FR2924465A1 - Turbine a gaz comportant une roue a aubes du type a ailettes radiales et procede de fabrication des ailettes de ladite turbine. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une turbine à gaz comportant d'une part une roue à aubes (4) munie d'ailettes de type radiales et d'au moins un redresseur (5) et montée en rotation sur un arbre de transmission en prise avec une génératrice (2), ladite roue (4) s'étendant au droit d'une tuyère de diffusion (12), et d'autre part des moyens d'admission du gaz alimentant ladite tuyère de diffusion (12) de telle manière qu'un gaz soit amené dans la tuyère de diffusion afin d'entraîner en rotation la roue (4) à ailettes, lesdits moyens d'admission étant constitués d'un tuyau d'admission (10) et d'une vanne d'admission (11) comportant une soupape et un siège de vanne mobile, caractérisée en ce qu'au moins un des éléments mobiles etlou statiques de ladite turbine est obtenu dans un matériau réfractaire massique.Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication des ailettes de la roue à aubes et du redresseur de ladite turbine.

Description

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La présente invention concerne une turbine à gaz comportant d'une part une roue à aubes munie d'ailettes de type radiales et d'un redresseur et d'autre part une tuyère de diffusion afin d'entraîner en rotation la roue à ailettes. Un autre objet de l'invention concerne des procédés de fabrication des ailettes de la roue à aube de ladite turbine. Il est bien connu d'utiliser des vapeurs de gaz produites par différents procédés industriels afin de récupérer l'énergie de cette vapeur de gaz. Le procédé le plus courant consiste à utiliser la vapeur de gaz pour entraîner en rotation une génératrice produisant de l'électricité par exemple.

A cet effet, il est bien connu d'utiliser des machines tournantes communément appelées turbines à gaz et classiquement constituées d'une part d'une roue à aubes munie d'ailettes de type radiales et d'un redresseur et montée en rotation sur un arbre de transmission coopérant avec un réducteur en prise avec une génératrice, ladite roue s'étendant dans une tuyère de diffusion, et d'autre part de moyens d'admission du gaz alimentant ladite tuyère de diffusion de telle manière qu'un gaz soit amené dans la tuyère de diffusion afin d'entraîner en rotation la roue à ailettes, lesdits moyens d'admission étant constitués d'un tuyau d'admission et d'une vanne d'admission comportant généralement un pointeau mobile.

Les ailettes de roues à aubes comportent un bord d'attaque dirigé vers l'écoulement du gaz et un bord de fuite disposé vers l'arrière de la roue à aubes en considérant le sens de circulation du gaz. Le gaz utilisé pour entraîner en rotation la roue à aubes est souvent corrosif.

De ce fait, les ailettes des roues à aubes notamment sont soumises au voisinage des bords d'attaque des ailettes à une forte corrosion et érosion de la part du gaz. En effet, la vitesse périphérique des ailettes peut être supérieure à 400m/s de sorte que le contact des gouttelettes avec le bord d'attaque desdites ailettes peut conduire à un phénomène d'érosion éventuellement aggravé par un phénomène de corrosion, pour des gaz corrosifs, qui se traduit par une perte de métal des ailettes dans une partie voisine de leur bord d'attaque.

Cette érosion, et éventuellement cette corrosion, conduit dans le meilleur des cas à une diminution du rendement des turbines et dans le pire des cas à une rupture des ailettes rendant la turbine inutilisable. De plus, l'érosion des ailettes est généralement asymétrique de sorte que l'on observe régulièrement un déséquilibre de l'ensemble formant le rotor qui favorise la naissance de vibrations entraînant des sollicitations dangereuses sur ledit rotor. Ainsi, lorsque de telles vibrations apparaissent dans la turbine, on est obligé d'arrêter la turbine et, de ce fait, l'ensemble de l'installation industrielle comportant cette turbine, ce qui peut entraîner de lourdes pertes d'exploitation. Par ailleurs, il devient nécessaire de réparer ou de remplacer les ailettes de la roue à aubes de la turbine, ce qui peut être long et onéreux. Afin de limiter l'érosion des ailettes, il est bien connu de traiter thermiquement les ailettes de la roue à aubes. C'est le cas, par exemple, de la demande de brevet européen EP 1213 443 qui décrit un procédé de fabrication d'une turbine à gaz et plus particulièrement des ailettes de la roue à aubes. Le procédé consiste à appliquer une température de 840°C à l'ensemble du rotor et à appliquer une température inférieure sur les parties du rotor devant présenter une résistance plus importante. A cet effet, il est utilisé un four divisé en plusieurs régions afin d'appliquer différentes températures au rotor. Toutefois, l'efficacité d'un tel traitement thermique est limitée et il peut entraîner une déformation de la roue à aubes. Il est par ailleurs, bien connu de revêtir les ailettes d'un matériau pour limiter leur érosion. C'est le cas par exemple de la demande de brevet français FR 2 519 071 qui décrit une aube d'une machine à flux gazeux, notamment 3o d'une turbine à gaz, avec un revêtement protecteur en céramique de préférence en carbure de silicium et/ou en nitrure de silicium. Ce revêtement comporte par ailleurs avantageusement une des substances suivantes, à savoir du nitrure de titane, du carbure de titane, du carbure de bore ou du carbonitrure de titane. Ce type de revêtement, bien qu'améliorant la résistance à la corrosion et à l'érosion, ne présente pas une efficacité suffisante. En effet, compte tenu de la faible épaisseur du revêtement, de l'ordre de quelques microns, il est fréquent que ce revêtement se fissure par manque d'adhérence avec le métal des ailettes notamment. L'un des buts de l'invention est donc de remédier à tous ces inconvénients en proposant une turbine à gaz de conception simple et présentant une grande résistance à l'érosion et à la corrosion A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé une turbine à gaz comportant d'une part une roue à aubes munie d'ailettes de type radiales et d'au moins un redresseur et montée en rotation sur un arbre de transmission en prise avec une génératrice, ladite roue s'étendant au droit d'une tuyère de diffusion, et d'autre part des moyens d'admission du gaz alimentant ladite tuyère de diffusion de telle manière qu'un gaz soit amené dans la tuyère de diffusion afin d'entraîner en rotation la roue à ailettes, lesdits moyens d'admission étant constitués d'un tuyau d'admission et d'une vanne d'admission comportant une soupape et un siège de vanne mobile ; ladite turbine est remarquable en ce qu'au moins un des éléments mobiles et/ou statiques de ladite turbine est obtenu dans un matériau réfractaire massique. Les ailettes de la roue à aubes sont obtenues dans du carbonitrure de titane. Ledit carbonitrure de titane présente de préférence une densité comprise entre 4 et 8. Par ailleurs, au moins un des éléments statiques de ladite turbine est obtenue dans du carbure de tungstène. Le siège de la vanne d'admission est obtenu avantageusement dans du carbure de tungstène.

De plus, le redresseur comporte une pluralité d'ailettes obtenues dans du carbure de tungstène. Le carbure de tungstène présente la composition suivante : - carbure de tungstène compris entre 50 et 97% en poids -Cobalt compris entre 3 et 30% en poids - tantale et niobium compris entre 0,2 et 3% en poids - Nickel compris entre 3 et 30% en poids Le carbure de tungstène présente une densité comprise entre 3 et 16 et présente une dureté Vickers à 10 kg comprise entre 800 et 3000. La roue à aubes est constitué de deux disques, un premier disque comportant à sa périphérie deux couronnes annulaires aptes à maintenir radialement des grandes ailettes et un second disque de diamètre inférieur au premier disque, accolé au premier disque, et comportant à sa périphérie deux couronnes annulaires aptes à maintenir radialement des petites ailettes. Chaque ailette comporte une base apte à coopérer avec les couronnes annulaires des disques de la roue à aube, une partie profilée comprenant une face globalement concave et une face globalement convexe, et une extrémité libre constituée d'une pièce plate globalement carré ou rectangulaire s'étendant perpendiculairement à la partie profilée et formant avec les pièces plates des ailettes adjacentes de la roue à aube une couronne annulaire périphérique. Les ailettes du second disque, dites petites ailettes, présentent des dimensions inférieures aux ailettes du premier disque dites grandes ailettes.

Lesdites petites ailettes sont de préférence pleines et les grandes ailettes sont creuses. Les moyens d'admission sont constitués d'une vanne d'amission constituée d'une soupape se présentant sous la forme d'une tige cylindrique coulissant dans un guide concentrique et s'étendant dans un corps cylindrique fermé par une porte vanne qui reçoit un siège de vanne solidaire de l'extrémité de ladite soupape, ladite soupape et le guide étant obtenu dans un matériau présentant une dureté Vickers comprise entre 850 et 2250. Ledit siège est obtenu dans un matériau réfractaire massique tel que du carbure de tungstène.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une ailette d'une roue à aube d'une turbine à gaz à partir d'un moule présentant une matrice de forme correspondante remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes d'introduction d'une partie la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir partiellement, puis d'introduction du reste de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir complètement, puis de pressage de la matrice, et finalement d'extraction de l'ailette du moule.

L'étape de pressage de la matrice s'effectue en au moins deux étapes de pressage sur l'un des flancs de la matrice du moule, puis de pressage sur le flanc opposé de la matrice du moule. Le pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars et de préférence à une pression de 1500 bars.

Par ailleurs, 1/3 de la poudre de carbonitrure de titane est introduit dans la matrice du moule puis les 2/3 restant de la poudre de carbonitrure de titane est introduit dans la matrice pour la remplir. Ladite poudre de carbonitrure de titane présente une granulométrie comprise entre 0,7 et 3 pm.

Un dernier objet de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une ailette d'une roue à aube d'une turbine à gaz à partir d'un moule présentant une matrice de forme correspondante remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes d'introduction de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir, puis d'introduction d'un poinçon dans la matrice du moule, puis de pressage de la matrice, et finalement d'extraction de l'ailette du moule. L'étape de pressage de la matrice s'effectue au moins en deux étapes de pressage sur l'extrémité supérieure ou inférieure de la matrice du moule, puis de pressage sur l'extrémité opposée, i.e. sur l'extrémité inférieure ou supérieure, de la matrice du moule. Le pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars et de préférence à une pression de 1500 bars. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, de la turbine à gaz conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de la turbine à gaz conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe sagittale de la vanne d'admission des gaz de la turbine suivant l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective éclatée de la tuyère de diffusion de la turbine suivant l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective éclatée de la roue à aubes et du redresseur de la turbine à gaz suivant l'invention, - la figure 5 est une vue en perspective d'une grande ailette de la roue à aubes de la turbine conforme à l'invention, - la figure 6 est une vue en perspective d'une petite ailette du redresseur de la turbine conforme à l'invention, - la figure 7 est une vue en perspective d'une grande ailette en deux parties de la turbine conforme à l'invention, - la figure 8 est un tableau des différentes nuances du carbure de tungstène dans lequel sont obtenues les ailettes du redresseur de la turbine conforme à l'invention, - la figure 9 est une vue en perspective partielle du redresseur et de la tuyère de diffusion de la turbine conforme à l'invention. En référence à la figure 1, la turbine à gaz suivant l'invention est constituée d'un bâti 1 apte à recevoir une génératrice synchrone 2 muni de moyens d'accouplement 3, une roue à aubes 4 et un redresseur 5, la roue à aubes 4 étant montée libre en rotation sur deux paliers 6 solidaires dudit bâti 1. L'axe de la roue à aubes 4 est reliée à l'axe de la génératrice synchrone 2 par une boîte de vitesse 7 et un arbre d'accouplement 8 dont les extrémités sont respectivement solidaires de l'axe de sortie de la boîte de vitesse 7 et de l'axe de la génératrice synchrone 2. La turbine à gaz comporte par ailleurs des moyens d'admission 9 du gaz entraînant la roue à aubes 4. Ces moyens d'admission 9 sont constitués d'un tuyau d'admission 10 et d'une vanne d'admission 11 débouchant sur une tuyère de diffusion 12 afin de projeter un jet de gaz sur la roue à aubes 4. Ladite roue à aubes 4 est coiffée par un carter 13 communiquant avec un condenseur 14 qui évacue les gaz.

En référence à la figure 2, la vanne d'admission 11 est constituée d'une soupape se présentant sous la forme d'une tige cylindrique 15 coulissant dans un guide 16 concentrique et s'étendant dans un corps cylindrique 17 fermé par une porte vanne 18 qui reçoit un siège de vanne 19 solidaire de l'extrémité de ladite soupape 15. La soupape 15 est obtenue par exemple dans un matériau dur, dureté Vickers comprise entre 850 et 2250, ayant une composition correspondant à la nuance N657 détaillée dans le tableau représenté sur la figure 8 et le guide 16 est également obtenu dans un matériau dur, dureté Vickers comprise entre 850 et 2250, ayant une composition correspondant à la nuance C301, par exemple, détaillée dans le tableau représenté sur la figure 8. Les moyens d'actionnement sont constitués d'un bras de levier 20 articulé autour d'un axe et dont l'une des extrémités est solidarisée au corps 17 de la vanne 11 par un moyen de rappel 21 tel qu'un ressort par exemple.

Ainsi, le siège 19 est apte à être déplacé depuis une première position de fermeture dans laquelle ledit siège 19 ferme la porte vanne 18 jusqu'à une seconde position d'ouverture permettant le passage du gaz dans la tuyère de diffusion 12 dans laquelle ledit siège 19 s'étend au droit de ladite porte vanne 18.

Afin de limiter l'érosion et la corrosion du siège 19 de la vanne d'admission 11, ledit siège 19 est avantageusement obtenu dans un matériau réfractaire massique. On entend par matériau réfractaire massique le fait que le siège 19 est entièrement obtenu dans un matériau réfractaire. Ledit matériau réfractaire consiste de préférence dans du carbure de tungstène. Ce carbure de tungstène présente de préférence la composition suivante : - carbure de tungstène compris entre 50 et 97% en poids - Cobalt compris entre 3 et 30% en poids - tantale et niobium compris entre 0,2 et 3% en poids - Nickel compris entre 3 et 30% en poids En particulier, la composition du carbure de tungstène pauvre en cobalt pourra être suivant les compositions détaillées dans le tableau représenté sur la figure 8. De plus, ce matériau réfractaire présente de préférence une densité 5 comprise entre 3 et 16 et une dureté Vickers à 10 kg comprise entre 800 et 3000. Il va de soi que le matériau réfractaire peut consister dans d'autres nuances de carbonitrure de titane ou dans un autre matériau réfractaire sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par ailleurs, il est bien évident que 10 le matériau réfractaire peut consister dans de la céramique, du nitrure de silicium ou similaire sans pour autant sortir du cadre de l'invention. De plus, on notera que la vanne d'admission 11 suivant l'invention pourra être utilisé dans d'autres applications, autres que celle d'une turbine. Accessoirement, pour des turbines de petites dimensions, tout ou partie 15 des autres pièces de la vanne d'admission 11 pourront être obtenues dans du carbure de tungstène. En référence à la figure 3, la tuyère de diffusion 12 est constituée de manière bien connue en soi d'un porte tuyère 22, d'une bague de serrage 23, d'une tuyère 24 et d'une plaque de fermeture 25 de ladite tuyère 24, le porte 20 tuyère 22 et la bague de serrage 23 comportant un trou 26 apte à recevoir la tuyère 24 et la plaque de fermeture 25. La tuyère 24 est avantageusement obtenue dans un matériau réfractaire qui consiste de préférence dans du carbure de tungstène. Plus particulièrement, le carbure de tungstène présente de préférence la 25 composition suivante : - carbure de tungstène environ 96% en poids - Cobalt environ 3,2% en poids - Chrome environ 0,8% en poids Par ailleurs, en référence à la figure 4, la roue à aubes 4 est constituée 3o de manière bien connu en soi de deux disques 27 et respectivement 28 accolés, un premier disque 27 comportant à sa périphérie des couronnes annulaires 29 aptes à maintenir radialement des grandes ailettes 30 et un second disque 28, de diamètre inférieur au premier disque 27, et comportant à sa périphérie des couronnes annulaires 29 aptes à maintenir radialement des petites ailettes 31. En référence à la figure 5, les grandes ailettes 30 de la roue à aubes 4 comportent une base 32 apte à coopérer avec les couronnes annulaires 29 (figure 4), une partie profilée 33 comprenant une face globalement concave 34 et une face globalement convexe 35, et une extrémité libre constituée d'une pièce plate 36 globalement carrée ou rectangulaire s'étendant perpendiculairement à la partie profilée et formant avec les pièces plates 36 des ailettes 30 adjacentes de la roue à aubes 4 une couronne annulaire périphérique (figure 3). Chaque grande ailette 30 est avantageusement creuse afin de réduire son poids ainsi que la quantité de matière nécessaire à sa fabrication. Par ailleurs, lesdites ailettes 30 sont avantageusement obtenues dans un matériau réfractaire massique et de préférence dans du carbonitrure de titane. Le procédé de fabrication de ces grandes ailettes 30 creuses consistent en un procédé de frittage et comporte au moins les étapes d'introduction de la totalité de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule de forme correspondante à l'ailette 30 à fabriquer, ladite poudre de carbonitrure de titane présentant de préférence une granulométrie comprise entre 0,7 et 3 pm, puis d'introduction d'un poinçon dans ladite matrice du moule, le volume du poinçon correspondant au volume du creux de l'ailette 30, puis de pressage de la matrice et finalement d'extraction de l'ailette 30 du moule. L'étape de pressage comporte avantageusement une étape de pressage sur l'extrémité supérieure de la matrice du moule avec une force, telle que représentée sur la figure 5, puis dans une étape de pressage sur l'extrémité opposée, i.e. sur l'extrémité inférieure, avec une force. Chaque pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars et de préférence avec une pression d'environ 1500 bars.

On observera qu'un tel pressage permet d'obtenir une grande ailette 30 homogène, sans fissures et particulièrement résistante à l'érosion et à la corrosion. i0

Il est bien évident que l'étape de pressage pourra comporter une étape de pressage sur l'extrémité inférieure de la matrice du moule avec une force F2, telle que représentée sur la figure 5, puis dans une étape de pressage sur l'extrémité opposée, i.e. sur l'extrémité supérieure, avec une force FI, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En référence à la figure 6, les petites ailettes 31 de la roue à aubes 4 comportent de la même manière que précédemment une base 37 apte à coopérer avec les couronnes annulaires 24 (figure 4), une partie profilée 38 comprenant une face globalement concave 39 et une face globalement convexe 40, et une extrémité libre constituée d'une pièce plate 41 globalement carrée ou rectangulaire s'étendant perpendiculairement à la partie profilée 38 et formant avec les pièces plates 41 des ailettes 31 adjacentes de la roue à aubes 4 une couronne annulaire périphérique (figure 4) Par ailleurs, chaque petite ailette 31 est avantageusement pleine et est avantageusement obtenue dans un matériau réfractaire massique, de préférence dans du carbonitrure de titane. Le procédé de fabrication de ces petites ailettes creuses 31 consistent en un procédé de frittage et comporte au moins les étapes d'introduction de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule de forme correspondante à l'ailette 31 à fabriquer pour remplir la matrice que partiellement, ladite poudre de carbonitrure de titane présentant de préférence une granulométrie comprise entre 0,7 et 3 pm et une densité de l'ordre de 6, puis d'introduction du reste de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir, puis de pressage de la matrice et finalement d'extraction de l'ailette 31 du moule. De préférence, un tiers (1/3) de la quantité de poudre de la poudre de carbonitrure de titane introduit dans la matrice du moule puis les deux tiers restants (2/3) de la poudre de carbonitrure de titane sont introduits dans la matrice du moule pour la remplir. De la même manière que précédemment, l'étape de pressage s'effectue en deux temps et comporte avantageusement une étape de pressage sur l'un des flancs de la matrice du moule avec une force FI, telle que représentée sur la figure 6, puis dans une étape de pressage sur le flanc opposé de la matrice du moule avec une force F2. Chaque pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars et de préférence avec une pression d'environ 1500 bars.

On observera qu'un tel pressage permet d'obtenir une petite ailette 31 homogène, sans fissures et particulièrement résistante à l'érosion et à la corrosion. Selon une variante d'exécution des petites ou des grandes ailettes, en référence à la figure 7, les ailettes 30,31 de la roue à aubes 4 comportent de la même manière que précédemment une base 32,37 apte à coopérer avec les couronnes annulaires 29,24 (figure 4), une partie profilée 33,38 comprenant une face globalement concave 34,39 et une face globalement convexe 35,40, et une extrémité libre constituée d'une pièce plate 36,41 globalement carrée ou rectangulaire s'étendant perpendiculairement à la partie profilée 33,38 et formant avec les pièces plates 36,41 des ailettes 30,31 adjacentes de la roue à aubes 4 une couronne annulaire périphérique (figure 4). Ces ailettes 30,31 se distinguent par le fait qu'elles sont en deux parties. Une première partie est constituée de la base 32,37 et d'une tige profilée 44 comprenant une face concave et une face convexe, ladite base 32,37 et la tige profilée 44 étant obtenu dans de l'acier inoxydable. La seconde partie est constituée d'une pièce plate 36,41 globalement carrée ou rectangulaire, d'un élément profilé 33,38 comprenant une face globalement concave 34,39 et une face globalement convexe 35,40, et un évidement central 45 apte à recevoir la tige profilée 44 de la première partie.

Ladite pièce plate 36,41 globalement carrée ou rectangulaire et l'élément profilé 33,38 sont obtenus dans un matériau réfractaire et de préférence dans du carbonitrure de titane. Après introduction de la tige 44 de la première partie dans l'évidement central 45 de la seconde partie, cette dernière est solidarisée à la première partie par thermo-soudage, par un recuit par exemple, avec apport de cuivre ou tout autre matériau connu de l'homme du métier. On notera que la pièce plate 36,41 comprendra avantageusement un trou traversant, non représenté sur la figure 7, débouchant dans l'évidement central 45 afin de permettre l'évacuation des gaz générés lors du thermosoudage. En référence aux figures 1 et 9, la turbine comporte un redresseur 5 constitué d'une pluralité d'ailettes 42 solidaires d'une pièce curviligne 43 montée sur le bâti 1 de telle sorte que les ailettes 42 du redresseur 5 s'étendent entre les deux disques 27 et 28 de la roue à aube 4 au droit de la tuyère de diffusion 12. La pièce curviligne 43 est une section angulaire d'environ 60° d'une couronne annulaire comportant une gorge apte à recevoir la base des ailettes 42. Ces ailettes 42 présentent une forme et des dimensions similaires à celles de grandes ailettes 30 de la roue à aube 4 représentées sur la figure 5. Ces ailettes 42 du redresseur 5 sont avantageusement obtenues dans un matériau réfractaire massique et de préférence dans du carbure de tungstène.

Ce carbure de tungstène présente de préférence la composition suivante : -carbure de tungstène compris entre 50 et 97% en poids - Cobalt compris entre 3 et 30% en poids - tantale et niobium compris entre 0,2 et 3% en poids - Nickel compris entre 3 et 30% en poids En particulier, la composition du carbure de tungstène pauvre en cobalt pourra être suivant les compositions détaillées dans le tableau représenté sur la figure 8. De plus, ce carbure de tungstène présente de préférence une densité 25 comprise entre 3 et 16 et une dureté Vickers à 10 kg comprise entre 900 et 3000. Il va de soi que le carbure de tungstène peut consister dans d'autres nuances de carbonitrure de titane ou dans un autre matériau réfractaire sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 30 De plus, les ailettes 42 du redresseur seront obtenues selon un procédé globalement similaire au procédé de fabrication des grandes ailettes 30 de la roue à aubes 4.

Par ailleurs, on observera que l'utilisation de carbonitrure de titane pour les pièces en mouvement de la turbine et du carbure de tungstène pour les pièces statiques de la turbine permet une utilisation complète de la puissance du gaz sans risque d'usure prématurée.

L'utilisation de ces matériaux permet une construction plus simple que les turbines de l'art antérieur. Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention. Io

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Turbine à gaz comportant d'une part une roue à aubes (4) munie d'ailettes (30, 31) de type radiales et d'au moins un redresseur (5) et montée en rotation sur un arbre de transmission en prise avec une génératrice (2), ladite roue (4) s'étendant au droit d'une tuyère de diffusion (12), et d'autre part des moyens d'admission du gaz alimentant ladite tuyère de diffusion (12) de telle manière qu'un gaz soit amené dans la tuyère de diffusion (12) afin d'entraîner en rotation la roue (4) à ailettes (30, 31), lesdits moyens d'admission étant constitués d'un tuyau d'admission (10) et d'une vanne d'admission (11) comportant une soupape (15) et un siège de vanne (19) mobile, caractérisée en ce qu'au moins un des éléments mobiles et/ou statiques de ladite turbine est obtenu dans un matériau réfractaire massique.

2 - Turbine suivant la revendication précédente caractérisée en ce que les ailettes (30, 31) de la roue à aubes sont obtenues dans du carbonitrure de titane.

3 - Turbine suivant l'une la revendication 2 caractérisée en ce que le carbonitrure de titane présente une densité comprise entre 4 et 8.

4 - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'au moins un des éléments statiques de ladite turbine est obtenue dans du carbure de tungstène.

5 - Turbine suivant la revendication 4 caractérisée en ce qu'au moins le siège de la vanne d'admission (19) est obtenu dans du carbure de tungstène.

6 - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisée en ce que le redresseur (5) comporte une pluralité d'ailettes (42) obtenues dans du carbure de tungstène.

7 - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 5 ou 6 caractérisée en ce que le carbure de tungstène présente la composition suivante : - carbure de tungstène compris entre 50 et 97% en poids - Cobalt compris entre 3 et 30% en poids - tantale et niobium compris entre 0,2 et 3% en poids - Nickel compris entre 3 et 30% en poids

8 - Turbine suivant la revendication 7 caractérisée en ce que le carbure de tungstène présente une densité comprise entre 3 et 16.

9 - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 7 ou 8 caractérisée en ce que le carbure de tungstène présente une dureté Vickers à 10 kg comprise entre 800 et 3000. - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que la roue à aubes (4) est constitué de deux disques (27, 28), un premier disque (27) comportant à sa périphérie deux couronnes 10 annulaires (29) aptes à maintenir radialement des grandes ailettes (30) et un second disque (28) de diamètre inférieur au premier disque (27), accolé au premier disque (27), et comportant à sa périphérie deux couronnes annulaires (29) aptes à maintenir radialement des petites ailettes (31). 11 - Turbine suivant la revendication 10 caractérisée en ce que chaque ailette (30, 31) comporte une base (32, 37) apte à coopérer avec les couronnes annulaires (29) des disques (27, 28) de la roue à aube (4), une partie profilée (33, 38) comprenant une face globalement concave (34, 39) et une face globalement convexe (35, 40), et une extrémité libre constituée d'une pièce plate (36, 41) globalement carré ou rectangulaire s'étendant perpendiculairement à la partie profilée (33, 38) et formant avec les pièces plates (36, 41) des ailettes (30, 31) adjacentes de la roue à aube (4) une couronne annulaire périphérique. 12 -Turbine suivant l'une quelconque des revendications 10 ou 11 caractérisée en ce que les ailettes (31) du second disque (28), dites petites ailettes, présentent des dimensions inférieures aux ailettes (30) du premier disque (27) dites grandes ailettes. 13 - Turbine suivant la revendication 12 caractérisée en ce que les petites ailettes (31) sont pleines. 14 - Turbine suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13 30 caractérisée en ce que les grandes ailettes (30) sont creuses. 15 -Turbine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisée en ce que les moyens d'admission sont constitués d'une vanne d'admission (11) constituée d'une soupape se présentant sous la forme d'une tige cylindrique (15) coulissant dans un guide (16) concentrique et s'étendant dans un corps cylindrique (17) fermé par une porte vanne (18) qui reçoit un siège de vanne (19) solidaire de l'extrémité de ladite soupape (15), ladite soupape (15) et le guide (16) étant obtenus dans un matériau présentant une dureté Vickers comprise entre 850 et 2250. 16 - Turbine suivant la revendication 15 caractérisée en ce que ledit siège (19) est obtenu dans un matériau réfractaire massique. 17 - Turbine suivant la revendication 16 caractérisée en ce que ledit matériau réfractaire consiste dans du carbure de tungstène. 18 - Procédé de fabrication d'une ailette d'une roue à aube d'une turbine à gaz suivant la revendication 13 à partir d'un moule présentant une matrice de forme correspondante caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : -introduction d'une partie la poudre de carbonitrure de titane dans la 15 matrice du moule pour la remplir partiellement, - introduction du reste de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir complètement, - pressage de la matrice, - extraction de l'ailette du moule. 20 19 - Procédé suivant la revendication 18 caractérisé en ce que l'étape de pressage de la matrice s'effectue en au moins deux étapes de : - pressage sur l'un des flancs de la matrice du moule, puis -pressage sur le flanc opposé de la matrice du moule. 20 - Procédé suivant la revendication 19 caractérisé en ce que le 25 pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars. 21 - Procédé suivant la revendication 20 caractérisé en ce que le pressage s'effectue à une pression de 1500 bars. 22 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 18 à 21 caractérisé en ce que 1/3 de la poudre de carbonitrure de titane est introduit 30 dans la matrice du moule puis les 2/3 restant de la poudre de carbonitrure de titane est introduit dans la matrice pour la remplir. 23 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 21 à 22 caractérisé en ce que la poudre de carbonitrure de titane présente une granulométrie comprise entre 0,7 et 3 pm. 24 - Procédé de fabrication d'une ailette d'une roue à aube d'une turbine à gaz suivant la revendication 14 à partir d'un moule présentant une matrice de forme correspondante caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - introduction de la poudre de carbonitrure de titane dans la matrice du moule pour la remplir, - introduction d'un poinçon dans la matrice du moule, - pressage de la matrice, - extraction de l'ailette du moule. 25 - Procédé suivant la revendication 24 caractérisé en ce que l'étape de pressage de la matrice s'effectue au moins en deux étapes de : - pressage sur l'extrémité supérieure ou inférieure de la matrice du moule, puis - pressage sur l'extrémité opposée, i.e. sur l'extrémité inférieure ou supérieure, de la matrice du moule. 26 - Procédé suivant la revendication 25 caractérisé en ce que le pressage s'effectue à une pression comprise entre 1000 et 2000 bars. 27 - Procédé suivant la revendication 26 caractérisé en ce que le pressage s'effectue à une pression de 1500 bars.