of the ring. The cooling air is accelerated in the channel 7 because of the predetermined small average section of the latter. This low average predetermined section prevents the reintroduction of hot gas from the gas stream 5. The cooling air then enters the still cavity. The section of the still cavity 8 being widened relative to that of the channel 7, the cooling air is slowed down. The downstream wall of the cavity being inclined by 45 °, the cooling air enters the gas stream 5 in a direction inclined with respect to the direction of the vein, which limits the disturbances with the flow of hot gas from the vein 5 gas. In addition, because of this conformation, a large amount of cooling air from the plenum cavity circulates between the ring 2 and the blades 3 which improves their cooling and minimize the clearance J between the blades and the ring. Typically, the clearance J between the radial ends of the blades and the turbine ring may be less than the usual clearance of between 0.3mm and 0.35mm.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble d’un distributeur (1) et d’un anneau (2) monobloc d’une turbine de turbomachine adaptée pour être mise en rotation par un écoulement d’amont en aval d’un gaz dans une veine (5) de gaz, ledit ensemble comprenant un passage (6) d’introduction d’air de refroidissement dudit anneau (2) monobloc dans ladite veine (5) de gaz, ledit passage (6) étant formé par un interstice axial entre le distributeur (1) et l’anneau (2) monobloc et débouchant dans ladite veine (5) de gaz, caractérisé en ce que ledit passage (6) d’introduction d’air de refroidissement comprend un canal (7) de section moyenne prédéterminée débouchant dans une cavité, dite cavité de tranquillisation (8), ladite cavité de tranquillisation (8) débouchant dans ladite veine (5) de gaz, présentant une section moyenne élargie par rapport à ladite section moyenne prédéterminée dudit canal pour permettre de ralentir la vitesse de l’air de refroidissement injecté dans ladite veine (5) de gaz et comprenant une paroi aval (9) inclinée par rapport à la direction de ladite veine (5).1. A set of a distributor (1) and a ring (2) integral with a turbomachine turbine adapted to be rotated by an upstream flow downstream of a gas in a vein (5) of gas, said assembly comprising a cooling air introduction passage (6) for said one-piece ring (2) in said gas stream (5), said passage (6) being formed by an axial gap between the distributor (1) and the one-piece ring (2) and opening into said gas stream (5), characterized in that said cooling air introduction passage (6) comprises a channel (7) of predetermined mean section opening into a cavity said stilling cavity (8), said stilling cavity (8) opening into said gas stream (5), having a widened mean section with respect to said predetermined mean section of said channel to allow to slow down the speed of the air cooling injected into said vein (5) of gas and comprising a downstream wall (9) inclined with respect to the direction of said vein (5).

2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit canal (7) est incliné par rapport à la direction de ladite veine (5) de gaz.2. The assembly of claim 1 characterized in that said channel (7) is inclined relative to the direction of said vein (5) of gas.

3. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que ledit canal (7) comprend une paroi aval (10), la paroi aval (10) dudit canal ayant la même inclinaison que la paroi aval (9) de ladite cavité de tranquillisation.3. An assembly according to any one of claims 1 to 2 characterized in that said channel (7) comprises a downstream wall (10), the downstream wall (10) of said channel having the same inclination as the downstream wall (9) of said stilling cavity.

4. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit canal (7) comprend une paroi amont (11) et une paroi aval (10), ledit canal (7) présentant un jeu axial moyen prédéterminé entre la paroi aval (10) et la paroi amont (11) dudit canal, le jeu axial moyen prédéterminé dudit canal étant compris entre 0,15 et 5mm.4. An assembly according to any one of claims 1 to 3 characterized in that said channel (7) comprises an upstream wall (11) and a downstream wall (10), said channel (7) having a predetermined mean axial clearance between the downstream wall (10) and the upstream wall (11) of said channel, the predetermined mean axial clearance of said channel being between 0.15 and 5mm.

5. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la paroi aval (9) de ladite cavité de tranquillisation est inclinée d’un angle compris entre 20° et 70° par rapport à la direction de ladite veine (5) de gaz.5. An assembly according to any one of claims 1 to 4 characterized in that the downstream wall (9) of said still cavity is inclined at an angle of between 20 ° and 70 ° with respect to the direction of said vein ( 5) gas.

6. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite cavité de tranquillisation (8) comprend une paroi amont (12), la paroi amont (12) de ladite cavité de tranquillisation (8) est perpendiculaire à la direction de ladite veine (5) de gaz.6. An assembly according to any one of claims 1 to 5 characterized in that said plenum cavity (8) comprises an upstream wall (12), the upstream wall (12) of said plenum cavity (8) is perpendicular to the direction of said vein (5) of gas.

7. Turbine caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un étage comprenant une grille d’aubes mobiles et un ensemble tel que défini aux revendications 1 à 6.7. Turbine characterized in that it comprises at least one stage comprising a blade of blades and an assembly as defined in claims 1 to 6.

8. Turbomachine caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une turbine telle que définie à la revendication 7.8. Turbomachine characterized in that it comprises at least one turbine as defined in claim 7.