Brevet FR2050216A1 — publié le 19710402

La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux turbines a gaz , qui consistent essentiellement a récupérer l'énergie produite par la détente des gaz provenant de la chambre de combustion pour réchauffer un flux d'air annulaire,ou autre,aux fins de récupération d'énergie qui permet un prélèvement de force mecanique supplémentaire en libèrant totalement la turbine principale des servitudes internes, d'ou une angmentation de rendent global de ladite turbine a gaz. L'alimentation de la chambre de combustion en air comprimé est fournie par la poussée résiduelle des gaz brulés et de l'air réchauffé dans un échangeur par ces derniers. La disposition originale des organes et la fonction de ces derniers,qui font l'objet du présent brevet d'invention, permettent une moindre cons@@@ation de carburant pour un rapport puissance-poids,d'une part, en aug- mentant le rendement mécanique de la turbine,d'autre part ,ce rapport dépassant celui obtenu dans d'autres réalisation industrielles. D'autres caractéristiques originales et avantages apparaitront dans la description qui va suivre ainsi que dans les dessins annéxés donnés uniquement a titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annéxés: La FIGURE UNIQUE I, représente schématiquement et en coupe,une turbine a gaz munie des perfectionnements qui font l'objet du présent. En se référant a la FIGURE I, on peut voir l'enveloppe calorifugée I - qui contient axialement une turbine a ailettes 4 - ,qui est chargée de faire circuler l'air de refroidissent aspiré dans l'espace annulaire I7- d'un deuième compresseur 5 - également a ailettes qui alimente al chambre de combustion I8 -,on remarquera que le co@ presseur 5 - et la turbine 4 - sont c- lés eur l'arbre I2 - concentrique a l'arbre 5 - et sont mécaniquement solidaires. La chambre de combustion 18 - contient les gicleurs a combustibles 13 - ,les gaz produits alimentent la turbine cylindrique principale 2 -,calée sur l'arbre 3, on peut ensuite remarquer une troisih e turbine a ailettes radiales 6 - Placée a la sortie du mélange gaz-air réchauffé, cette turbine a ailettes 6 - est reliée mécaniquement a l'arbre de transmission 9 - par l'organe 8 - ,a l'autre extrémité de l'arbre 9 - ,l'organe mécanique 10 - ,relié macaniquement a l'arbre creux 12 - permettra la transmission de la force produite par 6 - aux turbines de compression d'air 4 - et 5 t Le fonctionnement de la turbine perfectionnée faisant l'objet du présent est le suivant:: Un compresseur d'air a ailettes 5 - alimente la chambre de combustion 18 -,munie des gicleurs a combustible 13 -,les gaz formés passent dans les aubes périphériques de la turbine principale 2 - an fournissant une force directement utilisable a l'extrémité de l'arbre 3 -,qui lui est solidai pe, les gai, enpartie détendus passent dans les flux matérialisés psr les flè- ches 15 - et arrivent dans l'échangeur de chaleur (ou de calories) 14 -, oet échangeur 14 - est clisonné et est également paroouru par un flux d'air matérialisé par les flèches 16 -,il est bien entendu que ce dernier ne se mélange pas qux gaz brulés issus de la turbine principale 2 -,il s'opère donc un échange de calories entre les gai brulés I5 - et la veine d'air annulaire 16 - ,oe qui a pour résultat de dilater l'air frais 16 -,les gaz brulés perdent donc une par tie de leur chaleur au profit de la veine d'air de refroidissement I6 nergie tétale est récupérée par la turbine a ailettes 6 - appelés turbine de récupération ,la totalité du travail fourni par la turbine principile 2 - est donc entièrement utilisable en bout d'arbre moteur 3 - tandis que la force nécessaire a la compression de l'air pour l'alimentation de la chambre de combustion 18 - et l'alimentation en air de refroidissement périphérique ne sont prélevés que sur la force produite par la turbine de récupération 6 - qui est reliée mécaniquement aux turbines de compression 4 - et 5 - ,par les organes de transmission 8 - ,9 - ,IO - et II Anisi la récupération d'énergie est très suffisante pour entrainer les deux compresseurs d'air d'alimentation de la chambre de combustion d'une part ,et le compresseur d'air de refroidissement,d'autre part, sans rien prélever sur la force produite Par la turbine principal qui fournit alors la totalité du travail produit par elle-mème. Le rendement de la turbine qui vient d'ètre décrite est très élevé en regard d'autres réalisations ,car ,commne il a été exposé dans la descrip tion, les forces auxiliaires destinées aux servitudes internes de la turbine ne sont pas prélevées sur la quantité de travail fourni par la turbine principale, L'invention n'est pas limitée a l'exemple de réalisation re présenté et décrit dans le présent et auquel sont simultanément appliqués tous les perfectionnements définis plus haut; Ces perfectionnements sont applicables séparément et en combinaison aa dispositifs du genre turbines z gai sans sortir du cadre du présent. R E V E N D I C A T I O N S . Perfectionnement aux turbines a gaz qui consistent en un prélè vement d'énergie thermique de récupération de détente d'air réchauffé dans un échangeur de calories et de gaz d'échappement,dans le but d'actionner les compresseurs primaires d'alimentation d'une chambre de combustion,sans prélever d'énergie et de travail sur la turbine principale, dont la force produite peut-ètre intégralement utilisée dont les caractéristiques prises séparément ou en combinaison sont les suivantes: I - La turbine principale est cylindrique a pales périphériques. 2 - La turbine principale est mécaniquement indépendante des autres. 5 - La prise de foroe se fait directent sur l'arbre de la tur- bine principale. 4 - La force nécessaire a la compression de l'air primaire est directement prélevée sur la turbine de récupération. 5 - Les gaz d'échappement de la turbine primaire ne se mélangent pas a la veine d'air de refroidissement mais ils cèdant une partie de leurs calories au préoédent a travers un échangeur de température (ou de calories). 6 - La turbine de récupération transmet son mouvement aux turbines de compression d'air par un couplage mécanique indépendant de la turbine principale.