Brevet FR2000233A1 — publié le 19690905

La présente invention se rapports aux petites turbine à gaz et concerne plus spécialsient les turbines à gaz des systèmes au xiliaires destinés aux avions ou engins aériens analogues. Elle a pour but de créer un dispositif de démarrage perfectionné pour les turbines à gaz de ce type, fonctionnant avec une grande sécurité, iêie dans des conditions défavorables d'altitu~ de et d'attitude de l'avion. Siivant l'invention, ce dispositif de démarrage comprend une culasse destinée à une cartouche de monergol, la chambre de la ovulasse destinée à la cartouche pouvant conuniquer avec un collecteur de démarrage étudié de façon à diriger les gaz provenant de la cartouche dans des directions sensiblement tangentielles vers les aubes de la turbine, tandis qu'uns second passage de préférence plus étranglé s'étend à partir de cette chambre contenant la carteuche jusqu'à la chambre de coibustion prévue pour le fonotionneient norial de la turbine, de façon à assurer l'inflan- nation du carburant de la turbine à l'intérieur de cette chambre de coibustion dès que, sous l'effet de la rotation du rotor de turbine, une admission d'air est assurée dans la chambre de coi- bustion tandis que du carburant est injecté dans cette chambre0 De préférence, la direction dans laquelle agissent les gaz de la cartouche et les gaz provenant de la chambre de combustion sont complémentaires, les uns subissant un écoulement axial tandis que les autres subissent un écoulement radial, le collecteur de démarrage étant, dans le cas d'une turbine axiale, disposé de préférence de façon à s'étendre autour du rotor de la turbine, afin de diriger les gaz provenant de la cartouche vers les poin- tes des aubes de la turbines L'invention peut Stre appliquée avantageusement à une turbine i gas colportant un générateur de gaz, c'est-à-dire un rotor de turbine qui entrains un coipresseur pour l'aliventation en air de la chambre de combustion, et un second rotor dénoué "turbine de service1, qui est également alimenté 9 partir de la même chambre de combustion et qui fournit la puissance de sortie de la turbine, les deux rotors pouvant tourner à des vitesses differenw tes, le générateur de gaz étant étudié de façon à entraîner une poupe å carburant en vue de l'injection de carburant dans la chambre de conbustion. Dans ce cas, la culasse contenant la cartouche est associée au rotor de turbine du générateur de gaz, et ce dernier atteint une vitesse suffisante pour assurer l'alimentation en gaz de combustion de la chambre de coibustion, ainsi que l'injection de carburant dans cette chambre, en un laps de temps minimum. La description qui va suivre, faite en regard du dessin an nixe', donné à titre non limitatif et montrant un iode de réalisation de l'invention appliqué à un système auxiliaire à turbine à gaz du type fabriqué par la Société dennderesse et vendu sous la dénomination "Solent", comprenant un générateur de gaz et une turbine de service soumise à l'action des gaz de coibustion après leur passage à travers la turbine du générateur de gaz, perset- tra de mieux comprendre cette invention. La figure unique est une vue en coupe verticale de cette turbine à gaz. Sur le dessin, un carter 1 supporte extérieurement un oer- tain nombre d'appareils auxiliaires tels qu'une pompe hvirauli- que 2 et un générateur électrique 3, qui sont destinés à four- nir à un avion ou engin aérien équivalent de l'énergie hddrauli- que et de l'énergie électrique de secours. Ces deux appareils sont entraînés par l'arbre 4 d'une turbine de service libre comportant un rotor de turbine à débit axial 5 iuni d'aubes 6. Un second arbre 10 aligné axialement avec l'arbre 4 portant le rotor 5, supporte à son tour un second rotor 7 nuni d'aux bes 8 et faisant partie d'un générateur de gaz. Ce dernier cotez prend en outre un rotor de compresseur 9 muni d'aubes 9a, ce rotor de compresseur 9 étant relié par ce second arbre 10 an second rotor de turbine 7, le second arbre 10 entrainant également un système de pompe à carburant 11. Le générateur de gaz est étudié de façon à comprimer de l'air admis sur les aubes 9a par un orifice d'entrée 12, et un collecteur comportant des aubes de guidage 13 transfère l'air quittant le compresseur à une chambre de combustion annu- laire 14, qui renferme des injecteurs de carburant 16 et qui est, à sa sortie, équipée d'aubes de guidage 15 disposées de façon à orienter les gaz de combustion sous pression quittant la chambre 14 dans une direction présentant une composante axiale et une composante tangentielle importante, vers les aubes 8 du rotor 7 du générateur de gaz. Cet ensemble constitue un premier étage de détente. Les gaz quittant les aubes 8 se trouvent encore sous une pression appréciable et ils sont, dans un second étage de détente edirigés et soumis à une accélération dans un système a aubes de guidage 18, à partir duquel ils s'écoulent axialement à travers les aubes 6 du rotor 5 de la turbine de service, afin d'utiliser le reste de leur energie avant d'être envoyés dans ;me tuyère d'échappement 19. Il est prévu, à l'extérieur de la circonférence externe de la chambre de combustion 14, une culasse 20 destinée à une car touche de démarrage de petit diamètre, forée par un monergol solide, par exemple par de la cordite. Cette culasse est munie d'un dispositif d'allumage par percussion, qui est disposé eX face d'un percuteur 21 soumis à l'action d'un ressort. Ce percuteur est maintenu normalement dans sa position armée à l'écart du dispositif de percussion par un dispositif de déclenchement 22 qui peut store commandé à partir de la cabine de pilotage par un cible Bowden 23, afin de libérer le percuteur 21. La culasse 20 est reliée par un tube de sortie en acier inoxydable 24 à un collecteur ou carter distributeur 25 entourant le rotor de turbine 7 du générateur de gaze Ce carter 25 comporte des aubes de sortie 26 qui dirigent les gaz provenant de la culasse dans une direction présentant une composan- te radiale et une composante principale tangentielle, vers les aubes rr 8 du rotor 7 du générateur de gas ,ttin de produire un couple assurant l'accélération de ce rotor 7o Un second tube 27 en acier inoxydable de diamètre considérablement- plus petit que le tube 24 s'étend depuis l'intérieur de la culasse 20 jus- qu'en un point de la zone primaire de la chambre dé combustion 14 voisin du système d'injecteurs 16, de sorte que, dès que la vitesse du rotor 7 du générateur de gaz est suffisante pour envoyer du carburant dans les injecteurs 16 et pour fournir l'air de combustion nécessaire au moyen des aubes de compresseur 9a, les gaz chands provenant de la culasse et pénétrant par le conduit 27 provoquent l'inflammation du carburant injecté et permettent ainsi à la turbine de tourner sous l'effet de sa propre puissance après avoir atteint une vitesse d'entretien0 Même après l'inflammation du carburant injecté, l'accélération du générateur de gaz jusqu'à sa vitesse de travail normale est encore assurée par une alimentation continue en gaz provenant d'une cartouche et arrivant depuis la culasse 20 par le conduit 24, jusqu'à ce que la cordite ou matière équivalente qui se trouve dans la cartouche soit consommée, L'alimentation en carburant des injecteurs 16 est comman- dée par le système de commande d'alimentation ou de distribution normal du groupe auxiliaire qui, à condition que la cartouche soit choisie de telle sorte que le débit des gaz provenant de cette cartouche soit insuffisant en soi pour produire une con- dition de survitesse, va empêcher effectivement toute survitesse même si l'écoulement des gaz provenant de la cartouche se ports suit quand la vitesse de travail normale du générateur de gaz a dté atteinte. Des iodifications peuvent titre apportées aux modes de ré nation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICÂTIONS lo Turbine à gaz comportant un rotor muni d'aubes et une chambre de combustion destinée au fonctionnement normal de la turbine, utilisable plus spécialement dans un groupe auxiliaire d'avions ou d'engins aériens équivalents équipé d'un dispositif de démarrage, caractérisée en ce qu'elle comprend une culasse destinée à une cartouche de monergol, la chambre de la culasse contenant la cartouche pouvant communiquer avec un collecteur de démarrage étudié de façon à diriger les gaz provenant de la cartouche sensiblement dans des directions tangentielles vers les aubes de la turbine, tandis qu'un tecond passage s'étend entre la chambre contenant la cartouche et la chambre de combustion prévue pour le fonctionnement normal de la turbine. 2.- Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les directions d'action des gaz provenant de la car touche et dcs gaz provenant de la chambre de combustion sont con- plémentaires, les uns subissant un écoulement axial, tandis que les autres subissent un écoulement radial. 3.- Turbine à gaz axiale suivant la revendication 1 carac- térisée en ce que le collecteur de démarrage s'étend autour d'une partie au moins du rotor de la turbine, afin de diriger les gaz provenant de la cartouche dans un plan radial en direction des pointes ou extrémités libres des aubes de la turbine. 4. - Turbine à gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un générateur de gaz et une turbine de service, caractérisée en ce que le collecteur de démarrage est associé au rotor du générateur de gaz.