FR3006366A1 - Roue de turbine dans une turbomachine - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une roue de turbine (104), comprenant une pluralité d'aubes dont les pieds sont engagés axialement et retenus radialement dans des alvéoles (34) d'un disque (22) disposés en alternance avec des nervures (36) du disque (22), les aubes comprenant des plates-formes (100) agencées circonférentiellement bout à bout et reliées chacune à un pied d'aube (26) par une échasse (102). Selon l'invention, des parois de séparation (90) s'étendent depuis les échasses (102) en direction circonférentielle et d'amont en aval et délimitent radialement entre les plates-formes (100) et les nervures (36) du disque au moins deux cavités radialement interne (92) et externe (94) entre deux échasses adjacentes.
Description
ROUE DE TURBINE DANS UNE TURBOMACHINE La présente invention concerne des aubes de roue de turbine dans une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
Classiquement, une turbine de turbomachine comprend une alternance de rangées annulaires d'aubes fixes et de roues à aubes, chaque roue comprenant une pluralité d'aubes radiales montées en périphérie d'un disque de rotor. Chaque aube comprend un pied relié par une échasse à une plate-forme à partir de laquelle s'étend une pale. Les pieds d'aubes sont engagés avec de faibles jeux dans des rainures ou alvéoles sensiblement axiales de la périphérie du disque, régulièrement réparties autour de l'axe du disque et définissant entre elles des dents ou nervures. Ils y sont maintenus radialement par coopération de formes, les pieds d'aube étant par exemple à section transversale en queue d'aronde ou analogue. En position de montage, les plates-formes des aubes sont disposées circonférentiellement les unes à côté des autres et entourent les dents du disque. Il est connu de cloisonner axialement les espaces situés radialement à l'intérieur des plates-formes et délimités circonférentiellement par deux échasses consécutives afin de limiter la circulation d'air chaud provenant de la veine en direction du disque. A cette fin, des parois radiales amont et/ou aval peuvent relier les bords amont et/ou aval au pied d'aube. Il est également possible de combiner les parois radiales précitées avec l'utilisation de flasques annulaires montés sur les faces amont et/ou aval du disque portant les aubes mobiles. Dans le cas de parois radiales, les bords circonférentiels des plates-formes des aubes et les bords circonférentiels des parois radiales de deux aubes adjacentes sont espacés circonférentiellement par de faibles jeux nécessaires à l'assemblage des aubes sur le disque.
Lorsqu'un flasque est monté sur une face amont ou aval du disque, il peut par exemple être engagé à sa périphérie radialement interne dans une gorge annulaire du disque et à son extrémité radialement externe dans une gorge annulaire formée radialement à l'intérieur des plates-formes agencées bout à bout. Des jeux axiaux peuvent exister entre les flasques et les plates-formes des aubes.
En fonctionnement, on a constaté que des gaz chauds issus de la chambre de combustion peuvent circuler dans les cavités situées sous les plates-formes au travers des jeux entre les bords circonférentiels des plates-formes en vis-à-vis, ce qui conduit à réchauffer le disque et peut l'endommager.
Pour réduire l'échauffement des dents du disque, il est connu (FR2972759) de monter dans chaque cavité inter-aube un organe d'étanchéité appelé parfois « bonbon » qui, en fonctionnement, est sollicité radialement vers l'extérieur par la force centrifuge et vient en appui radial sur des faces internes des plates-formes en vis-à-vis circonférentiel pour limiter les fuites de gaz chaud à cet endroit. Ces organes peuvent également assurer un amortissement des vibrations auxquelles les aubes sont soumises en fonctionnement. Toutefois, en fonctionnement, il s'avère que les gaz chauds de veine peuvent atteindre l'intérieur des cavités en passant autour des zones d'appui des organes d'étanchéité précités sur les faces internes des plates- formes. De plus, ce type de pièce est soumis à une importante usure réduisant d'autant son efficacité et sa durée de vie. Pour réduire la température dans les cavités inter-aubes, de l'air de refroidissement est prélevé en amont de la turbomachine dans un compresseur basse ou haute pression et est amené au travers de passages d'une zone de bridage du disque sur un autre disque jusque dans les cavités inter-aubes de manière à limiter l'augmentation de température à l'intérieur de celles-ci et limiter l'échauffement de la périphérie du disque.
Lorsque la roue à aubes constitue la première roue amont ou la dernière roue aval du rotor de turbine, un espace annulaire est formé respectivement entre la première roue amont et un élément de stator en amont de cette roue amont, ou entre la dernière roue aval et un élément de stator en aval de cette roue aval. Cet espace annulaire forme ainsi une communication directe entre la veine des gaz de combustion et des éléments internes de la turbomachine. Pour éviter l'introduction d'air chaud vers l'intérieur de la turbomachine, il est alors nécessaire d'empêcher les gaz chauds de la veine de circuler dans cet espace annulaire. A cette fin, une partie de l'air de refroidissement prélevé dans le compresseur est dirigé radialement vers l'extérieur dans l'espace annulaire, ce qui permet de compenser la charge du flux d'air chaud de la veine et de le maintenir dans la veine. Cela nécessite toutefois de prélever un débit supplémentaire d'air de refroidissement pour obtenir un débit du flux d'air de refroidissement suffisamment élevée pour empêcher la circulation d'air chaud vers l'intérieur de la turbine. De façon générale, l'air de refroidissement prélevé dans le compresseur réduit le rendement du compresseur et par voie de conséquence les performances de la turbomachine. L'invention a notamment pour but de réduire la consommation d'air 20 de refroidissement prélevé dans le compresseur tout en assurant un refroidissement optimal des disques et en particulier de leurs périphéries externes. A cette fin, elle propose une roue de turbine, comprenant une pluralité d'aubes dont les pieds sont engagés axialement et retenus 25 radialement dans des alvéoles d'un disque disposés en alternance avec des nervures du disque, les aubes comprenant des plates-formes agencées circonférentiellement bout à bout et reliées chacune à un pied d'aube par une échasse, caractérisée en ce que des parois de séparation s'étendent depuis les échasses en direction circonférentielle et d'amont en 30 aval et délimitent radialement entre les plates-formes et les nervures du disque au moins deux cavités radialement interne et externe entre deux échasses consécutives. Ces parois de séparation au niveau des échasses des aubes délimitant au moins deux cavités interne et externe entre deux échasses limitent la circulation de gaz chauds passant entre deux extrémités de plates-formes en vis-à-vis jusqu'aux nervures du disque. En fonctionnement, de l'air de refroidissement est amené depuis l'intérieur de la turbine jusqu'aux pieds des aubes, cet air étant prélevé par exemple dans un compresseur basse ou haute pression. Les parois de séparation opposent une résistance au passage du flux d'air de refroidissement depuis la cavité interne jusque dans la cavité externe. Il s'ensuit que les cavités internes précitées comprennent une proportion plus importante d'air de refroidissement que les cavités externes, ce qui permet de diminuer la température de l'air à proximité du disque pour des conditions d'alimentation en air de refroidissement identiques à celles de l'art antérieur. Il est ainsi possible de réduire le débit d'air de refroidissement nécessaire. Enfin, lorsque la roue forme la première roue ou la dernière roue à l'extrémité amont ou aval de la turbine dans un montage similaire à celui décrit en référence à l'art antérieur, il en résulte que le charge du flux de refroidissement dans la partie externe de l'espace annulaire par rapport aux cavités, est plus importante que celle de l'art antérieur pour des conditions d'alimentation en air de refroidissement équivalentes, ce qui protège d'autant plus les éléments internes de la roue du flux chaud de veine lorsque la roue est placée à l'extrémité amont ou à l'extrémité aval d'une turbine. Il est donc possible grâce à l'invention de diminuer le débit d'air de refroidissement tout en maintenant le disque et les éléments internes de la roue à une température opérationnelle optimale. L'air de refroidissement ainsi non prélevé dans le compresseur peut alors contribuer aux performances de la turbomachine.
Dans une réalisation particulière, chaque échasse d'aube comprend au moins deux parois de séparation s'étendant de part et d'autre de l'échasse. Préférentiellement, les extrémités circonférentielles des parois de 5 séparation de deux échasses d'aubes adjacentes sont agencées avec jeu en vis-à-vis circonférentiel. Dans une réalisation particulière de l'invention, la ou les parois de séparation et les plates-formes s'étendent circonférentiellement sensiblement sur une même distance mesurée depuis l'échasse. Cela 10 permet de définir facilement les dimensions circonférentielles des parois de séparation en se basant sur les dimensions des plates-formes, qui ont déjà été étudiées et définies afin de présenter des jeux de montage entre elles les plus faibles possibles. Ainsi, le jeu circonférentiel de montage entre deux plates-formes consécutives est sensiblement le même que le jeu 15 circonférentiel entre deux extrémités de parois de séparation s'étendant en vis-à-vis. Lesdites parois peuvent être formées sensiblement à mi-distance entre les pieds d'aubes et les plates formes. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites parois 20 s'étendent sensiblement perpendiculairement aux échasses radiales des aubes. Les bords amont et/ou aval des plates formes se prolongent en direction du pied d'aube par des parois sensiblement radiales dont les bords circonférentiels sont agencés circonférentiellement bout à bout. 25 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les parois de séparation sont reliées à l'échasse et aux parois radiales, ce qui assure une bonne tenue mécanique des parois de séparation à l'ensemble de l'aube Dans une autre réalisation possible, au moins un flasque annulaire 30 est monté à l'une des extrémités amont ou aval du disque de manière à obturer angulairement l'espace radial entre les plates-formes et les nervures du disque. L'invention concerne également une turbine basse pression de turbomachine, comprenant au moins une roue de turbine du type décrit ci- dessus ainsi que des moyens d'amenée d'air de refroidissement depuis l'intérieur de la turbine et débouchant dans les cavités internes entre deux aubes adjacentes. Dans une réalisation particulière de l'invention, ladite roue de turbine forme la première roue amont ou la dernière roue aval de la turbine basse pression et un espace annulaire est ménagé entre ladite roue et une paroi sensiblement circonférentielle de stator amont ou aval, respectivement, alignée avec les plates formes des aubes de la roue pour la circulation d'air de refroidissement depuis l'intérieur de la turbine dans cet espace annulaire.
L'invention concerne encore une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, comprenant une roue de turbine telle que décrite précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale de la partie amont d'une turbine basse-pression de turbomachine ; - la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective depuis l'amont de deux aubes adjacentes de la première roue amont de la turbine de la figure 1 ; - la figure 3 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale de la partie amont d'une turbine comprenant une roue selon l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique selon le plan de coupe AA de la figure 3; - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale de la dernière roue de turbine aval d'une turbine basse pression selon l'invention ; - La figure 6 est une vue schématique selon un plan de coupe analogue à celui de la figure 4 et représentant une variante de réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une turbine basse pression 10 selon la technique antérieure, agencée en aval d'une turbine haute pression 12. La turbine basse pression 10 comprend une alternance de rangées annulaires d'aubes fixes 14, 16 et de roues à aubes 18, 20. Chaque roue à aubes 18, 20 comprend une pluralité d'aubes 21 montées en périphérie d'un disque 22, 24. Chaque aube comprend un pied 26 relié par une échasse 28 à la partie médiane d'une plate-forme 30 à partir de laquelle s'étend une pale 32 (figure 2). Chaque plate-forme 30 s'étend de part et d'autre de la pale 32. Les pieds d'aubes 26 sont engagés dans des rainures 34 sensiblement axiales de la périphérie du disque 22, 24, régulièrement réparties autour de l'axe du disque 22, 24 et définissant entre elles des dents ou nervures 36. Les pieds 26 sont maintenus radialement dans les rainures 34 du disque par coopération de formes, les pieds d'aube 26 étant par exemple à section transversale en queue d'aronde ou analogue. Chaque plate-forme 30 se prolonge à ses extrémités amont et aval par des parois radiales 38, 40, 42, 44 reliées à leurs extrémités radialement internes au pied d'aube 26. Entre deux aubes adjacentes 21, une cavité 46 est délimitée circonférentiellement entre deux échasses 28 en vis-à-vis circonférentiel, radialement par une nervure 36 du disque et deux plates-formes 30 adjacentes en vis-à-vis circonférentiel, et axialement par les parois radiales amont 38 et aval 40 en vis-à-vis circonférentiel des deux aubes 21 adjacentes. La paroi radiale amont 38 de la plate-forme 30 est reliée à un becquet 48 s'étendant vers l'amont et la paroi radiale 40 aval est reliée à un becquet aval 50 s'étendant vers l'aval. Les extrémités amont des becquets amont 48 sont engagées radialement entre les extrémités aval des plates-formes 52 d'une rangée d'aubes fixes 54 de la turbine haute pression 12 amont et l'extrémité aval d'une paroi cylindrique 56 d'un flasque annulaire 58 fixé par boulonnage sur une partie de stator de la turbine haute pression. De même, les extrémités aval des becquets aval 50 sont engagées radialement entre les extrémités amont des plates-formes 58 internes de la rangée d'aubes de stator aval 14 et l'extrémité amont d'un support 60 à section en L portant un bloc de matériau abradable 62 coopérant avec des léchettes 64 pour former un joint à labyrinthe.
En fonctionnement, les becquets amont 48 et aval 50 coopèrent avec des parties fixes des rangées d'aubes de stator amont et aval pour former des chicanes limitant la circulation de gaz chauds (flèche A) radialement vers l'intérieur de la turbine. Les roues mobiles 18, 20 de la turbine basse-pression sont fixées les unes aux autres par boulonnage de brides annulaires 66, 68 s'étendant axialement les unes en direction des autres depuis chaque disque 22, 24. Les léchettes 64 sont formées sur une paroi sensiblement cylindrique 70 formée à l'extrémité radialement externe d'une paroi annulaire radiale 72 intercalée entre les deux brides annulaires 66, 68 et fixées au moyen des boulons de fixation des brides annulaires 66, 68. La paroi cylindrique 70 est en contact annulaire à son extrémité amont avec un joint annulaire 74 appliqué sur la face aval du disque 22 de la première roue 18 de turbine et l'extrémité aval de la paroi cylindrique 70 se prolonge par une paroi tronconique 76 à section augmentant vers l'aval dont l'extrémité aval est en contact annulaire avec un joint annulaire 74 appliqué sur la face amont du disque 24 immédiatement en aval. En fonctionnement, les gaz chauds circulant radialement à l'extérieur des plates-formes peuvent passer dans les cavités inter-aubes au travers des jeux formés entre les bords circonférentiels 30 des plates-formes en vis-à-vis circonférentiel. De l'air chaud issu de la veine peut également circuler entre les bords en vis-à-vis circonférentiels des parois radiales amont 38, 42 des aubes. Cet air chaud introduit dans les cavités 46 inter-aubes conduit à une augmentation de la température des disques 22, 24 pouvant les endommager et réduire leur durée de vie. Il est connu de prélever de l'air froid dans un compresseur basse pression agencé à l'amont de la turbomachine, cet air froid circulant à l'intérieur de la turbomachine au moyen d'un conduit adéquat 77 et débouchant radialement à l'intérieur des disques 22, 24 de la turbine basse pression, au niveau des poireaux d'équilibrage 78. Cet air froid (flèche B) circule ensuite dans des passages (non représentés) formés dans l'épaisseur de la paroi radiale 72 portant les léchettes 64 ou des brides annulaires puis au travers d'orifices 80 de la paroi cylindrique 70 pour limiter les réintroductions de gaz chauds. De l'air froid circule également entre la bride annulaire 68 et la paroi tronconique 76 jusqu'aux pieds d'aubes du disque 24 et dans les cavités inter-aubes 46 de ce disque. Comme représenté sur la figure 1, la première roue 18 du rotor de la turbine basse pression n'est reliée à aucun élément amont de sorte que de l'air chaud (flèche A) de la veine peut circuler jusqu'au niveau des poireaux d'équilibrage 78 des disques 22, 24 de la turbine entre les extrémités aval des plates-formes 52 de la rangée d'aubes fixes 54 et les extrémités amont des plates-formes 30 de la première roue mobile. Pour empêcher cette circulation d'air chaud, le débit d'air prélevé dans le compresseur doit être suffisamment important pour empêcher toute 25 introduction d'air chaud entre les plates-formes 52 amont et les plates-formes 30 de la première roue 18. Ainsi, en fonctionnement, au fur et à mesure que l'air froid (flèche C) circulant en amont de la première roue 22 de turbine se dirige radialement vers l'extérieur en direction de la veine d'air chaud, une première partie du 30 débit d'air froid (flèche D) s'écoule sous les becquets amont de la première roue dans les rainures du disque puis dans les cavités inter-aubes 46, une seconde partie (flèche E) contourne le becquet amont et circule entre les parois radiales amont 38 des plates-formes 30, et une troisième partie s'écoule en direction de la veine d'air chaud. Ainsi, l'air de refroidissement alimentant les cavités inter-aubes 46 permet de réduire la température des disques 22, 24. Pour limiter les circulations d'air chaud dans les cavités inter-aubes 46 entre deux aubes adjacentes 21, il est connu de placer un organe d'étanchéité ou bonbon 82 dans chaque cavité inter-aube. Un tel organe possède une section en U comportant une première branche 84 s'étendant circonférentiellement et axialement à l'intérieur de deux plates-formes 30 en vis-à-vis circonférentiel depuis une échasse vers celle adjacente, et dont deux secondes branches 86, 88 latérales amont et aval s'étendent circonférentiellement et radialement entre deux échasses 28 adjacentes. En fonctionnement, chaque bonbon 82 est sollicité radialement vers l'extérieur par la force centrifuge de manière à ce que la première branche 84 vienne en appui radialement vers l'extérieur sur les surfaces internes de deux plates-formes 30 en vis-à-vis circonférentiel pour limiter les passages de gaz chauds entre les bords circonférentiels des plates-formes. Les secondes branches 84, 86 permettent de limiter les circulations d'air chaud au travers des espaces entre deux parois radiales consécutives. Comme indiqué précédemment, il a été constaté que l'appui des premières branches 84 des bonbons 82 ne se fait pas de manière surfacique sur les plates-formes 30 mais plutôt par des points de contact, ce qui conduit à une introduction d'air chaud dans les cavités autour des points de contact et réchauffe les disques 22, 24 de turbine. Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose d'ajouter des parois de séparation 90 dans les cavités inter-aubes 46, ces parois de séparation s'étendant depuis une échasse en direction circonférentielle et d'amont en aval de part et d'autre de l'échasse de manière à séparer radialement entre deux échasses adjacentes d'aubes la cavité telle que décrite précédemment en deux cavités radialement interne 92 et radialement externe 94 par rapport auxdites parois de séparation 90 (figures 3 et 4). Les parois de séparation de chaque aube 96 sont par exemple formées sensiblement à mi-distance entre le pied d'aube 98 et la plate-forme 100 et s'étendent sensiblement perpendiculairement à l'échasse 102 elle-même formée par une paroi sensiblement radiale. Comme représenté en figure 4, les parois circonférentielles s'étendent en direction circonférentielle sur une même distance que les plates-formes mesurées depuis les échasses 102, ce qui permet de garantir au montage un jeu minimum entre les extrémités des parois de séparation 90 en vis-à- vis circonférentiel. Les cavités interne 92 et externe 94 inter-aubes ainsi formées communiquent entre elles seulement à travers des jeux de montage formés entre les deux parois de séparation 90 en vis-à-vis circonférentiel, ce qui implique une résistance au passage d'air de refroidissement de la cavité interne 92 vers la cavité externe 94. En fonctionnement, une partie de l'air de refroidissement (flèches B et C, figure 3) provenant de l'intérieur de la turbine circule jusqu'aux cavités internes 92. Une partie des gaz chauds de veine circule dans les cavités externes 94. Les cavités internes 92 contiennent plus d'air de refroidissement que les cavités externes 94, ce qui permet de diminuer la température à proximité des disques 22, 24 pour des conditions d'alimentation en air de refroidissement identiques à l'art antérieur. De plus, les parois de séparation 90 opposent une résistance plus importante par rapport à l'art antérieur au passage du flux d'air à travers les cavités internes 92 et externes 94. Ainsi, dans le cas de la roue 104 de turbine agencée à l'extrémité amont de la turbine basse pression, le débit d'air de refroidissement circulant en direction de la veine hors des cavités est plus important que celui de l'art antérieur pour des conditions d'alimentation en air de refroidissement équivalentes, ce qui protège d'autant plus les éléments internes de la roue du flux chaud de veine.
Il est possible grâce à l'invention de diminuer le débit d'air de refroidissement tout en maintenant les disques 22, 24 et les éléments internes des roues à des températures optimales de fonctionnement. L'air de refroidissement économisé contribue aux performances de la turbomachine. L'invention est également applicable à une roue de turbine agencée à l'extrémité aval de la turbine basse pression et immédiatement en amont d'un carter d'échappement 106 de la turbomachine comme représenté en figure 5. Ce dernier disque aval 108 de la turbine est espacé axialement du 10 carter d'échappement 106 de manière à former un espace annulaire 110 de circulation d'air (flèche F) de refroidissement depuis l'intérieur de la turbine. Comme représenté sur cette figure, les plates-formes 112 ne sont pas reliées à des parois radiales comme décrit précédemment. Dans cette réalisation, des flasques annulaires amont 114 et aval 116 montés sur les 15 faces amont et aval du disque 108 réalisent l'obturation axiale des cavités interne 92 et externe 94 inter-aubes. Le flasque amont 114 est maintenu sur la face amont du disque 108 dans des gorges des parois internes des plates-formes 112 et par l'extrémité aval d'un support 118 de léchettes. Le flasque aval 116 est maintenu sur la face aval du disque 108 dans des 20 gorges des parois internes des plates-formes 112 et dans une gorge du disque. Les gaz chauds circulent dans les cavités externes 94 inter-aubes (flèche G) au travers des jeux de montage entre les bords circonférentiels en vis-à-vis des plates-formes 112. L'air de refroidissement circule dans les 25 cavités inter-aube par l'amont (flèche B) comme décrit précédemment, et par l'aval (flèche H) à travers les jeux de montage formés entre les gorges et le flasque aval 116. Grâce à l'ajout de parois de séparation 90, le flux d'air de refroidissement permet de maintenir les cavités internes 92 à une 30 température inférieure à celle des cavités externes 94. De plus, la perte de charge en air de refroidissement à travers les cavités est augmentée du fait de l'intégration de parois de refroidissement, ce qui augmente le débit d'air disponible hors des cavités pour éviter la réintroduction de gaz chauds dans la turbine. En pratique, il est ainsi possible de réduire le débit d'air de 5 refroidissement prélevé dans le compresseur, ce qui augmente les performances de la turbine. Dans une autre réalisation représentée en figure 6, les parois de séparation 120, 122 de chaque aube 124 peuvent être décalées radialement l'une par rapport à l'autre et s'étendre sur une distance 10 circonférentielle mesurée depuis l'échasse 128 supérieure à celle des plates-formes 126. Ainsi, pour chaque aube 124, l'extrémité circonférentielle d'une paroi de séparation 120 est engagée radialement à l'intérieur de l'extrémité circonférentielle d'une paroi de séparation 122 d'une aube adjacente et l'extrémité circonférentielle de l'autre paroi 122 de 15 séparation est engagée radialement à l'extérieur de l'extrémité circonférentielle 120 d'une paroi de séparation d'une aube adjacente.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Roue de turbine (104), comprenant une pluralité d'aubes dont les pieds sont engagés axialement et retenus radialement dans des alvéoles (34) d'un disque (22) disposés en alternance avec des nervures (36) du disque (22), les aubes comprenant des plates-formes (100) agencées circonférentiellement bout à bout et reliées chacune à un pied d'aube (26) par une échasse (102), caractérisée en ce que des parois de séparation (90) s'étendent depuis les échasses (102) en direction circonférentielle et d'amont en aval et délimitent radialement entre les plates-formes (100) et les nervures (36) du disque au moins deux cavités radialement interne (92) et externe (94) entre deux échasses adjacentes.
- 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque échasse (102) d'aube comprend au moins deux parois de séparation (90) s'étendant de part et d'autre de l'échasse.
- 3. Roue de turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que les extrémités circonférentielles des parois de séparation (90) de deux échasses (102) d'aubes adjacentes sont agencées avec jeu en vis-à-vis circonférentiel.
- 4. Roue de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la ou les parois de séparation (90) et les plates-formes (100) s'étendent circonférentiellement sensiblement sur une même distance mesurée depuis l'échasse (102).
- 5. Roue de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites parois de séparation (90) sont formées sensiblement à mi-distance entre les pieds d'aubes et les plates-formes.
- 6. Roue de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites parois de séparation (90) s'étendent sensiblement perpendiculairement aux échasses (102) radiales des aubes.
- 7. Roue de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bords amont et/ou aval des plates-formes seprolongent en direction du pied d'aube par des parois sensiblement radiales (38, 40) dont les bords circonférentiels sont agencés circonférentiellement bout à bout.
- 8. Roue de turbine selon la revendication 7, caractérisée en ce que les parois de séparation (90) sont reliées à l'échasse (102) et aux parois radiales (38, 40).
- 9. Roue de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un flasque annulaire (114, 116) est monté à l'une des extrémités amont ou aval du disque de manière à obturer axialement l'espace radial entre les plates-formes et les nervures du disque.
- 10. Turbine basse pression de turbomachine, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une roue de turbine selon l'une des revendications précédentes ainsi que des moyens d'amenée d'air de refroidissement depuis l'intérieur de la turbine et débouchant dans les cavités internes entre deux aubes adjacentes.
- 11. Turbine selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite roue de turbine forme la première roue (104) amont ou la dernière roue aval de la turbine basse pression et en ce qu'un espace annulaire est ménagé entre ladite roue et une paroi sensiblement circonférentielle de stator amont ou aval, respectivement, alignée sensiblement axialement avec les plates-formes des aubes de la roue pour la circulation d'air de refroidissement depuis l'intérieur de la turbine dans cet espace annulaire.
- 12. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur, caractérisée en ce qu'elle comprend une turbine selon la revendication 10 ou 11.
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---|---|---|---|---|
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EP3361056A1 (fr) * | 2017-02-10 | 2018-08-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Aube directrice pour une turbomachine |
DE102017108581A1 (de) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Strömungsmaschine mit einer adaptiven Dichteinrichtung |
DE102018207873A1 (de) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | MTU Aero Engines AG | Laufschaufel für eine Strömungsmaschine |
FR3092612B1 (fr) * | 2019-02-12 | 2022-04-29 | Safran Aircraft Engines | Système de refroidissement d’anneau de retenue axiale d’aubes de turbine pour turbomachine d’aéronef |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3834831A (en) * | 1973-01-23 | 1974-09-10 | Westinghouse Electric Corp | Blade shank cooling arrangement |
US5415526A (en) * | 1993-11-19 | 1995-05-16 | Mercadante; Anthony J. | Coolable rotor assembly |
EP2436879A2 (fr) * | 2010-10-04 | 2012-04-04 | Rolls-Royce plc | Agencement de refroidissement d'un disque de turbine |
FR2972759A1 (fr) * | 2011-03-15 | 2012-09-21 | Snecma | Systeme d'etancheite et de retenue axiale des aubes pour une roue de turbine de turbomachine |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3295825A (en) * | 1965-03-10 | 1967-01-03 | Gen Motors Corp | Multi-stage turbine rotor |
US4872812A (en) * | 1987-08-05 | 1989-10-10 | General Electric Company | Turbine blade plateform sealing and vibration damping apparatus |
US6331097B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-12-18 | General Electric Company | Method and apparatus for purging turbine wheel cavities |
US6926496B2 (en) * | 2002-12-31 | 2005-08-09 | General Electric Company | High temperature turbine nozzle for temperature reduction by optical reflection and process for manufacturing |
GB2409240B (en) * | 2003-12-18 | 2007-04-11 | Rolls Royce Plc | A gas turbine rotor |
US8226365B2 (en) | 2009-04-22 | 2012-07-24 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for thermally isolating a turbine rotor wheel |
RU2548226C2 (ru) | 2010-12-09 | 2015-04-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Установка с потоком текучей среды, в частности турбина с аксиально проходящим потоком нагретого газа |
EP2762679A1 (fr) * | 2013-02-01 | 2014-08-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Aube de rotor de turbine à gaz et turbine à gaz |
US9920644B2 (en) * | 2013-02-20 | 2018-03-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Riffled seal for a turbomachine, turbomachine and method of manufacturing a riffled seal for a turbomachine |
-
2013
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-
2014
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3834831A (en) * | 1973-01-23 | 1974-09-10 | Westinghouse Electric Corp | Blade shank cooling arrangement |
US5415526A (en) * | 1993-11-19 | 1995-05-16 | Mercadante; Anthony J. | Coolable rotor assembly |
EP2436879A2 (fr) * | 2010-10-04 | 2012-04-04 | Rolls-Royce plc | Agencement de refroidissement d'un disque de turbine |
FR2972759A1 (fr) * | 2011-03-15 | 2012-09-21 | Snecma | Systeme d'etancheite et de retenue axiale des aubes pour une roue de turbine de turbomachine |
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