Brevet FR2097170A1 — publié le 19720303

La présente invention concerne une turbine à gaz dont les rotors sont montés sur un arbre fixe de façon à tourner en sens inverse, les uns par rapport aux autres, et présentent une série d'aubes de compression placées radialement vers l'intérieur 5 ainsi qu'une série d'aubes de turbine placées radialement vers l'extérieur, qui sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une chambre de combustion, les rotors de l'étage haute pression étant montés sur un arbre de sortie. Dans le cas d'une réalisation à plusieurs étages de telles 10 turbines à gaz ont pour avantage de présenter une construction simple. En effet, lorsque le compresseur et la turbine sont disposés séparément, il faut prévoir, suivant le nombre d'étages, un nombre correspondant d'arbres qui sont placés concentrique-ment les uns autour des autres ou indépendamment les uns des 15 autres. Cet inconvénient est supprimé dans le cas des turbines citées. En outre, ces turbines à gaz peuvent être construites d'une façon compacte. Dans une turbine connue du type cité (brevet allemand 1.085.718) le rotor monté sur le côté haute pression et relié à 20 un arbre de sortie présente à la fois un aubage de compression et un aubage de turbine. Le gaz quittant les aubes de compression de ce rotor passe, après avoir subi une élévation de température dans la chambre de combustion, à un état énergétique plus élevé dans les aubes de turbine du même rotor. Cette éner-25 gie ne peut pas être complètement exploitée par la rangée d'aubes de turbine des rotors montés sur l'arbre fixe de la turbine à gaz connue, de sorte que devant l'aube de turbine du côté de sortie du gaz il règne une pression plus élevée que devant l'aube de compression du même rotor. Il en résulte que des gaz 50 chauds passent du côté turbine vers le côté compresseur à travers les éléments d'étanchéité et que le rapport de compression se trouve réduit par chauffage de l'air comprimé. Il est en outre connu (brevet allemand 819.758) de comprimer préalablement 1'air amené à la rangée d'aubes de compres-55 sion. A cette fin, un manchon rotatif relié aux rotors est muni extérieurement d'un aubage. Cet aubage du manchon est relié à la rangée d'aubes de compression par l'intermédiaire d'un canal de transfert. Un tel dispositif est cependant coûteux et pose des problèmes d'étanchéité supplémentaires. 71 24250 2 2097170 En conséquence, la présente invention vise à obtenir avec des moyens simples un fonctionnement correct d'une turbine à gaz du type mentionné plus haut. Ce résultat est obtenu suivant la présente invention par le fait que les rotors de l'arbre de 5 sortie sont munis seulement d'une rangée d'aubes de turbine qui est reliée par des entretoises à l'arbre de sortie. Ces rotors reliés à l'arbre de sortie ne sont appelés qu'à fournir une puissance utile sans effectuer en supplément un travail de compression, comme c'est le cas pour la turbine à gaz connue. Les 10 entretoises prévues servent uniquement à guider l'air comprimé. Après avoir quitté ces rotors, le gaz s'écoule par les aubes de turbine des rotors restants à une pression plus faible mais à une température plus élevée que dans les aubes de compression des rotors correspondants. L'aubage de turbine des rotors de 15 l'arbre de sortie est réalisé de telle façon que devant le premier rotor du côté d'entrée du compresseur il règne au moins une pression égale à celle du côté de sortie de la turbine. En raison de sa construction la turbine à gaz suivant l'invention permet d'obtenir de manière simple -un refroidisse-20 ment des aubes de turbine. A cette fin, un ou plusieurs alésages passent à partir du côté haute pression de l'aube de compression à travers le pied de l'aube de turbine creuse pour aboutir à l'intérieur de celle-ci. Une partie du courant d'air relativement froid et fortement comprimé par rapport au gaz s'écoule 25 par ces alésages pour refroidir les aubes de turbine. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés. La fig. 1 représente une turbine à gaz suivant l'invention. 30 La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle d'un rotor. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig- 2. La turbine à gaz est constituée par les rotors 1 qui sont montés sur un arbre 2 solidaire du carter de façon à pouvoir 35 tourner les uns par rapport aux autres en sens opposé. Chaque rotor présente une aube de compression 3 placée radialement vers l'intérieur et une aube de turbine 4- placée radialement vers l'extérieur. Les deux aubes sont séparées l'une de l'autre par le pied annulaire 5 de l'aube de turbine 3. 71 24250 3 2097170 Aux rotors 1 succèdent un ou plusieurs rotors 6 montés fixes sur un arbre de sortie 7- Suivant l'invention ces rotors 6 ne sont équipés que d'une aube de turbine extérieure 8. Intérieurement par rapport à ces dernières ils portent des entre-5 toises 9 qui constituent la liaison avec l'arbre de sortie 7» Les entretoises 9 servent à guider l'air comprimé et ne fournissent aucun autre travail de compression. Les aubes de compression 3 des rotors 1 et les entretoises 9 des rotors 6 sont reliées aux rotors de sortie 8 et 4 par l'intermédiaire d'une 10 chambre de combustion 10. L'air s'introduit par l'entrée 11 dans la série d'aubes de compression 3 des rotors 1 où il est comprimé. Par l'intermédiaire des entretoises 9 il est dirigé dans la chambre de combustion 10 où il subit une élévation de température. Le gaz 15 chauffé cède aux rotors 6 une partie de son énergie qui est dirigée vers l'extérieur en tant que puissance utile. Le restant de l'énergie est dépensé dans les aubes de turbine 4- des rotors 1, les aubes 8 des rotors 6 étant réalisées de façon que le gaz à la sortie 12 présente la même pression qu'à l'entrée d'air 11. 20 Comne représenté à la fig. 2, le pied 5 de l'aube de tur bine 4 est muni d'alésages 13- Ceux-ci passent du côté haute pression dè l'aube de compression 3 à l'intérieur de l'aube de turbine 4. Une faible partie du courant d'air s'écoule à partir de l'aubage de compression à travers 15 alésage 15 dans 25 1'aubage de turbine afin de refroidir celui-ci. 71 24250 4 2097170 REVENDICATIONS 1 - Turbine à gaz dont les rotors sont montés sur un arbre fixe de façon à tourner mutuellement en sens inverse et présentent une série d'aubes de compression placées radilament vers 5 l'intérieur ainsi qu'une série d'aubes de turbine placées radialement vers l'extérieur, qui sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une chambre de combustion, les rotors de l'étage haute pression étant montés sur un arbre de sortie, caractérisée en ce que les rotors 6 de l'arbre de sortie 7 sont munis 10 seulement d'une rangée d'aubes de turbine 8 qui sont reliées à 1'arbre de sortie 7 par des entretoises 9» 2 - Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce que un ou plusieurs alésages 13 passent à partir du côté haute pression de l'aube de compression 3 a travers le pied 5 15 de l'aube de turbine creuse 4 pour aboutir à l'intérieur de celle-ci.