TURBINES À GAZ

Turbine

Les turbines axiales sont réservées pour les machines de forte puissance, tandis que les turbines centripètes sont utilisées pour les puissances modestes et dans les cas où la température des gaz de travail est modérée du fait que ces machines ne sont pas refroidies et que les calories sont drainées vers l'axe, donc vers les paliers.

Chaque étage de turbine axiale comporte une rangée d'aubages fixes ou distributeur destiné à créer un moment cinétique et une roue mobile munie d'ailettes. La fonction de la roue mobile est d'annuler le moment cinétique incident, ce qui entraîne la création d'un couple sur l'arbre de la turbine. Les aubages de la roue mobile sont de deux types : soit à action, soit à réaction. Dans le premier cas, la pression reste sensiblement constante à la traversée de la roue mobile, et la déviation des aubages est importante. La poussée axiale sur l'arbre est alors faible. Cette configuration est réservée aux coupes de pied des ailettes mobiles. La seconde disposition, qui donne une baisse de pression dans la roue, se rencontre sur les coupes de tête des aubages. La poussée axiale sur le rotor est alors conséquente.

Dans le cas des turbines centripètes, le chemin pris par le fluide est sensiblement l'inverse de celui que prennent les gaz traversant un compresseur centrifuge. La veine d'entrée du gaz est soit axiale (configuration aéronautique) et comprise entre deux cylindres coaxiaux, soit perpendiculaire à l'axe de rotation, l'écoulement étant ensuite distribué dans un plan radial autour du mobile à l'aide d'une volute. Dans la partie radiale située en amont du mobile, on place parfois un distributeur à aubes fixes, dont la fonction est identique à celle des distributeurs axiaux.

Les mécanismes de transformation de l'énergie sont analogues à ceux qui sont décrits pour les machines axiales, à ceci près que la chute de pression dans les aubages de la roue mobile est due non seulement à l'accroissement de la vitesse relativement aux ailettes, mais aussi au rapprochement vers l'axe des nappes de courant de fluide (c'est l'effet centripète). Le disque supporte les aubes, qui sont calées radialement afin de minimiser les contraintes mécaniques dans le matériau. Pour la même raison, des lunules sont pratiquées à la périphérie du disque, entre les aubes. Comme dans le cas des roues axiales, le moment cinétique d'entrée est annulé dans la roue, afin de récupérer le couple correspondant sur l'arbre de la turbine. Dans le cas des turbines à gaz à énergie mécanique, un diffuseur axial ou radial d'échappement permet de minimiser l'énergie cinétique évacuée.