Dispositif de variation de la section de passage d'un distributeur de turbine

Description

[0001] Le présenté invention a pour objet un dispositif de variation de la section de passage d'un distributeur de turbine.

[0002] Pour obtenir un gain de poussée dans une turbomachine, il est connu d'utiliser une variation de la section de passage des gaz, au niveau de la section la plus faible dénommée col, d'un distributeur de turbine haute pression ou basse pression, comportant un moyen de refroidissement.

[0003] Dans certains dispositifs, la variation de section est obtenue par un moyen aérodynamique. Toutefois ces moyens qui sont en général peu coûteux entraînent des chutes de rendement importantes et des perturbations dans la ventilation des aubes.

[0004] On connaît également des dispositifs de variation de section comportant des moyens mécaniques.

[0005] Suivant l'un de ces procédés, on utilise une variation du calage de toute l'aube ou d'une partie de l'aube. Toutefois, ce procédé présente des difficultés provenant de la maîtrise des fuites et des étanchéités insuffisantes.

[0006] On connaît également un procédé dans lequel on utilise une variation de hauteur de la veine. Dans ce but, le dispositif comporte entre les aubes fixes un volet unique monobloc articulé qui peut occuper une position escamotée et une position pour laquelle le canal est partiellement obturé.

[0007] Toutefois, ce procédé a pour principal défaut de créer des ressauts importants dans la veine, au voisinage des talons des aubes mobiles lorsque les volets sont en position de veine réduite.

[0008] Par ailleurs, US-A-3 992 128 et FR-A-942 182 décrivent des aubes de diffuseur d'un compressur centrifuge comportant deux parties susceptibles de s'écarter l'une de autre de manière à obtenir un réglage de la section de passage. Ces applications n'envisagent pas le refroidissement des aubes et certaines positions prévues entraînent des variations d'incidence qui n'assurent pas une continuité parfaite des écoulements.

[0009] La présente invention a pour objet un dispositif de variation de la section de passage qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci- dessus.

[0010] Conformément à la présente invention le volet mobile de chaqueause comporte sur sa face interne des nervures disposées parallèlement à la corde du profil, lesdites nervures constituant des organes de raidissement du volet et des ailettes de radiatour thormique.

[0011] Le dispositif suivant l'invention permet d'obtenir une variation de la section de passage des gaz avec un minimum de pertes aérodynamiques entre le fonctionnement dit "nominal" et le fonctionnement à d'autres contitions dites "hors adaptation", la variation étant continue entre les différents points de fonctionnement.

[0012] D'autre caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels:

La figure 1 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 1 - de la figure 2 d'une aube de diatributeur de turbine munie du dispositif suivant l'invention.

La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II - Il de la figure 1.

La figure 3 est une vue suivant la flèche III de la figure 4 de la partie arrière d'une aube.

La figure 4 est une vue suivant la flèche IV de la figure 3 de la partie arrière de l'aube sur sa face intrados.

La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne Y - Y de la figure 4.

[0013] A la figure 1, on a représenté une aube d'un diatributeur de turbine qui est pourvue, du côté intrados et sur la moitié de la corde du profil du côté du bord de fuite, d'un volet mobile 2 monté pivotant sur ladite aube autour d'un axe 3 disposé radialement.

[0014] Le volet 2 en position de repos est aligné sur l'intrados de l'aube, c'est-à-dire que la face 2a suit la définition de l'intrados du profil, optimisé pour minimiser des pertes. L'autre face du volet 2 comporte des nervures 4 disposées parallèlement à la corde du profil qui augmentent sa résistance mécanique en assurant une plus grande rigidité du volet, et qui jouent le rôle d'ailettes de radiateur assurant une accélération des échanges thermiques avec l'air de refroidissement baignant ces ailettes.

[0015] La hauteur de l'ailette 2 occupe la totalité de la hauteur de la pale à cet endroit, excepté la partie située près des plates-formes qui comporte un rayon de raccordement. L'aube 1 sur laquelle vient s'adapter le volet mobile 2 comporte une face 5 sur l'extrados, où le profil est optimisé.

[0016] Sur l'autre face 6, l'aube présente des nervures 7 décalées par rapport aux nervures 4 du volet, de telle sorte qu'en position "nominale" les deux séries de nervures se chevauchent. Le pas et l'épaisseur des nervures 4 et 7 sont tels qu'ils ménagent un espace 8 entre la queue de l'aube et le volet pour faire passer l'air de refroidissement. Sur le volet 2 et sur l'aube 1, à l'emplacement de l'axe 3, les nervures 4 et 7 sont réalisées de manière à constituer une charnière à piano.

[0017] L'air de refroidissement qui circule dans la cavité principale 9 de l'aube s'écoule par des trous 10 et 11 vers l'arrière. L'un des trous 10 assurant le refroidissement de la charnière avec son axe 3 et vers l'espace 8 en direction du bord de fuite, une partie de l'air, après avoir refroidi au passage les nervures 4, 7 côté intrados, s'échappe par les trous 13 prévus dans le volet 2 (Fig. 1,2,3,4) et par la fente 12 située au bord de fuite.

[0018] Par ailleurs, l'un des trous 11 assure également le refroidissement de la charnière et de l'intrados l'air s'échappant de celle-ci suivant la flèche F.

[0019] Cette disposition permet de refroidir non seulement la charnière mais toute la région du bord de fuite côté intrados, comme côté extrados.

[0020] Dans la position "nominale" ou de repos, le volet 2 s'appuie sur l'aube 1 par l'intermédiaire des nervures 4 qui présentent des surfaces de contact rectifiées.

[0021] Lorsqu'on veut restreindre la section de passage du distributeur, les volets 2 sont écartés de la partie arrière de l'aube ainsi qu'il est représenté, en trait interrompu, à la figure 3.

[0022] Dans ce but, le volet 2 comporte un taquet 14 (Fig. 3,4, 5) qui est en appui contre l'une des extrémités d'un levier 15 monté de façon articulée autour d'un axe 16 fixé sur l'aube 1, ledit levier étant situé au-dessus de la plate-forme du distributeur.

[0023] A son autre extrémité le levier 15 comporte un trou 17 dans lequel est engagé un organe solidaire d'un anneau, non représenté au dessin, et qui assure la liaison et l'entraînement de tous les leviers de toutes les aubes.

[0024] L'anneau de commande est actionné par un ou plusieurs vérins hydrauliques régulés.

Revendications

1. Dispositif de variation de section de passage d'un distributeur de turbine, dans lequel chaque aube (1) comporte, sur l'intrados, un volet mobile (2) monté pivotant sur ledite aube autour d'un axe (3) disposé radialement, ledit volet (2), en position de repos, étant aligné sur l'intrados de l'aube (1) dont il assure la continuité de profil caractérisé en ce que le volet mobile (2) comporte sur sa face interne des nervures (4) disposées parallèlement à la corde du profil, lesdites nervures (4) constituant des organes de raidissement du volet et des ailettes de radiateur thermique.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volet mobile (2) s'étend sensiblement sur la moitié de la corde du profil de l'aube (1

3. Dispositif suivant le revendication 1, caractérisé en ce que les nervures (4) prévues sur la face interne du volet mobile (2) engrènent avec des nervures (7) correspondantes prévues sur le corps (1) de l'aube.

4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un espace (8) est ménagé à l'intérieur de l'aube (1) entre la face interne du volet (2) et la face interne de l'extrados, ledit espace (8) débouchant vers l'extérieur par une fente située au bord de fuite et étant parcouru par l'air de refroidissement.

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le volet (2) comporte au moins une rangée de trous (13) par lesquels l'air de refroidissement est évacué sur l'intrados.

6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, entre la cavité principale (9) de l'aube et la charnière d'articulation du volet sur l'aube (1), sont prévus des trous de refroidissement (10, 11).

7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque volet (2) comporte un taquet (14) contre lequel est an appui un levier (15) monté de façon articulée sur la plate-forme du distributeur, lesdits leviers (15) correspondant à toutes les aubes étant reliés et entraînés par un anneau extérieur actionné par au moins un vérin.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Anderung des Einlaßquerschnitts eines Turbinenleitrades, bei der jede Schaufel (1) an ihrer inneren Wölbfläche eine an der Schaufel um eine radial angeordnete Achse (3) schwenkbar montierte bewegliche Klappe (2) aufweist, die in Ruhestellung mit der inneren Wölbfläche der Schaufel (1) fluchtet, deren kontinuierlichen Profilverlauf sie gewährleistet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Klappe (2) an ihrer Innenseite parallel zur Profilsehne angeordnete Rippen (4) besitzt, die Versteifungsorgane der Klappe sowie Rippen zur Wärmeabstrahlung bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Klappe (2) sich annähernd über die Hälfte der Profilsehne der Schaufel (1) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Innenseite der beweglichen Klappe (2) angeordneten Rippen (4) sich zwischen korrespondierende Rippen (7) fügen, die an dem Körper der Schaufel (1) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,.dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Schaufel (1) zwischen der Innenseite der Klappe (2) und der Innenseite der äußeren Wölbfläche ein Hohlraum (8) vorgesehen ist, der nach außen in einem an der Schaufelhinterkante liegenden Schlitz mündet und von Kühlluft durchströmt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (2) wenigstens eine Reihe von Löchern (13) besitzt, durch die die Kühlluft auf die innere Wölbfläche ausgebracht wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Haupthohlraum_.(9) der Schaufel und dem Scharnier, mit dem die Klappe (2) an der Schaufel (1) angelenkt ist, Kühlöffnungen (10, 11) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klappe (2) einen Mitnehmer (14) besitzt, gegen den sich ein Hebel (15) abstützt, der schwenkbar an der Plattform des Turbinenleitrades montiert ist, wobei die korespondierenden Hebel (15) aller Schaufeln durch einen von wenigstens einem Hubzylinder betätigbaren äußeren Ring miteinander verbunden und angetrieben sind.

Claims

1. Device for varying the flow cross-section in the guide vane array of a turbine, in which each vane (1) includes, on the concave side, a movable flap (2) mounted to pivot on the said vane around an axis (3) arranged radially, the said flap (2), in rest position, being aligned with the concave side of the vane (1), providing continuity of its profile, characterized in that the movable flap (2) includes, on its internal face, ribs (4) arranged parallel to the chord of the profile, the said ribs (4) constituting stiffening members for the flap and thermal cooling fins.

2. Device according to Claim 1, characterized in that the movable flap (2) extends over substantially one half of the chord of the profile of the vane (1).

3. Device according to Claim 1, characterized in that the ribs (4) provided on the internal face of the movable flap (2) mesh with corresponding ribs (7) provided on the body (1) of the vane.

4. Device according to Claim 1, characterized in that a space (8) is formed in the interior of the vane (1), between the internal face of the flap (2) and the internal face of the convex side, the said space (8) opening to the exterior through a slot situated at the trailing edge, and being traversed by the cooling air.

5. Device according to Claim 4, characterized in that the flap (2) includes at least one row of holes (13) through which the cooling air is discharged on the concave side.

6. Device according to Claim 1, characterized in that cooling holes (10, 11) are provided between the main cavity (9) of the vane and the hinge on which the flap is pivoted on the vane (1).

7. Device according to Claim 1, characterized in that each flap (2) includes a lug (14) against which is engaged a lever (15) mounted in a pivoted manner on the platform of the guide vane array, the said levers (15) corresponding to all the vanes being connected together and operated by an external ring actuated by at least one ram.

Dessins