Brevet FR2002702A1 — publié le 19691031

La présente invention concerne un dispositif de détente pour la poussée axiale d'une turbomachine à agent moteur gazeux comportant un piston de détente avec sJn cylindre, auquel une conduite amène l'agent de détente, dont la pression varie avec celle de l'agent moteur de la turbomachine. Dans les turbomachines, les forces qu'exerce l' agent moteur sur le rotor provoquent une poussée axiale, qui peut être mainsenue à une valeur limite dans les groupes de turbomacnines par l'intervention réciproque d'une turbine et-d'un compresseur. Cette poussée axiale peut être reçue par un palier de butée. On sait aussi équiper les arbres ae pistons de détente, soumis à la pression de l'agent moteur, qui est prélevé en un endroit approprié pour leur être amené par une conduite. Dans les machines les plus grosses, les turbines à gaz à circulation fortement chargée en particulier, la poussée axiale, encore à équilibrer, du rotor est cependant si forte, que les paliers de outée et les pistons de détente devaient avoir de trop grandes dimensions, ce qui était par trop défavorable quant à l'encombrement et aux résistances de frotzement. L'invention se pose le problème de rendre possible un dis- positif ae détente pour la poussée axiale n'exigeant qu'un espace limité et ne provoquant que des forces de frottement réduites. Ce problème est résolu par le dispositif de détente décrit pour commencer, par le fait qu'à la conduite allant au cylindre du piston de détente est incorporée une pompe portant cnaque fois la pression de l'agent de détente au-dessus de la pression de l'agent moteur de la turboinacnine, un système de commande mainte- nant la pression de l'agent de détente dans le cylindre dans un rapport prédéterininé avec la pression de l'agent mo@eur tant prevu. Selon un autre ode de réalisation de l'invention, pour pouvoir rendre étanche plus simplement la fente existant entre le piston de détente tournant et son cylindre fixe, on adopte un liquide comme agent de détente. En tant que tel, on peut utiliser avantageusement un liquide d'arrêt de la turbomachine, surtout si cet aient de détente est prélevé dans un réservoir, dans lequel est maintenue une pression, chaque fois proportionnelle à celle de l'agent moteur. Le système de commande déterminant la pression de ltagent de détente est avantageusement constitué par une soupape de décharge, disposée du c8té pression de la pompe, dont le piston est retenu dans le bas, constamment maintenue sous une pression chaque fois égale ou proportionnelle à la pression de l'agent moteur de la turbomachine. La surface agissa-nte du piston retenu dans le bas eut être prévue supérieure à la section de passage de la soupape de décharge, ou encore, le piston peut agir sur la soupasse par l'intermédiaire d'un levier à longueur de bras réglable. Dans ce dernier cas, il est possible de modifier le rapport prédéterminé entre la pression de l'agent de détente et la pression de l'agent moteur. La planche jointe représente un exemple de réalisation de l'invention, qui est décrit ci-après plus en détail. La figure unique est une coupe longitudinale axiale de l'extrémité d'un groupe de turbomachines. Ce groupe présente un carter 1, dans lequel est disposé un rotor 2. L'arbre 3 du rotor 2 porte la couronne 4 d'un palier de butée, qui glisse sur les anneaux 5 et 6, logés dans le carter 1. Des joints labyrinthes 7 et 8, ainsi qu'un coussinet radial 9, servant de dispositif étanche supplémentaire, assurent l'étancïéité entre la chambre de travail du carter J et le palier de butée A l'extrémité libre de l'arbre 3, le carter 1 forme un cylindre 10 pour l'agent de détente, tandis que le bout d'arbre 3 lui-même sert de piston de détente 11. Une conduite 12 amène l'agent de détente au cylindre 10.Suivant l'invention, incorporée dans la conduite 12, se trouve une pompe 13, qui porte l'agent de détente à une pression chaque fois supérieure à la pression de l'agent moteur de la turbomachine, un système de commande 14 étant prévu pour maintenir dans un rapport prédéterminé la pression de l'agent de détente dans le cylindre 10 et la pression de l'agent moteur. Les avantages obtenus par l'invention résident particuliè reent dans le fait qu'on peut donner au cylindre 10 et au piston de détente il des dimensions très réduites, ce qui, d'une tarot, diminue sensiblement l'espace nécessaire par rapport aux dispositifs de détente connus et, d'autre parut, abaisse forte ment Les forces de frottement résultant de la rotation relative du liston de détente par rapport au cylindre0 Bien que l'agent moteur de la turbomachine soit gazeux, on adopte comme agent de détente un liquide, à savoir le liquide d'arrêt servant à étanchéifier le coussinet 9.Pour ce liquide est prévu un réservoir 15, dans lequel est maintenue une pression claque fois proportionnelle à la pression de l'agent roteur de la turbomachine, un dispositif servant à cette fin est décrit en détail dans le texte du brevet français 1.125.782, demandé le 6 juin 1955 au nom de Aktiengesellschaft für Technische Studien. Une conduite 16 relie le cylindre de détente 10 à la sou- pape de décharge 17 du système de commande 14. Une conduite 18 raccorde le circuit de débordement de la soupape 17 à l'intérieur du réservoir 15. sa soupape de détente 17 présente un piston 19 qui est consitué comme un piston à membrane. Le côté de ce piston 19 opposé à celui de la soupape, c'est-à-dire, @'espace in terne 20 d'un cylindre à membrane, est relié au réservoir 15 par une conduite 21.La surface agissante du piston 19 est prévue dix fois plus grande que la section de passage de la soupape de décharge 17, de sorte que la pression dans le cylindre 1O est chaque fois le dixième de la pression qui règne dans le reservoir 15. Si l'on 'a as prévu le piston pour qu'il aisse directement sur la soupape de décharge, mais par l'intermédiaire d'un levier dont la longueur des bras est réglable, on eut faire varier à volonté le rapport entre la pression de l'agent de détente dans le cylindre 1G et la pression ae l'agent moteur de le turoomachine. Cette variation peut être utilisée pour mesurer la poussée axiale effective, en variant la pression de détente jusqu'à ce que le charge sur la couronne du taller de butée 4 -tasse de l'un à l'autre des anneaux ae palier 5 et 6. R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif de détente pour la poussée axiale d'une turbona- chine à agent moteur gazeux comportant un piston de détente et son cylindre, a-uquel est amené par une conduite un agent de dé- tente, dont la pression varie avec celle de l'agent moteur de la turbomachine, caractérisé en ce qu'est incorporée ns la conduite allant au cylind-e, une pompe portant la pression de l'a gent de détente à une valeur chaque fois supérieure à celle de la pression de l'agent moteur de la turbomachine, un système de co--cande étant prévu pour maintenir dans un rapport prédéterminé l~ pression de l'agent de détente dans le cylindre et la pression de l'agent rroteur. 20) Dispositif de détente suivant revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie un liquide comme agent de détente0 30) Dispositif de détente suivant revendication 2, caractérisé en ce que le liquide d'arrêt de la turbonacnine sert d'agent de détente0 40) Dispositif de détente suivant revendication 3, caractérisé en ce que la conduite d'amenée prt d'un réservoir de liquide d'arrêt, dans lequel est maintenue une pression proportionnelle chaque fois à la pression de l'agent moteur. 5o) Dispositif de détente suivant revendication 1, caractérisé en ce tue le système de commande présente, dispose du côté pression de la pompe, une soupape de décharge avec un piston soumis à une pression, chaque fois égale ou proportionnelle à la pression de l'agent moteur. 60) Dispositif de détente suivant revendication 5, caractérisé en ce que la surface active, effective du piston est plus grande que la section de passage de la soupape de décharge. 70) Dispositif de détente suivant revendication 5, caractérisé en ce que le piston agit par un levier de longueur de bras va Fiable sur la soupape de décharge.