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CES
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de 2,54 mm
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0,5 mm
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de 70 %
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20 %
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6,5 %
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6,0 %
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24 %
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Organism
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pales
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t sage
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Molecule
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DES
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isolan
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chromium
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nickel
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Disease
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Tic
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Generic
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cation
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513723A1
Family ID 29273771
Probable Assignee United Technologies Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE FABRICATION D'UN JOINT ISOLE A STRUCTURE EN NID
D'ABEILLES ET JOINT OBTENU
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN JOINT A
STRUCTURE EN NID D'ABEILLES ISOLE ET LE JOINT OBTENU.
SELON CE PROCEDE, ON PULVERISE DE LA MATIERE ISOLANTE 28 A LA FLAMME
DANS CES JOINTS A STRUCTURE EN NID D'ABEILLES POUR REMPLIR LES
CELLULES 16 AU MOINS PARTIELLEMENT JUSQU'A L'EPAISSEUR SOUHAITEE. LE
JOINT EST CONSTITUE PAR UN ANNEAU A STRUCTURE EN NID D'ABEILLES 2, 4,
UN ANNEAU 18 ENTOURANT LES EXTREMITES EXTERNES DES CELLULES 16 DE CE
NID D'ABEILLES POUR FERMER CES EXTREMITES ET UNE MATIERE ISOLANTE 28
APPLIQUEE DANS CES CELLULES PAR PULVERISATION A LA FLAMME.
L'INVENTION EST PAR EXEMPLE UTILISABLE DANS LES MOTEURS A TURBINE A
GAZ.
Description
_________________________________________________________________
2513 ? 21
La presente invention concerne un procede de fabrication de joints a
structure en nid d'abeilles pour moteur a turbine a gaz o le joint qui
entoure une rangee de pales dans le moteur est au moins partiellement
rempli au moyen d'une matiere isolante pour reduire les gradients
thermiques dans l'enceinte de la turbine et donc pour
reduire au minimum le contact entre les pales et le jpint.
Pour diminuer les jeux des joints dans le parcours 1 i des gaz pendant
les periodes transitoires du moteurdes tentatives ont ete faites pour
isoler les joints et leurs
supports afin de reduire la reponse thermique des elements.
Lorsque le joint est une matiere a structure en nid d'abeil-
les, on a rempli le nid d'abeilles au moyen d'une pate de matiere
isolante qui est alors brasee ou frittee pour durcir et pour lier la
matiere Ce procede est difficile a controler pour garantir un
remplissage uniforme du nid d'abeilles avec pour resultat qu'il y a
une isolation
inegale au travers de la structure en nid d'abeilles.
i 20 Lorsqu'il est souhaitable de remplir seulement partiellement
le nid d'abeilles dans certaines installations, un remplis-
t sage uniforme au point souhaite est meme encore plus diffi-
cile.
Ute caracteristique de l'invention et de l'appli-
cation d'un revetement de matiere isolante sous forme d'une poudre par
pulverisation a la flamme de cette poudre jusqu'a la profondeur o
l'epaisseur souhaitee dans les
cellules du joint Une autre caracteristique est l'utilisa-
tion d'une poudre de Ni Cr Al /bentonite comme matiere isolant * 30
Une autre caracteristique encore est l'utilisation de cette t poudre
dans des applications de pulverisation a la flamme
qui permettent d'obtenir les proprietes de liaison et isolan-
tes voulues aussi bien que la durete souhaitee pour le revetement A¦
35 Selon la presente invention une poudre isolante convenable est
deposee a la profondeur o epaisseur souhaitee dans le joint en nid
d'abeilles par pulverisation a la flamme de la poudre dans la
structure cellulaire du nid d'abeilles La poudre isolante souhaitee
est une poudre de I 40 Ni Cr Al /bentonite dont les particules
consistent en un noyau
13723
-2-
de bentonite enduit d'un melange de Ni Cr Al La caracteris-
tic principale de l'invention est l'application d'une poudre isolante
aux cellules du nid d'abeilles au moyen d'un procede de pulverisation
a la flamme pour garantir une application uniforme du revetement
isolant de la profondeur souhaitee dans le nid d'abeilles et pour
produire une structure isolante qui a les caracteristiques
souhaitees'; sans traitement supplementaire en plus de la
pulverisation
a la flamme.
Pour que l'invention puisse etre mieux comprise, reference est faite
aux figures suivantes o: La figure 1 est une vue en coupe fragmentaire
au travers d'une turbine montrant la position du joint a
structure en nid d'abeilles.
La figure 2 est une vue en coupe agrandie du
revetement applique au joint.
La figure 3 est une vue en coupe agrandie du joint}
Dans la figure 1, les joints 2 et 4 en nid d'abeil-
les sont montres soutenus par un anneau d'etancheite 6 positionne dans
l'enceinte de la turbine Le joint 2 possede un diametre plus petit que
le diametre 4 et vientcontre le bandage 10 de la pale 12 de turbine
adjacent au bord d'attaque de ce bandage Le joint 4 a un diametre plus
grand et entoure et est dispose adjacent tres pres de la nervure
centrale 14 du bandage De maniere souhaitable, les joints ont un jeu
minimum avec le bandage pour reduire la fuite des gaz au-dela des
joints et la matiere en nid d'abeilles est choisie sous forme d'un
joint etant donne qu'elle s'usera aisement dans le cas d'un contact
avec le bandage des pales pendant les phases transitoires du
moteur sans effet nuisible sur la turbine.
Il est souhaitable de reduire le transfert thermique depuis le gaz
passant au travers de la turbine vers les joints en reduisant ainsi la
valeur du changement diametre
du joint pendant les phases transitoires des moteurs.
Ainsi qu'on l'a indique ci-dessus, ceci a ete fait manuel-
lement en entassant une matiere isolante sous forme de pate dans les
joints a structure en nid d'abeilles Un tel procede necessite beaucoup
de temps et ne permet pas -3- d'obtenir une distribution uniforme de
la pale dans les ouvertures du joint en particulier si les ouvertures
du joint doivent seulement etre remplies partiellement Pour obtenir
une meilleure isolation on a trouve que des poudres isolantes
convenables peuvent etre pulverisees a la flamme dans le joint et
produiront l'effet isolant souhaite avec la profondeur souhaitee
d'isolation dans les espaces o cellules de la structure en nid
d'abeilles En outre,
la pulverisation a la flamme produit une meilleure adheren-
ce de la matiere isolante avec davantage de proprietes isolantes
uniformes La matiere est alors durcie a la durete souhaitee par la
pulverisation a la flamme evitant ainsi tout traitement thermique
ulterieur du joint avec
la matiere isolante dans celui-ci.
Dans la figure 2, le joint 2 ayant une structure en nid d'abeilles
possedent des ouvertures ou espaces 13 disposees radialement et les
extremites externes de ces espaces ou cellules sont fermees par un
anneau 18 d'etancheite qui bs entourent Pour accomplir l'isolation
souhaitee de ce joint, une poudre isolante convenable ayant les
proprietes isolantes souhaitees est pulverisee
a la flamme dans les espaces ou cellules jusqu'a la profon-
deur souhaitee Dans le joint particulier montre, la dimension
cellulaire est de 1,5 a 9 mm et la hauteur du nid d'abeilles est de
2,54 mm La poudre est pulverisee a la flamme dans les cellules pour
obtenir une isolation
28 jusqu'a une profondeur de 1,27 + 0,5 mm dans la cellule.
Il sera compris que ces dimensions sont donnees dans un but purement
illustratif et la dimension des cellules ou
la profondeur d'isolation ne sont pas critiques pour l'in-
vention. La poudre preferee consiste en particules de bentonite qui
est normalement constituee de 70 % Si 02 et 20 % A 1203 en poids, et
ces particules sont enduites d'un melange de Ni Cr Al pour produire
une composition dans la poudre de chromium 1,5 a 6,5 %, alluminium 1,0
a 6,0 %, bentonite 18 a 24 %, le complement etant du nickel On doit
comprendre que toute poudre isolante capable d'etre appliquee par
pulverisation a la flamme peut etre utilisee
13723
-4- au lieu de cette poudre particuliere bien qu'il soit connu que
cette poudre particuliere produit un revetement isolant tres
satisfaisant Les joints sont de preference nettoyes avant la
pulverisation a la flamme pour garantir une bonne liaison avec la
matiere isolante et la poudre est alors pulverisee avec une
installation de pulverisation habituelle capable de produire la
densite de revetement souhaite. La poudre isolante peut etre
pulverisee, par exemple, au moyen d'un dispositif de- pulverisation a
la flamme 20 comprenant une buse 22 dechargeant une flamme 24 contre
le joint La poudre est appliquee au moyen d'un tube 26, delivreeau
travers de la buse pour penetrer dans la flamme et etre deposee sur le
joint La buse est deplacee
axialement par rapport au joint et parallelement a la surfa-
ce de celui-ci alors que l'element tourne,pour-deposer la matiere La
buse subit egalement un mouvement souhaitable
de va-et-vient axialement au-dela du joint pendant le mouve-
ment circonferentiel pour garantir un depot uniforme dans
toutes les cellules du joint Le depot habituel par pulveri-
sation a la flamme recouvre une surface relativement petite et
normalement n'est pas large assez pour remplir les cellu les sur la
totalite de la largeur du joint sans un mouvement axial La matiere
isolante 28 est appliquee seulement depuis
la base de la cellule jusqu'a la profondeur souhaitee.
On a trouve qu'en pulverisant a la flamme de la maniere decrite, il
n'y a pratiquement pas de poudre -isolante qui adhere au
Kparoislaterales du joint entre la matiere
isolante et l'extremite ouverte du joint.
Un moment critique lors du fonctionnement de la turbine estcelui de la
deceleration lorsque le gaz plus froid passe au-dessus du-joint et la
structure de support ayant pour effet que ces structures se
contractent plus rapidement que le rotor avec la possibilite de
contact
entre le joint et le bandage Cet arrangement particu-
lier d'isolation reduit le taux de contraction du joint A¦ pour eviter
que ce joint et le bandage ne viennent en contact Etant donne que les
tolerances du moteur sont imposees pour cette condition, l'utilisation
de la matiere -
isolante permet une reduction des tolerances de construc-
tion en ce point et le resultat est une meilleure performan-
ce du moteur grace a de fuites reduites au-dela du joint.
Bien entendu diverses modifications peuvent etre apportees par l'homme
de l'art aux procedes et joints qui viennent d'etre decrits uniquement
a titre d'exemples
non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.
-6-
Claims
_________________________________________________________________
Revendications:
1 -Procede de fabrication d'un joint pour une rangee de pales de
turbine comprenant l'etape de realiser un joint a structure en nid
d'abeilles dont les cellules sont sensiblement disposees radialement
caracterise en ce qu'on pulverise a la flamme une matiere isolante (
28) dans ces cellules ( 16) pour remplir au moins partiellement les
cellules ( 16) radialement vers l'interieur a partir des extremites
externes.
2 Procede selon la revendication 1, caracterise a ce qu'il comprend
l'etape de fermer l'extremite externe des cellules ( 16) au moyen d'un
anneau ( 18) qui les entoure avant la pulverisation a la flamme.
3 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend
l'etape d'utiliser comme matiere isolante ( 28) des particules
d'argile avec un revetement d'alliage.
4 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend
l'etape d'utiliser comme matiere isolante ( 28) a pulveriser a la
flamme une poudre dont les particules sont du Ni Cr Al/bentonite.
5 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que les
particules sont sous forme d'un noyau de bentonite avec un revetement
de Ni Cr Al sur celui-ci.
6 Joint de turbine pour une rangee depales de turbine caracterise en
ce qu'il comprend un anneau d'etan- cheite ( 2,4) a structure en nid
d'abeilles dans lequel les cellules ( 16) du nid d'abeilles s'etendent
radialement; un anneau ( 18) entourant et fermant les extremites
externes des cellules; et une matiere isolante positionnee dans ces i
cellules par pulverisation a la flamme d'une poudre isolante dans ces
cellules ( 16).
7 Joint de turbine selon la revendication 6, carac- terise en ce que
la matiere isolante ( 28) est a base d'argile combinee avec un alliage
metallique.
8 Joint de turbines selon la revendication 6, caracterise en ce que la
matiere qui est pulverisee a la A¦ flamme est sous forme de particules
ayant un noyau de bentonite et un revetement de Ni Cr Al. 7 -
9 Joint de turbine selon la revendication 6, caracterise en ce que la
matiere isolante ( 2)estd Ni Cr Al/ bentoni+e.
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