Brevet FR2070846A1 — publié le 19710917

i 2070846 L'invention concerne des soufflantes destinées à servir dans des moteurs à turbine à gaz du type à dérivation à soufflante canalisée, ainsi que des moteurs à turbine à gaz de ce type. 5 Selon un aspect de l'invention, un ensemble de souf flante destiné à être fixé à l'avant d'un ensemble principal de moteur à turbine à gaz pour former un moteur du type à dérivation à soufflante canalisée est construit sous la forme d'un ensemble unitaire que l'on peut adapter et retirer sous 10 cette forme, et comprend une portion non rotative comprenant un canal de dérivation, et un sous—ensemble rotatif supporté flana des paliers de la portion non rotative et comprenant une structure de moyeu et un aub&ge de soufflante disposés et supportés de manière à pouvoir tourner à l'intérieur du canal non rotatif 15 de dérivation. Ainsi, l'inVention fournit un ensemble de soufflante comprenant le canal non rotatif, qui peut être détaclié et rattaché d'un seul bloc, facilitant ainsi la fabrication et l'entretien d'un moteur à dérivation. L'ensemble peut aussi être 20 conçu pour être fixé à tin moteur existant du type sans dérivation, de manière à convertir le moteur en un moteur du type à dérivation. L'aubage de soufflante est de préférence disposé en un seul étage et à pas variable, le pas étant réglable sous la 25 dépendance d'un servomécanisme logé, au moins en partie, à l'intérieur de la structure de moyeu. Dans des modes d'exécution préférés, le canal de dérivation est supporté par un corps principal de la portion non rotative de l'ensemble par l'intermédiaire d'une couronne d'aubes de stator disposée en aval de 50 l'aubage de soufflante, ce corps principal étant conçu pour être boulonné à l'avant de l'ensemble principal de moteur et supportant aussi le sous-ensemble rotatif.De préférence, un capot de moyeu ou casserole est prévu pour enfermer la partie antérieure de la structure de moyeu et fait partie du sous-ensemble rotatif. 55 Si on le désire, la souffiante peut être du type à gradins superposés, un gradin intérieur d'aubage étant conçu pour alimenter le compresseur du moteur et -un gradin extérieur alimentant le canal de dérivation. La partie non rotative de l'ensemble peut comprendre une structure de partage disposée en 40 aval de l'aubage de soufflante et qui sépare les courants d'air 70 44733 2 2070846 venant de gradins séparés. Cette structure peut définir, quand l'ensemble est adapté, une portion d'entrée de l'admission du moteur qui mène au compresseur du moteur, et une couronne d'aubes fixes de stator peut être fixée dans cetJe portion d'entrée. 5 Quand l'aubage est à pas variable,/'est de préférence à pas réversible et l'angle de pas est avantageusement variable de manière à donner un pas positif, un pas nul ou approximativement nul, un pas négatif et une position en drapeau pour assurer un réglage complet de l'écoulement de l'air le long du canal. Avec 10 un aubage de type à gradins superposés, le pas du gradin extérieur peut être variable de cette manière, le gradin intérieur étant à pas fixe. Dans des modes d'exécution préférés, on utilise un moteur de variation de pas du type à palette, comportant deux organes de sortie sous la forme de roues coniques de grand 15 diamètre qui tournent dans des sens respectivement opposés autour de l'axe de rotation de la soufflante et qui coopèrent respectivement avec des côtés opposés de petits pignons coniques fixés aux extrémités de pied des aubes individuelles de soufflante. Ii'ensemble de soufflante peut être conçu pour être bou-20 lonné à l'ensemble principal de moteur, de façon que l'entraînement de la soufflante soit assuré soit par l'arbre du moteur, soit par une boîte d'engrenages réducteurs incorporée dans l'ensemble de moteur. Toutefois, et particulièrement quand l'ensemble de soufflante est conçu pour la conversion d'un moteur exis-25 tant, le corps principal non rotatif de l'ensemble de soufflante peut loger un train réducteur qui entraîne la soufflante et est entraîné par le moteur. Ce train réducteur peut aussi assurer l'entraînement d'accessoires du moteur. Selon un autre aspect de l'invention, un moteur à turbi-30 ne à gaz du type à dérivation à soufflante canalisée présente un ensemble de soufflante monté à l'avant, qui peut être détaché sous forme de bloc complet, et qui comprend un sous-ensemble rotatif incluant un aubage et un moyeu de soufflante et une partie non rotative par laquelle l'ensemble complet est monté et qui 35 comprend une portion fixe de canal entourant l'aubage^souffiante. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui res-sortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie 40 de ladite invention. Trois ensembles de soufflante selon l'invention sont re 70 44733 3 2070846 présentés par les dessins et seront décrits ci-après à titre d'exemple. Les ensembles sont représentés fixés aux extrémités antérieures d'ensembles principaux de moteurs à turbine à gaz, de manière à former dans chaque cas un moteur à turbine à gaz du type 5 à dérivation à soufflante canalisée, également selon l'invention. Sur les dessins : la figure 1 est une vue en coupe axiale de l'un des ensembles, où l'on a représenté seulement la portion immédiatement adjacente de l'ensemble de moteur auquel il est fixé ; 10 la figure 2 est une vue de face de l'ensemble représen té à la figure 1, la moitié gauehe de cette figure étant représentée partiellement en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, mais 15 montrant un autre des.ensembles de soufflante ; et la figure 4 montre, principalement en coupe axiale, la moitié du troisième ensemble de soufflante. Dans chacun des modes d'exécution représentés, l'ensemble de soufflante A peut être rattaché d'un bloc à l'ensemble 20 principal de moteur B et peut en être détaché d'un bloc. A des fins de clarté, les ensembles de soufflante sont indiqués en trait plein sur les dessins et les portions adjacentes des ensembles principaux de moteur sont-indiquées en trait mixte. L'ensemble de soufflante de chaque disposition comprend une portion non rotati-25 ve comportant un corps principal 10 qui définit une interface, identifiée par la ligne C sur les dessins, par laquelle l'ensemble A est boulonné à l'extrémité antérieure de l'ensemble principal de moteur B. Un sous-ensemble rotatif comprenant une structure de moyeu 11 et un aubage 12 de soufflante est supporté dans des 30 paliers antifriction espacés 29 faisant partie du corps principal non rotatif 10. L'aubage 12 est à pas variable et réversible de manière à engendrer un courant d'air inverse le long d'un canal de dérivation non rotatif 13 à Intérieur duquel la soufflante est supportée de manière à pouvoir tourner. Le canal de dérivation 13j> 35 qui fait partie de la portion non rotative de 1 ' ensemble de soufflante A, est supporté par le corps principal 10 par l'intermédiaire d'une couronne d'aubes de stator 14 disposée en aval de •l'aubage de soufflante 12. Le pas de l'aubage de souffiante 12 peut être réglé^ 40 sous la commande d'un servomécanisme comprenant un moteur- 15 à palettes multiples à double effet disposé à l'intérieur de la structure de moyeu 11. Des palettes coopérantes 16 et 17 (voir figure 2), faisant partie du moteur 15» sont fixées respective 70 44733 4 2070846 ment à des roues coniques de sortie 18 et 19 qui tournent en sens opposés autour de l'axe de rotation S de la soufflante. Chacune des multiples aubes de soufflante à pas réglable 12 présente un pignon conique relativement petit 20 fixé à son 5 extrémité de pied, les dents coniques 22 et 23 des roues 18 et 19 engrenant respeetivement avec chaque pignon 20, sur des côtés antérieur et postérieur diamétralement opposés de celui-ci. Ainsi, toutes les aubes 12 sont réglables à l'unisson, un couple équilibré étant appliqué aux pieds des aubes par le moteur à 10 palettes 15. Une servo-valve de correspondance (non représentée) commandant le pas des pales est disposée coaxialement au moteur de variation de pas 15 et à 1'intérieur de celui-ci. Cette servo-valve n'est pas représentée car elle peut être de type connu 15 par exemple reliée à un organe de réglage de pas dirigé vers l'arrière qui sort de l'ensemble de soufflante A par le centre et qui est disposé en vue d'un réglage esrbérieur du pas à distance . Ou encore, la servo-valve peut être commandée par une pression hydraulique canalisée par un canal de commande disposé au 20 centre de l'ensemble, une liaison de réaction étant prévue qui part de la servo-valve et retourne aux moyens de commande fournissant la pression hydraulique de commande. Selon une autre variante, l'aubage peut être sous la dépendance d'un régulateur, auquel cas la pression hydraulique de commande du régulateur 25 est amenée à la soupape de commande à l'intérieur du moyeu 11. Un capot de moyeu ou casserole 24 qui fait partie du sous-ènsemble rotatif enferme 1 * extrémité antérieure de la structure de moyeu 11, et un anneau de sécurité 25 incorporé au canal 13 et indiqué sur la figure 1 entoure les têtes des aubes 30 de soufflante 12. Cela protège la structure de canal en cas de rupture d'aube. Dans le mode d'exécution, représenté aux figures 1 et 2, la structure de moyeu de soufflante 11 supporte un aubage 12 à une seule hauteur ou "gradin" qui alimente à la fois le com-35 presseur (non représenté) du moteur et le canal de dérivation 13» Le corps principal non rotatif 10 de l'ensemble A. est boulonné à l'avant de l'enveloppe 26 du moteur immédiatement en avant de l'admission 27 du compresseur du moteur. Une portion creuse centrale 28 de la structure de moyeu, qui se dirige 40 vers l'arrière par rapport à l'aubage de soufflante 12 et 70 44733 5 2070846 pénètre dans le corps principal 10, est supportée dans les paliers espacés 29 et est entraînée par un organe creux cannelé d'accouplement 30 qui est adapté par cannelure d'une part à la portion de moyeu 28 et d'autre part à un bout antérieur 5 femelle 31 de l'arbre principal du moteur. La portion de moyeu 28 supporte le reste du sous-ensemble rotatif et est supportée directement dans les paliers 29 à l'intérieur du coxps principal 10. Dans les deux autres modes d'exécution, représentés 10 respectivement par les figures 3 et 4-, on a prévu deux hauteurs ou "gradins" d'aubage. Le gradin extérieur est formé par l'aubage à pas variable 12 qui alimente le canal de dérivation 13» et le gradin intérieur est formé par un aubage 32 qui alimente le compresseur du moteur par l'intermédiaire de l'admission 15 27 du moteur. ïïn conduit 33 prévu à l'intérieur du corps principal 10 mène du gradin intérieur d'aubage 32 à l'entrée 27 du compresseur du moteur. Seul le gradin extérieur d'aubage 12 est à pas variable, les pieds d'aubes de cet aubage étant supportés à cet effet dans des paliers 34- d'une couronne d'envelop-20 pe 35 Une structure évasée de partage 41 qui fait partie du corps principal fixe 10 sépare les deux flux d'air dont l'un 30 est dirigé vers l'entrée 27 du compresseur et dont l'autre suit le canal de dérivation. Cette structure constitue en fait un prolongement, du point de vue aérodynamique, de la couronne d'enveloppe 35. La structure 41 forme la paroi extérieure du canal 33 et non seulement elle supporte les aubes de stator 14 35 du canal de dérivation, qui supportent à leur tour la portion de canal de dérivation 13 de l'ensemble de soufflante A, mais • en outre elle prolonge en fait vers l'avant l'entrée 27 du compresseur du moteur jusqu'au gradin intérieur d*aubage 32 à pas fixe. Ainsi, la structure de partage 41 définit une portion 40 d'entrée de l'admission du compresseur et, à l'intérieur de 70 44733 6 2070846 cette portion d'entrée, un autre anneau d'aubes de stator 36 est fixé à 1'intérieur du canal 33. Dans l'ensemble de soufflante A,représenté aux figures 3 et 4, le corps principal non rotatif 10 loge le train réduc-5 teur 37 comportant des organes coaxiaux d'entrée et de sortie 38 et 39» L'organe d'entrée 38 est entraîné par l'arbre principal 40 du moteur sur lequel il est emmanché et l'organe de sortie 39 est directement accouplé à la portion centrale creuse 42 (figure 3) de la structure de moyeu de la soufflante. Le 10 corps principal fixe 10 pénètre vers l'avant dans la structure de moyeu de soufflante 11 de manière à assurer un soutien approprié de celle-ci, par l'intermédiaire des paliers espacés 43 (comme le montre la figure 3)-» en avant du train réducteur 37. Pour cela, il faut que le moteur à palettes 15 soit monté en 15 avant des aubages de soufflante 12 et 32, à l'intérieur du capot antérieur de moyeu 24 (comme le montre aussi la figure 3)* les engrenages coniques de sortie présentant des âmes convenablement coudées, de sorte qu'ils font saillie vers l'arrière autour de la portion de palier 44 faisant saillie vers l'avant 20 (voir figure 3)5 de manière à coopérer avec les pignons 20 du gradin extérieur d*aubage 12. Les modes d'exécution représentés aux figures 3 et 4 sont généralement similaires, mais dans la construction représentée à la figure 4-, le train réducteur 37 assure aussi -un en-25 traînement auxiliaire par l'intermédiaire d'un arbre vertical d'entraînement 45 qui fait saillie vers le haut à travers l'une des aubes de stator 36 pour arriver dans la structure de partage 41 où il entraîne, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages coniques à angle droit 46, un organe d'entraînement 30 creux à cannelures intérieures 47. Quand l'ensemble de soufflante A est adapté à l'ensemble principal de moteur B, l'entraînement auxiliaire venant de l'organe 4-7 est assuré par un arbre auxiliaire cannelé d'entraînement 48 qui pénètre dans l'avant du carter principal de moteur et est décalé par rapport 35 à l'arbre principal 40 du moteur, au-dessus de l'entrée 27 du compresseur du moteur. Sur les dessins, la portion de canal 13 de l'ensemble de souffiante A est représentée comme constituant le canal de dérivation complet du moteur à soufflante canalisée. Toutefois, 40 si l'on a besoin d'une grande longueur totale de canal, l'ea- 70 44733 7 2070846 semble de moteur principal B peut aussi comprendre une portion fixe de canal alignée sur la portion de canal 13 de l'ensemble de soufflante, A et formant le prolongement de celle-ci vers l'arrière, l'ensemble de soufflante pouvant toujours être 5 attaché à l'ensemble de moteur B et en être détaché d'un seul bloc. Il va de soi que les modes de réalisation représentés ne sont que des exemples et qu'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour 10 cela du cadre de l'invention. 70 44733 8 2070846 BBVEIDICAiPI OMS 1. Ensemble de souffiante destiné à être fixé à l'avant d'un ensemble principal de moteur à turbine à gaz pour former tua moteur du type à dérivation à soufflante canalisée, ledit 5 ensemble étant construit sous la forme d'un ensemble unitaire que l'on peut adapter et retirer sous cette forme et comprenant une portion non rotative comprenant un canal de dérivation, et un sous-ensemble rotatif supporté dans des paliers de la portion non rotative et comprenant une structure de moyeu et un 10 aubage de soufflante disposés et supportés de manière à pouvoir tourner à l'intérieur du conduit non rotatif de dérivation. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l'aubage de soufflante est disposé en un seul étage. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou la revendication 15 2, dans lequel le canal de dérivation est supporté par un corps principal de la portion non rotative par l'intermédiaire d'une couronne d'aubes de stator disposée en aval de l'aubage de soufflante, ce corps principal étant conçu pour être boulonné à l'avant de l'ensemble principal de moteur et supportant 20 aussi le sous-ensemble rotatif. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel tin capot de moyeu ou casserole qui enferme la partie antérieure de la structure de moyeu fait aussi partie du sous-ensemble rotatif. 25 5' Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la soufflante est du type à gradins superposés, un gradin intérieur d'aubage étant conçu pour alimenter le compresseur du moteur et un gradin extérieur alimentant le canal de dérivation. 30 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» dans lequel l'aubage de soufflante est à pas variable, le pas pouvant être réglé sous la dépendance d'un servomécanisme logé, au moins en partie, à l'intérieur de la structure de moyeu. 35 7- Ensemble selon les revendications 5 et 6, dans lequel le gradin extérieur d'aubage est à pas variable et le gradin intérieur d'aubage est à pas fixe. 8. Ensemble selon la revendication 6 ou la revendication 7, dans lequel l'angle de pas de l'aubage à pas variable.est 40 réglable, de sorte que l'on peut obtenir un pas positif, un pas 70 44733 9 2070846 nul ou & peu près mil, tui pas négatif, et une position en drapeau pour assurer un réglage complet du flux d'air qui s'écoule le long du canal. 9* Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 5 à 8, dans lequel l'ensemble est conçu pour être boulonné à l'ensemble principal de moteur de façon que l'entraînement du sous-ensemble rotatif soit assuré soit par l'arbre du moteur principal soit par une boîte d'engrenages réducteurs incorporée à l'ensemble de moteur principal,et la portion non rotative de 10 l'ensemble de soufflante loge un train réducteur servant à entraîner le sous-ensemble rotatif et disposé de manière à être entraîné par l'arbre du moteur. 10. * Moteur à turbine à gaz du type à dérivation à soufflante canalisée, comportant un ensemble de soufflante monté à l'a-15 vant qui est détachable en tant que bloc complet, ledit ensemble comprenant un sous-ensemble rotatif qui comprend un aubage et un moyeu de la soufflante, et une portion non rotative par laquelle l'ensemble est monté et qui comprend une portion fixe de canal qui entoure l'aubage de soufflante. 20 11. Moteur selon la revendication 10, dans lequel la por tion de canal de l'ensemble de soufflante constitue tout le canal de dérivation du moteur.