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Patent 2456700 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2456700
(54) English Title: DEVICE FOR COOLING TURBINE DISKS
(54) French Title: DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DE DISQUES DE TURBINES
Status: Expired
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F01D 5/08 (2006.01)
(72) Inventors :
  • IMBOURG, SEBASTIEN (France)
  • SOUPIZON, JEAN-LUC (France)
  • PABION, PHILIPPE (France)
(73) Owners :
  • SNECMA (France)
(71) Applicants :
  • SNECMA MOTEURS (France)
(74) Agent: LAVERY, DE BILLY, LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2011-09-27
(22) Filed Date: 2004-02-11
(41) Open to Public Inspection: 2004-08-14
Examination requested: 2008-11-27
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): No

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
03 01842 France 2003-02-14

Abstracts

English Abstract

A cooling device (30) for cooling disks (14, 22) of high-pressure and low-pressure turbines (10, 16) of a turbomachine, said device being fed with cooling air from at least one air orifice (44) formed through a bottom annular platform (28) for supporting at least one fixed vane (24) of said low-pressure turbine and being disposed between an upstream flange (36) and a downstream flange (38) of said bottom platform, the device comprising: an upstream annular plate (32) extending radially from the upstream flange of said bottom platform; a downstream annular plate (34) extending radially from the downstream flange of the bottom platform, said upstream and downstream plates longitudinally defining at least one annular cavity for cooling air; a sealing device (42) extending longitudinally between said upstream and downstream plates so as to close the cooling air cavity in leaktight manner; holding means (83) for holding said upstream and downstream plates against the upstream and downstream flanges of said bottom platform; and a plurality of holes (70) for injecting cooling air towards the turbine disks.


French Abstract

Dispositif de refroidissement (30) de disques (14, 22) de turbines (10, 16) haute-pression et basse-pression de turbomachine, ledit dispositif étant alimenté en air de refroidissement depuis au moins un orifice d'air (44) pratiqué au travers d'une plate-forme annulaire inférieure (28) de support d'au moins une aube fixe (24) de ladite turbine basse-pression et disposé entre une bride amont (36) et une bride aval (38) de ladite plate-forme inférieure, le dispositif comportant : un flasque annulaire amont (32) s'étendant radialement depuis la bride amont ; un flasque annulaire aval (34) s'étendant radialement depuis la bride aval, lesdits flasques amont et aval délimitant longitudinalement au moins une cavité annulaire d'air de refroidissement ; un dispositif d'étanchéité (42) s'étendant longitudinalement entre lesdits flasques amont et aval de façon à obturer de manière étanche la cavité d'air de refroidissement ; des moyens de maintien (83) desdits flasques amont et aval contre les brides amont et aval; et une pluralité de perçages (70) afin d'injecter de l'air de refroidissement vers les disques de turbines.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



13
REVENDICATIONS

1. Dispositif de refroidissement (30) de disques (14, 22) de turbines
(10, 16) haute-pression et basse-pression de turbomachine, ledit dispositif
étant
alimenté en air de refroidissement depuis au moins un orifice d'air (44)
pratiqué
au travers d'une plate-forme annulaire inférieure (28) de support d'au moins
une
aube fixe (24) de ladite turbine basse-pression et disposé entre une bride
amont
(36) et une bride aval (38) de ladite plate-forme inférieure, caractérisé en
ce qu'il
comporte:
un fiasque annulaire amont (32) s'étendant radialement depuis la bride
amont (36) de ladite plate-forme inférieure;
un fiasque annulaire aval (34) s'étendant radialement depuis la bride aval
(38) de la plate-forme inférieure, lesdits flasques amont et aval délimitant
longitudinalement au moins une cavité annulaire d'air de refroidissement (40);
un dispositif d'étanchéité (42) s'étendant longitudinalement entre lesdits
flasques amont et aval de façon à obturer de manière étanche la cavité d'air
de
refroidissement (40);
des moyens de maintien (83) desdits flasques amont et aval contre les
brides amont et aval de ladite plate-forme inférieure; et
une pluralité de perçages (70) afin d'injecter de l'air de refroidissement
vers les disques (14, 22) de turbines, ledit flasque amont (32) comportant une

partie de liaison avec la plate-forme inférieure (28) formée d'une paroi
annulaire
sensiblement radiale (46), et une partie d'injection formée d'une première
paroi
annulaire sensiblement radiale (50) décalée radialement et longitudinalement
vers l'aval par rapport à ladite partie de liaison, d'une seconde paroi
annulaire
sensiblement radiale (52) décalée longitudinalement vers l'aval par rapport à
ladite première paroi radiale, et d'une première paroi annulaire sensiblement
longitudinale (54) s'étendant entre la paroi radiale (46) de ladite partie de
liaison
et la seconde paroi radiale (52) de ladite partie d'injection de façon à
diviser
longitudinalement la cavité d'air de refroidissement (40) en une zone
inférieure
(40a) et zone supérieure (40b).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie
d'injection du flasque amont (32) comporte en outre une seconde paroi
annulaire



14

sensiblement longitudinale (56) s'étendant entre les première et seconde
parois
radiales (50, 52) et disposée entre la première paroi longitudinale (54) et le

dispositif d'étanchéité (42) de façon à diviser la zone inférieure (40a) en
une
zone de montage (58) et une zone d'injection (60).


3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie
d'injection du flasque amont (32) comporte en outre une pluralité de cloisons
sensiblement radiales (64) s'étendant entre les première et seconde parois
longitudinales (54, 56) et disposées perpendiculairement aux première et
seconde parois radiales (50, 52) de façon à diviser la zone de montage (58) en

une pluralité de cavités annulaires (62).


4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la
première paroi longitudinale (54) de ladite partie d'injection du flasque
amont
(32) comporte des ouvertures (66) de communication entre les zones inférieure
(40a) et supérieure (40b) de façon à alimenter en air de refroidissement au
moins une cavité annulaire (62a), lesdites ouvertures de communication étant
axialement alignées avec ledit orifice d'air (44) pratiqué au travers de la
plate-
forme inférieure (28).


5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite au
moins une cavité annulaire (62a) alimentée en air de refroidissement comporte,

au niveau de la seconde paroi longitudinale (56), au moins un passage (68)
afin
d'alimenter la zone d'injection (60) en air de refroidissement.


6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la zone
d'injection (60) présente une pluralité de perçages (70) pratiqués dans les
première et seconde parois radiales (50, 52) de la partie d'injection du
flasque
amont (32) afin d'injecter l'air de refroidissement vers les disques (14, 22)
de
turbines.


7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre des tubes de liaison (76) disposés
dans chaque ouverture de communication (60) afin de guider l'air de
refroidissement vers ladite au moins une cavité annulaire (62a).


15
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre des dispositifs de rétention radiale (84) de chacun desdits
tubes de liaison (76).

9. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la
seconde paroi radiale (52) de la partie d'injection du flasque amont (32)
comporte une pluralité de fenêtres annulaires (78) pour le montage desdits
tubes de liaison (76).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que le flasque aval (34) comporte une partie de liaison avec
la
plate-forme inférieure (28) formée d'une paroi annulaire sensiblement radiale
(48), et une partie de maintien du flasque amont formée d'une paroi annulaire
sensiblement radiale (80) décalée radialement et longitudinalement vers
l'amont
par rapport à ladite partie de liaison et disposée contre la seconde paroi
radiale
(52) de la partie d'injection du flasque amont (32), et d'une paroi annulaire
sensiblement longitudinale (81) s'étendant entre la paroi radiale (48) de
ladite
partie de liaison et la paroi radiale (80) de ladite partie de maintien.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre un flasque annulaire supplémentaire
(85) s'étendant radialement entre le dispositif d'étanchéité (42) et une bride
(86)
du disque (14) d'aubes mobiles (12) de la turbine haute-pression (10) de façon
à
définir une enceinte haute-pression (87) et une enceinte basse-pression (88)
de
part et d'autre dudit dispositif de refroidissement.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il
comporte en outre éléments raidisseurs (91) disposés entre des extrémités
dudit
flasque annulaire supplémentaire (85) afin d'améliorer le comportement
dynamique du dispositif de refroidissement.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif d'anti-rotation (92)
desdits
flasques amont (32) et aval (34).




16

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que lesdits flasques amont et aval sont réalisés en une
seule
et même pièce.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.



CA 02456700 2004-02-11
1
Titre de l'invention
Dispositif de refroidissement de disques de turbines
Arrière-plan de l'invention
La présente invention se rapporte au domaine général du
refroidissement des disques de turbines haute-pression et basse-pression
d'une turbomachine. Elle vise plus particulièrement un dispositif
permettant de refroidir le disque des aubes mobiles de la turbine haute-
pression et les disques des aubes rotatives de la turbine basse-pression
d'une turbomachine.
Dans une turbomachine, le refroidissement des disques de
turbines haute et basse pression est généralement assuré par injection
d'air provenant du distributeur de la turbine basse-pression par
l'intermédiaire de flasques annulaires montés sur une plate-forme
inférieure de support d'une aube fixe du distributeur. La figure 7
représente schématiquement la jonction entre les turbines haute et basse
pression d'une turbomachine avec un dispositif de refroidissement de type
connu. Sur cette figure, trois flasques annulaires 100 sont fixés à une
plate-forme inférieure 102 de support d'une aube fixe 104 du distributeur
106 de la turbine basse-pression. L'assemblage de ces flasques créé une
cavité annulaire 108 alimentée en air de refroidissement par des douilles
de liaison 110 collectant de l'air issu du pied de l'aube fixe 104 du
distributeur. Des perçages 112 pratiqués dans les flasques 100 permettent
d'injecter de l'air de refroidissement vers un disque 114 d'une aube mobile
116 de la turbine haute-pression et un disque 118 d'une aube rotative 120
de la turbine basse-pression. Un quatrième flasque annulaire 122
s'étendant radialement entre l'assemblage des trois flasques 100 et une
bride 124 du disque 114 de l'aube mobile permet à l'ensemble de délimiter
une enceinte haute-pression 126 et une enceinte basse-pression 128.
La qualité du refroidissement des disques de turbines haute et
basse pression dépend notamment de l'alimentation air de refroidissement
de la cavité d'injection définie par les flasques annulaires du dispositif de
refroidissement. En particulier, il est important d'obtenir une parfaite
étanchéité de cette cavité et d'éviter les pertes de charge au niveau de


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l'alimentation de celle-ci. Les pertes de charge résultent généralement
d'une mauvaise qualité de l'écoulement d'air en sortie des douilles de
liaison. Dans le dispositif de refroidissement illustré sur la figure 7, le
flux
d'air issu des douilles de liaison 110 subit un changement de direction
important (représenté par la flèche 130) qui est à l'origine de pertes de
charge préjudiciables au bon fonctionnement du dispositif:
Les pertes de charge dues à des changements de direction du
flux d'air alimentant de tels dispositifs de refroidissement sont par ailleurs
nettement plus prononcées lorsqu'il s'agit d'un distributeur de turbine
basse-pression dit « à col de cygne ». Un distributeur à cof de cygne se
caractérise par des plates-formes inférieure et supérieure de support des
aubes fixes qui sont allongées afin d'augmenter les performances
aérodynamiques de la turbine basse-pression. Dans ce cas, les flasques du
dispositif de refroidissement des disques de turbines sont coudés afin de
s'adapter à la géométrie allongée de la plate-forme inférieure du
distributeur de sorte que l'air de refroidissement issu du pied des aubes
fixes subit des changements de direction importants. II en résulte, au
niveau de ces coudes des flasques, des zones à fortes pertes de charge.
Objet et résumé de l'invention
La présente invention vise donc à pallier de tels inconvénients
en proposant un dispositif de refroidissement de disques de turbine,
notamment adapté à une géométrie du distributeur à col de cygne, qui
permet de réduire les pertes de charge tout en conservant une parfaite
étanchéité.
A cet effet, il est prévu un dispositif de refroidissement de
disques de turbines basse-pression et haute pression de turbomachine, le
dispositif étant alimenté en air de refroidissement depuis au moins un
orifice d'air pratiqué au travers d'une plate-forme annulaire inférieure de
support d'au moins une aube fixe de la turbine basse-pression et disposé
entre une bride amont et une bride aval de la plate-forme inférieure,
caractérisé en ce qu'il comporte : un flasque annulaire amont s'étendant
radialement depuis ia bride amont de la plate-forme inférieure ; un flasque
annulaire aval s'étendant radialement depuis la bride aval de la plate-
forme inférieure, les flasques amont et aval délimitant longitudinalement


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au moins une cavité annulaire d'air de refroidissement ; un dispositif
d'étanchéité s'étendant longitudinalement entre lesdits flasques amont et
aval de façon à obturer de manière étanche la cavité d'air de
refroidissement ; des moyens de maintien des flasques amont et aval
contre les brides amont et aval de la plate-forme inférieure ; et une
pluralité de perçages afin d'injecter de l'air de refroidissement vers les
disques de turbines.
Ainsi, l'assemblage de ces flasques permet de limiter les pertes
de charge en créant une cavité d'air de refroidissement parfaitement
étanche. Les flasques amont et aval du dispositif de refroidissement ne
forment pas de coudes de sorte que la cavité d'air peut être directement
alimentée sans pertes de charge depuis l'orifice d'air pratiqué au travers
d'une plate-forme inférieure. De plus, le dispositif de refroidissement ne
comporte que deux flasques ce qui constitue un gain de masse par
rapport aux dispositifs de l'art antérieur.
De préférence, le flasque amont comporte une partie de liaison
avec la plate-forme inférieure formée d'une paroi annulaire sensiblement
radiale, et une partie d'injection formée d'une première paroi annulaire
sensiblement radiale décalée radialement et longitudinalement vers l'aval
par rapport à la partie de liaison, d'une seconde paroi annulaire
sensiblement radiale décalée longitudinalement vers l'aval par rapport à la
première paroi radiale, et d'une première paroi annulaire sensiblement
longitudinale s'étendant entre la paroi radiale de la partie de liaison et la
seconde paroi radiale de la partie d injection de façon à diviser
longitudinalement la cavité d'air de refroidissement en une zone inférieure
et zone supérieure.
La partie d'injection du flasque amont comporte en outre une
seconde paroi annulaire sensiblement longitudinale s'étendant entre les
première et seconde parois radiales et disposée entre la première paroi
longitudinale et le dispositif d'étanchéité de façon à diviser la zone
inférieure en une zone de montage et une zone d'injection. Une pluralité
de cloisons sensiblement radiales s'étendant entre les première et seconde
parois longitudinales et disposées perpendiculairement aux première et
seconde parois radiales permettent de diviser la zone de montage en une
pluralité de cavités annulaires.


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La première paroi longitudinale de la partie d injection du
flasque amont comporte des ouvertures de communication entre les zones
inférieure et supérieure de façon à alimenter en air de refroidissement au
moins une cavité annulaire, ces ouvertures de communication étant
radialement alignées avec l'orifice d'air pratiqué au travers de la plate-
forme inférieure. Cette ou ces cavités annulaires alimentées en air de
refroidissement comporte, au niveau de la seconde paroi longitudinale, au
moins un passage permettant d'alimenter la zone dmjection en air de
refroidissement. !_a zone d'injection présente une pluralité de perçages
pratiqués dans les première et seconde parois radiales de la partie
d'injection du flasque amont afin d'injecter l'air de refroidissement vers les
disques de turbines.
Des tubes de liaison sont avantageusement disposés dans
chaque ouverture de communication afin d'alimenter en air de
refroidissement la ou les cavités annulaires. Dans ce cas, des dispositifs de
rétention radiale de chacun de ces tubes de liaison peuvent être prévus et
la seconde paroi radiale de la partie d'injection du flasque amont peut
comporter une pluralité de fenêtres annulaires pour le montage des tubes
de liaison.
De plus, le flasque aval comporte avantageusement une partie
de liaison avec la plate-forme inférieure formée d'une paroi annulaire
sensiblement radiale, et une partie de maintien du flasque amont formée
d'une paroi annulaire sensiblement radiale décalée radialement et
longitudinalement vers l'amont par rapport à la partie de liaison et
disposée contre la seconde paroi radiale de la partie d'injection du flasque
amont, et d'une paroi longitudinale s'étendant entre les parois radiales de
la partie de liaison et de la partie de maintien.
Le dispositif de refroidissement peut en outre comporter un
flasque annulaire supplémentaire s'étendant radialement entre le dispositif
d'étanchéité et une bride du disque des aubes mobiles de la turbine
haute-pression de façon à définir une enceinte haute-pression et une
enceinte basse-pression de part et d'autre du dispositif de refroidissement.
Des éléments raidisseurs sont de préférence disposés entre des extrémités
du flasque annulaire supplémentaire afin d'améliorer le comportement
dynamique du dispositif de refroidissement.


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Brève description des dessins
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins
5 annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout
caractère limitatif. Sur les figures
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale et partielle d'un
dispositif de refroidissement selon I invention ;
- les figure 2 et 3 sont des vues selon deux perspectives
différentes du dispositif de refroidissement de la figure 1 ;
- les figures 4 et 5 sont des vues en sections respectives selon
IV-IV et V-V de la figure 3 ;
- la figure 6 est une vue en perspective et partielle du dispositif
de refroidissement de la figure 1 illustrant son montage ; et
- la figure 7 est en coupe longitudinale et partielle d'un dispositif
de refroidissement connu de l'art antérieur.
Description détaillée d'un mode de réalisation
La figure 1 représente en coupe longitudinale un dispositif de
refroidissement selon l'invention dans son environnement.
Sur cette figure, est notamment représentée une turbine haute-
pression 10 d'axe longitudinal X-X munie d'une pluralité aubes mobiles 12
(une seule est représentée sur la figure 1). Les aubes mobiles 12 sont
toutes montées sur un disque annulaire 14 animé d'un mouvement de
rotation autour de l'axe longitudinal X-X. Une turbine basse-pression 16,
également d'axe longitudinal X-X, est disposée en aval de la turbine
haute-pression 10 dans le sens F d'écoulement du flux gazeux issu de la
turbine haute-pression. La turbine basse-pression 16 comporte plusieurs
étages de turbine (un seul étage est entièrement représenté sur fa figure
1) qui se composent chacun d'un distributeur 18 et d'une pluralité d'aubes
rotatives 20 placées derrière chaque distributeur. Les aubes rotatives 20
sont toutes montées sur un disque annulaire 22 mis en rotation autour de
l'axe longitudinal X-X. Enfin, chaque distributeur 18 est formé d'une
pluralité d'aubes fixes 24 supportées par une plate-forme annulaire
supérieure 26 et une plate-forme annulaire inférieure 28.


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6
Sur la figure 1, le distributeur 18 du premier étage de la turbine
basse-pression a une configuration en col de cygne, c'est à dire que les
plates-formes supérieure 26 et inférieure 28 de celui-ci sont allongées afin
d'augmenter la distance entre le bord d'attaque des aubes fixes 24 du
distributeur et le bord de fuite des aubes mobiles 12 de ia turbine haute-
pression 10. Cette configuration permet d'améliorer les performances de ia
turbine basse-pression. Toutefois, la présente invention peut également
s'appliquer à des distributeurs de turbine basse-pression dont les plates-
formes de support des aubes ne sont pas allongées.
Selon l'invention, le dispositif de refroidissement 30 du disque
14 des aubes mobiles 12 de la turbine haute-pression et du disque 22 des
aubes rotatives 20 de la turbine basse-pression est notamment constitué
par l'assemblage d'un flasque annulaire amont 32 avec un flasque
annulaire aval 34. Les flasques amont 32 et aval 34 se présentent chacun
sous la forme d'un anneau dont l'axe de symétrie est confondu avec l'axe
longitudinal X-X des turbines haute et basse pression.
Comme représenté sur la figure 1, le flasque amont 32 s'étend
radialement depuis une bride 36 disposée à une extrémité amont de la
plate-forme inférieure 28, tandis que le flasque aval 34 s'étend
radialement depuis une bride 38 disposée à une extrémité aval de la
même plate-forme. Ces flasques amont et aval délimitent ainsi une
enceinte annulaire 40 qui est obturée de façon étanche par un dispositif
d'étanchéité, par exemple par une tôle annulaire 42 fixée entre les
extrémités libres des flasques amont et aval. L'enceinte annulaire 40 est
alimentée en air provenant d'un circuit de refroidissement qui équipe
chaque aube fixe 24 du distributeur 18. Typiquement, de l'air, qui est par
exemple prélevé au niveau du compresseur haute-pression de la
turbomachine, est introduit dans chaque aube fixe 24 du distributeur par
son sommet, circule ensuite dans l'aube fixe en suivant un chemin délimité
par une cavité de refroidissement (non représentée) éventuellement
munie d'une chemise avant d'être évacué notamment au niveau du pied
24a de l'aube par des orifices 44 traversant 1a plate-forme inférieure 28.
Ces orifices 44 d'évacuation de l'air sont aménagés au niveau du pied 24a
de chaque aube, entre la bride amont 36 et la bride aval 38 de la plate
forme inférieure.


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On décrira maintenant, de façon plus précise, la géométrie de
ces flasques amont et aval. Dans cette description, l'extrémité supérieure
d'un flasque est déf nie par opposition à l'extrémité inférieure de celui-ci
comme étant l'extrémité du flasque la plus éloignée de l'axe longitudinal
X-X. De même, la notion d'amont et d'aval s'interprète par rapport au sens
d'écoulement du flux gazeux F issu de la turbine haute-pression.
A une extrémité supérieure, les flasques amont et aval
comportent chacun une partie de liaison avec les brides amont 36 et aval
38 de la plate-forme inférieure 28 du distributeur 18. Ces brides faisant
saillie radialement par rapport à la plate-forme inférieure, les parties de
liaison sont formées de parois annulaires 46, 48 s'étendant radialement de
façon à venir s'appuyer contre ces brides lors du montage de la plate-
forme inférieure 28 sur le dispositif de refroidissement. Les moyens de
maintien des parties de liaison des flasques amont et aval contre les
brides seront décrit ultérieurement.
A une extrémité inférieure opposée à sa partie de liaison, le
flasque amont 32 comporte en outre une partie d'injection notamment
formée d'une premiëre paroi annulaire 50 s'étendant radialement et qui
est décalée longitudinalement vers l'aval par rapport à la paroi 46 de sa
partie de liaison, et d'une seconde paroi annulaire 52 s'étendant
radialement et qui est décalée par rapport à la première paroi 50, à la fois
radialement vers l'axe longitudinal X-X et longitudinalement vers l'aval.
Une première paroi annulaire longitudinale 54 relie une extrémité
inférieure de la paroi 46 de la partie de liaison à une extrémité supérieure
de la seconde paroi 52. Cette première paroi longitudinale divise ainsi
l'enceinte annulaire 40 en une zone inférieure 40a et une zone supérieure
40b.
Comme illustré par les figures 4 et 5, la partie d'injection du
flasque amont comporte en outre une seconde paroi longitudinale
annulaire 56 qui s'étend entre les première et seconde parois radiales 50,
52. Cette seconde paroi longitudinale 56 est par ailleurs disposée entre la
première paroi longitudinale 54 et la tôle annulaire 42 formant le dispositif
d'étanchéité 42 de façon à diviser la zone inférieure 40a en une zone 58
dite de montage et une zone dite d'injection 60. De plus, comme illustré
par la figure 6, la zone de montage 58 est elle-même divisée en une
pluralité de cavités annulaires 62 par des cloisons radiales 64. Ces cloisons


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radiales sont disposées perpendiculairement aux première 50 et seconde
52 parois radiales de la partie d'injection du flasque amont et s'étendent
entre les première et seconde parois longitudinales 54, 56. Elles sont
régulièrement espacées tout autour de l'axe longitudinal X-X des turbines.
Ainsi, la zone de montage 58 est segmentée en une pluralité de cavités
annulaires 62, tandis que la zone d'injection 60 est continue tout autour
de l'axe longitudinal X-X.
La première paroi longitudinale 54 de la partie d'injection du
flasque amont comporte une pluralité d'ouvertures 66 destinées à mettre
en communication la zone supérieure 40b avec la zone inférieure 40a afin
d'alimenter en air de refroidissement cette dernière. Plus précisément, ces
ouvertures 66 s'ouvrent dans la zone supérieure 40b et débouchent dans
certaines cavités annulaires 62a formées dans la zone de montage 58. Sur
l'exemple de réalisation illustré par la figure 6, les ouvertures sont
disposées de façon à ce que la zone supérieure alimente en air de
refroidissement seulement une cavité annulaire 62 sur deux, et deux
ouvertures débouchant dans une même cavité annulaire sont prévues.
Bien entendu, on pourrait imaginer des configurations différentes pour le
nombre de cavités annulaires communiquant avec la zone supérieure et
pour le nombre d'ouvertures de communication par cavité annulaire ainsi
alimentée.
Dans chaque cavité annulaire 62a qui est ainsi alimentée en air
de refroidissement par les ouvertures 66, la seconde paroi longitudinale
annulaire 56 présente au moins un passage 68 permettant à l'air de
refroidissement de passer de la cavité annulaire 62a à la zone d'injection
60. Par ailleurs, les ouvertures 66 sont aménagées dans la première paroi
longitudinale 54 de façon à être axialement alignées avec les orifices d'air
44 pratiqués dans la plate-forme inférieure 28 (figure 1). Ainsi, les pertes
de charge au niveau de l'alimentation de chaque cavité annulaire 62a sont
limitées.
La zone d'injection 60 s'ouvre vers le disque 14 des aubes
mobiles 12 de la turbine haute-pression et vers le disque 22 des aubes
rotatives 20 de la turbine basse-pression par l'intermédiaire d'une pluralité
de perçages 70 pratiqués dans les première et seconde parois radiales 50,
52 de la partie d'injection du flasque amont. Par exemple, ces perçages 70
peuvent être des trous inclinés (comme sur les figures) ou droits. Tout


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autre système permettant de calibrer un débit souhaité pour refroidir les
disques des turbines haute et basse pression peut également convenir.
Ainsi, l'air évacué par les orifices 44 de la plate-forme inférieure 28
alimente la zone supérieure 40b puis certaines cavités annulaires 62a par
l'intermédiaire des ouvertures 66. L'air se diffuse ensuite dans la zone
d'injection 60 par l'intermédiaire des passages 68 avant d'étre évacué par
les perçages 70 pour refroidir le disque 14 des aubes mobiles de la turbine
haute-pression et le disque 22 des aubes rotatives de la turbine basse-
pression.
Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures, une cavité
annulaire 62 sur deux est alimentée en air de refroidissement par les
ouvertures (les cavités 62a). Les cavités annulaires 62b qui ne sont pas
alimentées en air sont destinées à permettre la fixation du flasque aval sur
le flasque amont. A cet effet, la seconde paroi radiale 52 de la partie
d'injection du flasque amont présente, au niveau au moins de certaines de
ces cavités non alimentées 62b, des perçages 72 destinés à être traversés
par des liaisons boulonnées de type vis/écrou. De plus, pour chaque cavité
non alimentée 62b présentant l'un de ces perçages, la première paroi
radiale 50 de la partie d'injection comporte des lumières 74, par exemple
circulaires, aménagées en regard de ces perçages. Ces lumières
permettent ainsi de faciliter l'accès aux liaisons boulonnées lors de
l'assemblage des flasques amont et aval et de « noyer » l'écrou de ces
liaisons pour ne pas créer de turbulences.
De façon avantageuse, des tubes de liaison 76 peuvent être
disposés dans chacune des ouvertures 66 afin de guider l'air de
refroidissement vers les cavités annulaires 62a. Afin de faciliter le montage
des tubes de liaison 76, il est en outre préférable d'aménager des fenêtres
annulaires 78 dans la seconde paroi radiale 52 de la partie d'injection du
flasque amont au niveau des cavités annulaire 62a alimentées en air.
Le flasque aval 34 comporte, à une extrémité inférieure opposée
à sa partie de liaison, une partie de maintien du flasque amont qui est
formée par une paroi annulaire 80 s'étendant radialement et qui est
décalée par rapport à la paroi radiale 48 de sa partie de liaison, à la fois
radialement vers l'axe longitudinal X-X et longitudinalement vers l'amont.
Cette paroi annulaire radiale 80 est disposée de façon à venir s'appuyer
contre la seconde paroi radiale 52 de la partie d'injection du flasque


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amont. Elle est en outre centrée avec serrage sur le flasque amont pour
parfaire l'étanchéité du dispositif de refroidissement. Une paroi annulaire
longitudinale 81 relie une extrémité inférieure de la paroi radiale 48 de la
partie de liaison à une extrémité supérieure de la paroi radiale 80 de la
5 partie de maintien.
La paroi radiale 80 de la partie de maintien présente une
pluralité de perçages 82 destinés à être traversés par les liaisons
boulonnées. Ces perçages 82 sont disposés tout autour de l'axe
longitudinal X-X de façon à coïncider avec les perçages 72 du flasque
10 amont lorsque les flasques amont et aval sont assemblés l'un contre
l'autre. Les flasques amont 32 et aval 34 peuvent ainsi être maintenus en
appui l'un contre l'autre, après l'assemblage de la plate-forme inférieure
28, par I intermédiaire de liaisons boulonnées 83. Cette disposition
particulière des moyens de maintien permet d'obtenir un assemblage
légèrement précontraint de la plate-forme inférieure 28 sur les flasques
amont 32 et aval 34 afin d'améliorer le comportement dynamique du
dispositif de refroidissement tout en limitant les déplacements
longitudinaux relatifs et en assurant une bonne étanchéité des zones
inférieure et supérieure.
Par ailleurs, dans le cas où des tubes de liaisons 76 sont
disposés dans chacune des ouvertures 66 du flasque amont, la paroi
radiale 80 de la partie de maintien du flasque aval comporte des
dispositifs de rétention radiale de ces tubes. De tels dispositifs de
rétention peuvent par exemple être des équerres 84 fixées contre la paroi
radiale 80 et dont les dimensions sont adaptées pour venir se loger dans
les fenêtres annulaires 78 de la seconde paroi radiale 52 de la partie
dmjection du flasque amont.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le
dispositif de refroidissement 30 ainsi formé comporte un flasque annulaire
supplémentaire 85 qui s'étend radialement entre le dispositif d'étanchéité
42 et une bride 86 du disque 14 des aubes mobiles de la turbine haute-
pression avec lesquels il est en contact. Ce flasque supplémentaire 85
permet ainsi de définir une enceinte haute-pression 87 et une enceinte
basse-pression 88 de part et d'autre du dispositif de refroidissement 30.
Afin d'assurer une parfaite étanchéité entre les enceintes haute-pression
et basse-pression ainsi définies, le contact entre la bride 86 du disque 14


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et l'extrémité inférieure du flasque supplémentaire 85 s'effectue par
I intermédiaire de moyens d'étanchéité. Ces moyens peuvent être réalisés
sous la forme d'un joint labyrinthe 89 aménagé sur la bride 86 et d'un
revêtement abradable 90 disposé sur l'extrémité inférieure du flasque
supplémentaire 85. Sur les figures 1, 4 et 5, le flasque annulaire
supplémentaire 85 présente une section droite sensiblement triangulaire.
Dans ce cas, pour améliorer le comportement dynamique du dispositif de
refroidissement, des éléments raidisseurs 91 peuvent être disposés entre
les extrémités supérieure et inférieure du flasque supplémentaire. Comme
représenté sur les figures 3 et 6, de tels éléments raidisseurs peuvent par
exemple prendre fa forme de tôles fixées sur les extrémités supérieure et
inférieure du flasque supplémentaire 85.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le
dispositif de refroidissement 30 peut également comporter un dispositif
d'anti-rotation de l'assemblage des flasques amont 32 et aval 34. Un tel
dispositif d'anti-rotation peut être formé d'une pluralité de picots radiaux
92 disposés sur le flasque aval 34, dans le prolongement de la paroi
annulaire radiale 80 de sa partie de maintien. Comme illustré sur la figure
1, ces picots 92 viennent ainsi en butée dans des encoches 93 de la plate-
forme inférieure 28 du distributeur afin d'empêcher toute rotation
intempestive du dispositif de refroidissement. Alternativement, les picots
peuvent être formés sur le flasque amont 32, par exemple au niveau de la
première paroi longitudinale 54 de sa partie d'injection. Dans ce cas non
représenté sur les figures, les picots viennent également en butée dans
des encoches de la plate-forme inférieure.
Selon une variante de réalisation non représentée de l'invention,
les flasques amont et aval du dispositif de refroidissement peuvent être
réalisés en une seule et même pièce de façon à constituer un mono-
flasque. Dans ce cas, il conviendra par exemple d'utiliser des tubes de
liaison ayant une collerette afin d'être maintenus radialement en place. De
plus, une collerette devra également être aménagée au niveau de la paroi
radiale de la partie de liaison du flasque amont pour permettre l'utilisation
d'un outillage spécifique afin de supprimer la précontrainte lors du
montage de la plate-forme inférieure sur le mono-flasque. Une telle
variante mono-flasque permet de supprimer les liaisons boulonnées ce qui
diminue la masse de l'ensemble et le temps de son assemblage.


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Le dispositif de refroidissement ainsi défini présente de
nombreux avantages. II permet notamment de réduire les pertes de
charge ce qui permet de diminuer la consommation spécifique de la
turbomachine. Cette réduction des pertes de charge n'entraîne pas pour
autant une dégradation de la tenue aérodynamique du dispositif. De plus,
un tel dispositif convient parfaitement à un distributeur de turbine basse-
pression ayant une configuration à col de cygne. On notera également
que, le nombre de flasques étant réduit par rapport aux dispositifs
antérieurs, la masse du dispositif de refroidissement selon l'invention est
donc réduite et son montage facilité.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2011-09-27
(22) Filed 2004-02-11
(41) Open to Public Inspection 2004-08-14
Examination Requested 2008-11-27
(45) Issued 2011-09-27
Expired 2024-02-12

Abandonment History

There is no abandonment history.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Registration of a document - section 124 $100.00 2004-02-11
Application Fee $400.00 2004-02-11
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2006-02-13 $100.00 2006-01-24
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2007-02-12 $100.00 2007-01-24
Registration of a document - section 124 $100.00 2008-01-02
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2008-02-11 $100.00 2008-01-24
Request for Examination $800.00 2008-11-27
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2009-02-11 $200.00 2009-01-28
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2010-02-11 $200.00 2010-01-25
Maintenance Fee - Application - New Act 7 2011-02-11 $200.00 2011-01-28
Final Fee $300.00 2011-07-07
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2012-02-13 $200.00 2012-01-25
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2013-02-11 $200.00 2013-01-28
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2014-02-11 $250.00 2014-01-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2015-02-11 $250.00 2015-01-23
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2016-02-11 $250.00 2016-01-21
Maintenance Fee - Patent - New Act 13 2017-02-13 $250.00 2017-01-24
Maintenance Fee - Patent - New Act 14 2018-02-12 $250.00 2018-01-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 15 2019-02-11 $450.00 2019-01-25
Maintenance Fee - Patent - New Act 16 2020-02-11 $450.00 2020-01-22
Maintenance Fee - Patent - New Act 17 2021-02-11 $459.00 2021-01-20
Maintenance Fee - Patent - New Act 18 2022-02-11 $458.08 2022-01-19
Maintenance Fee - Patent - New Act 19 2023-02-13 $473.65 2023-01-20
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
SNECMA
Past Owners on Record
IMBOURG, SEBASTIEN
PABION, PHILIPPE
SNECMA MOTEURS
SOUPIZON, JEAN-LUC
Past Owners that do not appear in the "Owners on Record" listing will appear in other documentation within the application.
Documents

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List of published and non-published patent-specific documents on the CPD .

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Cover Page 2011-08-29 2 52
Abstract 2004-02-11 1 30
Description 2004-02-11 12 676
Claims 2004-02-11 4 169
Drawings 2004-02-11 4 117
Representative Drawing 2004-05-10 1 11
Cover Page 2004-07-23 1 47
Description 2011-02-02 4 151
Assignment 2004-02-11 4 128
Fees 2006-01-24 1 53
Fees 2007-01-24 1 44
Assignment 2008-01-02 10 666
Fees 2008-01-24 1 45
Prosecution-Amendment 2008-11-27 1 36
Fees 2009-01-28 1 46
Prosecution-Amendment 2010-08-04 2 53
Prosecution-Amendment 2011-02-02 11 403
Correspondence 2011-07-07 1 38