Brevet FR2100719A1 — publié le 19720324

L'invention concerne une turbine à gaz, en particulier pour véhicules, comportant un compresseur à basse pression, un compresseur à haute pression, un échangeur de chaleur, une chambre de combustion, une turbine de compression et une turbine de travail avec le réducteur correspondant. Dans les turbines à gaz connues, tout les groupes cités sont alignés axialement l'un derrière l'autre dans une direction. Par suite, ces turbines à gaz présentent un grand encombrement de sorte que leur installation sur des véhicules cause des difficultés, ne serait-ce que pour cette raison. En outre, on éprouve des difficultés à aligner exactement tous les groupes les uns par rapport aux autres et à assurer un bon centrage de toutes les pièces. Le graissage, qui doit s'effectuer en de nombreux points éloignés les uns des autres, cause aussi des difficultés notables. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et de fournir une turbine à gaz du genre précité qui se distingue surtout par une construction très ramassée de sorte qu'elle convient particulièrement aux véhicules. L'invention réside dans le fait que les groupes sont divisés en au moins deux sections placées côte à côte et dont les axes sont parallèles et que l'échangeur de chaleur est disposé de telle sorte que le ou les tuyaux d'amenée sont parallèles aux axes des sections tandis que-les matrices sont dirigées à peu près parallèlement au plan défini par les axes des groupes. On obtient ainsi une Turbine à gaz extrêmement ramassée dans laquelle l'échangeur de chaleur n'entraîne pas non plus d'augmentation superflue du volume. Dans certains modes d'éxecution, il peut être avantageux quele ou Jês tuyaux d'amenée soient disposés au milieu, au dessus des groupes, et que les matrices recouvrent les groupes à la façon d'un toit. On peut ainsi obtenir l'avantage que les gaz d'échappement émis par la turbine de travail ez la turbine de compression peuvent s'échapper vers le haut, i'outefois, on obtient un mode d'exécution particulièrement avantageux de 1'invention si de chaque côté des groupes superposés est disposé un tuyau d'amenée muni d'une matrice, ceux-ci étant reliés 71 20167 2 2100719 entre eux par des tuyaux disposés sur le côté frontal de la machine motrice. Dans ce mode d'exécution, on peut rendre aussi courts quepossible les conduits partant de l'échangeur de chaleur et menant à celui-ci de sorte que les pertes de 5 chaleur peuvent rester très r duites. Il est particulièrement avantageux que les tuyaux d'amenée soient situés approximativement à mi-hauteur et présentent des matrices dirigées vers le haut et vers le bas. De façon particulièrement avantageuse, les échappe-10 ments de la turbine de compression et de la turbine de travail, qui peuvent être reliées en série et en parallèle, peuvent être raccordés à l'échangeur de chaleur par des conduits latéraux d'amenée qui s'étendent sur toute la hauteur et sur toute la largeur des matrices. Par suite, les gaz d'échappement cnauds 15 peuvent être amenés à l'échangeur de chaleur par un parcours très court de sorte qu'il ne se produit gère de pertes de chaleur notables. Avantageusement aussi, la chambre de combustion est disposée sur un axe avec la turbine de compression et la turbine 20 de travail, à peu près entre les tuyaux d'amenée de l'échangeur de chaleur, et est alimentée des deux côtés. Un node d'exécution de l'invention est représenté à titre d'exemple par les dessins sur lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale de l'échan-25 geur de chaleur d'une turbine à gaz selon l'invention, et résulte de la juxtaposition de plusieurs coupes partielles, et - la figure 2 est une coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur et d'une partie des groupes de turbine de la figure 1, suivant la ligne II-II. 30 la turbine à gaz représentée par les dessins comprend un compresseur axial à basse pression 1, un compresseur radial à haute pression 2, un échangeur de chaleur 3, une chambre de combustion 4, une turbine de compression 5 et une turbine de travail 6 à laquelle fait suite un réducteur non représenté. 35 Dans cette turbine à gaz, les deux compresseurs 1 et 2 sont disposés sur un axe commun 7 tandis que la chambre de- combustion 4, la turbine de compression 5 et la turbine de travail 6 sont 1 20167 3 2100719 disposées sur un deuxième axe 8 placé en dessous. Outre la diminution des difficultés de fabrication, d'usinage et de montage, on obtient l'avantage d'une construction extrêmement ramassée de la turbine à gaz. Pour éviter d'accroître l'encombrement du fait de l'échangeur de chaleur nécessaire 3* l'échangeur de chaleur est disposé de telle sorte que les deux tuyaux d'amenée 9 soient parallèles aux axes des groupes tandis que les matrices 10 sont approximativement parallèles au plan formé par les axes 7 et 8 des groupes. Par suite, l'échangeur de chaleur 3 ne dépasse le contour de la turbine à gaz, défini par les turbo-éléments, que dans une direction, celle de la largeur. Sur la figure 1, dans le quart inférieur gauche, la coupe A-A de la figure 2 est représentée par l'échappement 11 de la turbine de travail 6 qui est raccordé latéralement à l'échangeur de chaleur 3 par un conduit d'amenée 12 qui s'étend sur toute la hauteur et toute la largeur des deux matrices superposées 10. En bas à droite de la figure 1, la coupe B-B de la figure 2 est représentée par l'échappement 13 de la turbine de compression qui, lorsque la turbine à gaz fonctionne en parallèle, débouche dans le même conduit d'amenée 12 qui mène à l'échangeur de chaleur 3. En haut à gauche, la figure 1 montre une coupe de l'échappement 14 du compresseur à haute pression 2 de la turbine à gaz dont la volute est reliée par un tuyau 15 au tuyau d'amenée de l'échangeur de chaleur 3. Pour chacun des tuyaux d'amenée disposés de part et d'autre à peu près à mi-hauteur, on a prévu un tuyau 15 au départ de la volute. En lait à droite, la figure 1 est une coupe de l'échappement du compresseur axial à basse pression 1 dont les canaux de sortie 16 mènent également aux deux tuyaux d'amenée 9. La coupe longitudinale de la figure 2 montre à quel point les matrices 10 et les tuyaux d'amenée 9 sont disposés près de la turbine de compression 5 et de la turbine de travail 6, sur le côté, et à quel point les pareours d'amenée nécessaires aux gaz chauds sont courts. Comme le montre en outre la figure 2, en amont de la turbine de compression 5 est prévue une chambre de combustion 4 qui est disposée sur le même 71 20167 4 2100719 axe 8 que la turbine de compression 5 et la turbine de travail 6. L'air est amené de deux côtés à la chambre de combustion 4» par les deux tuyaux d'amenée 17 situés approximativement à la même hauteur. 5 Sur la figure 2, on peut encore voir un élément de commutation 18 qui peut relier en parallèle ou en série la turbine de compression 5 et la turbine de travail 6. Dans le fonctionnement en parallèle, la turbine de compression 5 est séparée de la turbine de travail 6 tandis que son conduit 10 d'échappement 13 est ouvert de sorte qu'elle transmet directement le gaz d'échappement à l'échangeur de chaleur 3. En même temps, la turbine de travail 6 est reliée par l'élément de commutation 18 à une admission secondaire 19 de la chambre de combustion 4, de sorte que la turbine de travail 6 est elle 15 aussi alimentée directement par le gaz venant de la chambre de combustion 4. Dans la position représentée de l'élément de commutation 18, la turbine de compression 5 et la turbine de travail 6 sont en série. Cela signifie que l'admission secondaire 19 20 est fermée et que le gaz qui s'échappe de la chambre de combustion 4 traverse tout d'abord la turbine de compression 5, puis la turbine de travail 6, et qu'enfin il est amené à l'échangeur de chaleur 3. Outre l'admission secondaire 19, le conduit d'échappement 13 de la turbine de compression 5 est aussi fermé. 25 Au lieu de la disposition de l'échangeur de chaleur telle qu'elle est indiquée dans l'exemple d'exécution, on peut aussi disposer les tuyaux d'amenée 9 au milieu et au-dessus des groupes de turbine, et faire en sorte que les matrices 10 recouvrent les groupes de turbine à la façon d'un toit. Ce mode 30 d'exécution également permet une construction peu encombrante. 20167 5 2100719 BEVEHDIOATIONS ïurbine à gaz, en particulier pour véhicules, comportant un compresseur à basse pression, un compresseur à haute pression, un échangeur .de chaleur, une chambre de combustion, une turbine de compression et une turbine de travail avec le réducteur correspondant, turbine caractérisée par le fait que ses divers groupes constitutifs sont divisés en au moins deux sections placées côte à côte et dont les axes sont parallèles, et que l'échangeur de chaleur est disposé de telle sorte que le ou les tuyaux d'amenée soient parallèles aux axes des sections tandis que les matrices sont dirigées à peu près parallèlement au plan défini par les axes des ^'groupes. ïurbine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ou les tuyaux d'amenée sont disposés au milieu et au-dessus des groupes et que les matrices recouvrent les groupes à la façon d'un toit. ïurbine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que de chaque côté des groupes superposés est disposé un tuyau d'amenée associé à une matrice, ceux-ci étant reliés entre eux par des tuyaux disposés sur le côté frontal de la machine motrice. ïurbine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les tuyaux d'amenée sont situés approximativement à mi-hauteur et sont associés à des matrices dirigées vers le haut et vers le bas. Turbine selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée par le fait que les échappements de la turbine de compression et de la turbine de travail qui peuvent être reliées en série et en parallèle sont raccordés à l'échangeur de chaleur par des conduits latéraux d'amenée qui s'étendent sur toute la hauteur et sur toute la largeur des matrices. ïurbine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la chambre de combustion est disposée sur 71 20167 6 2100719 un axe avec la turbine de compression et "la turbine de travail, à peu près entre les tuyaux d'amenée de l'échangeur de chaleur, et est alimentée de deux côtés. 7. Turbine selon la revendication 5, caractérisée par le fait 5 que les conduits latéraux d'amenée sont raccordés à l'é chappement de la turbine de compression et à l'échappement de la turbine de travail.