Brevet FR2097149A1 — publié le 19720303

La présenté invention concerne un moteur à turbine à gaz à deux étages. Des moteurs à turbines à gaz proposés jusqu'ici, par exemple suivant les brevets anglais n° 1 416 978 et 1 449 699 comportent un premier rotor de turbine pour entraîner un compresseur à sa pleine capacité, et 5 un second rotor de turbine ayant un arbre de sortie. Il a été constaté que ces moteurs à turbines à gaz peuvent Être simplifiés en utilisant un premier rotor de turbine et un second rotor de turbine avec un arbre de sortie commun et en supprimant le transmission à engrenages précédemment associée au second rotor de turbine. 10 La présente invention a pour objet un moteur à turbine à gaz de ce type simplifié. Conformément à l'invention, un système d'entraînement du moteur à turbine à gaz comprend un premier rotor de turbine et un second rotor de turbine et un compresseur, le premier rotor de turbine et le second rotor 15 de turbine étant combinés pour entraîner le compresseur et un arbre de sortie du système par l'intermédiaire d'une transmission, la transmission comportant un train d'engrenages épicycloîdal surmultiplicateur ayant un élément d'entrée entraînant par un train réducteur et un élément de sortie pour l'entraînement du compresseur à travers un train multiplicateur, et un élément de 20 réaction pour entraîner l'arbre de sortie, le moteur à turbine à gaz étant caractérisé par le fait que le premier et le second rotors sont fixés sur un arbre de sortie commun couplé pour entraîner le train réducteur de l'élément d'entrée du train épicycloîdal surmultiplicateur, de façon que la force motrice des deux turbines soit transmise à la fois au compresseur et 25 à l'arbre de sortie. Un premier accouplement unidirectionnel est de préférence placé d'une façon connue entre l'élément d'entrée du train épicycloîdal et l'élément de sortie du train épicycloîdal, afin que l'élément d'entrée ne puisse pas tourner plus vite que l'élément de sortie. 30 L'élément de réaction du traii épicycloîdal peut être couplé pour pouvoir tourner, d'une façon connue, à un frein pourvant être actionné pour maintenir l'élément de réaction stationnaire et pour empêcher que le couple engendré par l'élément de réaction soit transmis par l'arbre de sortie. Un second accouplement unidirectionnel est de préférence monté 35 entre l'élément de réaction du train épicycloîdal et l'arbre de sortie de façon que l'arbre de sortie puisse tourner plus vite que l'élément de réaction. Un troisième accouplement unidirectionnel peut être placé d'une façon connue 71 24367 1 2097149 entre l'élément de sortie du frein épicycloîdal et l'arbre de sortie de façon que quand l'arbre de sortie a tendance à entraîner le moteur à turbine à gaza le troisième embrayage unidirectionnel couple l'arbre de sortie à l'élément de sortie du train épicycloîdal. 5 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè rement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure unique représente schématiquement et partiellement en coupe un moteur à turbine à gaz pour un véhicule à roues selon un mode 10 de mise en oeuvre de l'invention. Le moteur représenté comporte un premier et un second rotors de turbine 1, 2 constituant une turbine à deux étages3 ces rotors étant montés par un arbre commun 3 supporté par des paliers 4 et 5. L'extrémité de l'arbre 3 du côté du premier rotor de turbine 1 est munie d'un pignon 6. 15 Le pignon 6 engrène avec une roue dentée 7 fixée à un porte-satellites 8 d'un train épicycloîdal surmultiplicateur 9. Le rapport de réduction des engrenages 6 et 7 est tel qu'il permet que la vitesse de rotation maximale de l'arbre conmun 3 dépasse la vitesse de rotation maximale de sécurité du porte-satellites 8 sans que celui-ci dépasse sa vitesse de rotation maximale de 20 sécurité. Le porte-satellites 8 porte une série de pignons satellites 10 qui engrènent avec un pignon planétaire 11 et avec une couronne dentée 12 qui constitue l'élément de réaction du train épicycloîdal 9. Le train épicycloîdal 9 et un arbre de sortie 15 supporté par des paliers 16s 17 et 18 sont coaxiaux. Le pignon planétaire 11 est supporté par l'arbre de sortie 15 et il porte 25 aussi un accouplement unidirectionnel 19 pouvant fonctionner entre le pignon planétaire 11 et la roue dentée 7 et qui permet au pignon planétaire 11 de tourner plus vite que la roue dentée 7. Le pignon planétaire 11 est aussi fixé à un engrenage d'entraînement ou est solidaire de cet engrenage pour l'entraînement du compresseur 21. L'engrenage d'entraînement 20 engrène 30 avec un pignon 22 fixé sur l'arbre d'entrée 23 du compresseur 21» et le rapport de multiplication des engrenages 20 et 22 est égal au rapport de réduction des engrenages 6 et 7. L'arbre23dicompresseur 21 est supporté par un palier 24. La couronne dentée 12 est solidaire ou venue de matière avec 35 un prolongement tabulaire coaxial 25 qui est prolongé par une surface de frein tronconique 26. Un second accouplement unidirectionnel 27 est placé entre l'arbre de sortie 15 et le prolongement tubulaire 25 pour permettre à 71 24367 2097149 3 l'arbre de sortie 15 de tourner plus vite que la couronne dentée 12. Un troisième accouplement unidirectionnel 28 agit entre l'arbre de sortie 15 et l'engrenage d'entraînement 20, et l'arbre de sortie 15 est couplé à une boite de vitesses 29, par exemple par un embrayage à disques 30. 5 Le troisième accouplement unidirectionnel 28 permet à l'engrenage d'entraînement 20 de tourner plus vite que l'arbre de sortie 15. L'arbre de sortie de la boîte de vitesses 29 peut être couplé à un arbre de propulsion du véhicule pour l'entraînement d'au moins une roue motrice. Le fonctionnement de la transmission décrite ei-dessus est le 10 suivant. En supposant que le véhicule est à l'arrêt et que les rotors 1 et J de la turbine sont au ralenti, la surface de frein 26 est immobilisée par un dispositif de freinage non représenté. Ce mécanisme de frein peut être du type décrit dans le brevet anglais n° 1 449 699 précité qui est commandé par 15 un circuit de commande combiné pour être actionné par l'accélérateur du moteur à turbine à gaz et par un dispositif sensible à la vitesse du véhicule de façon que le mécanisme de frein maintienne la couronne dentée 12 immobile quand l'accélérateur est en position correspondant sensiblement à la vitesse de ralenti du moteur et quand la vitesse du véhicule tombe en-dessous d'une 20 valeur prédéterminée. Cela empêche que le couple au ralenti de l'arbre commun 3 entraîne l'arbre de sortie 15. Par suite le couple au ralenti est transmis à l'arbre 23 du compresseur avec le rapport de surmultiplication. Quand l'accélérateur est enfoncé pour augmenter la vitesse de rotation des rotors 1 et 2 de la turbine, la surface de frein 25 est libérée 25 et la réaction du train épicycloîdal sur la couronne dentée 12 est transmise à travers le second accouplement unidirectionnel 27 à l'arbre de sortie 15. Par suite, ce dernier commence à tourner et simultanément le rapport de surmultiplication commence à décroître. Quand la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 15 atteint celle de la couronne dentée 12s 30 le rapport de surmultiplication devient égal à un. Dans ce cass le premier accouplement unidirectionnel 19 bloque la roue dentée 7 sur le pignon planétaire 11 et empêche que la vitesse de l'arbre commun 3 ne dépasse la vitesse de l'arbre d'entrée 23 du compresseur 21 en cas de tout autre augmentation de la vitesse des rotors 1 et 2 de la turbine. 35 Si le véhicule marche plus vite que le moteur, l'arbre de sortie 15 ayant tendance à entraîner le moteur à turbine, le premier et le second accouplement unidirectionnels 19 et 27 fonctionnent en roue libre 71 24367 4 2097149 mais le troisième accouplement unidirectionnel 28 reste en prise de sorte que le compresseur 21 est entraîné par l'arbre de sortie 15 par l'intermédiaire des engrenages 20 et 22. De cette façon, la puissance nécessaire pour entraîner le compresseur 21 assure un freinage par moteur, tandis que 5 les rotors 1 et 2 de la turbine fournissent seulement la puissance de ralenti. Le freinage de la surface de frein 26 a lieu quand la vitesse du véhicule tombe en-dessous de la valeur prédéterminée, mais le fonctionnement en roue libre du second accouplement unidirectionnel 27 permet la rotation de l'arbre de sortie 15. 10 Le train épicycloîdal 9 peut en variante comporter des jeux de satellites, chaque jeu comportant deux engrenages satellites ayant des nombres de dents différents et fixés coaxialement l'un à l'autre. Dans ce cas, un engrenage satellite de chaque jeu engrène avec la couronne dentée 12 et l'autre engrenage satellite de chaque jeu engrène avec le pignon planétaire 11. 15 De plus, l'arbre de sortie 15 peut, en variante, Stre formé par deux arbres coaxiaux, le premier portant le pignon planétaire 11 du train épicycloîdal et étant supporté à l'extrémité du côté du pignon planétaire par les paliers portés par la couronne dentée 12, celle-ci étant solidaire de l'autre arbre coaxial. Dans ce cas, le second accouplement unidirectionnel 27 peut 20 agir entre le premier arbre coaxial et la couronne dentée 12. L'extrémité de l'arbre de sortie 15 opposée à celle couplée à la boîte de vitesses 29 peut Stre utilisée comme arbre de transmission pour une machine. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative 24 et l'invention peut Être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 71 24367 5 2097149 IL? JLOJLÏJLêJLOJL§ 1. Moteur à turbine à gaz comportant un premier et un second rotors de turbine et un compresseurs le premier et le second rotors étant combinés 5 pour entraîner le compresseur et un arbre de sortie du système par l'intermédiaire d'une transmission, la transmission comportant un train épicycloîdal surmultiplicateur comportant un élément d'entrée entraîné par un train réducteur et un élément de sortie pour entraîner le compresseur par l'intermédiaire d'un train multiplicateur, et un élément de réaction pour entraîner l'arbre 10 de sortie, caractérisé en ce que le premier et le second rotors de la turbine sont fixés sur un arbre commun pour entraîner par l'intermédiaire d'un train réducteur l'élément d'entrée du train épicycloîdal surmultiplicateur, de façon que la puissance des deux turbines soit transmise à la fois au compresseur et à l'arbre de sortie. 15 2. Moteur à turbine à gaz selon la revendication 1 caractérisé par un premier accouplement unidirectionnel entre l'élément d'entrée du train épicycloîdal et l'élément de sortie du train épicycloîdal-de façon que l'élément d'entrée ne puisse pas tourner plus vite que l'élément de sortie. 3. Moteur à turbine à gaz selon l'une des revendications 1 et 2 20 caractérisé en ce que l'élément de réaction du train épicycloîdal est couplé à un frein pouvant être actionné pour maintenir l'élément de réaction fixe et pour empêcher que le couple engendré par l'élément de réaction ne soit transmis par l'arbre de sortie. 4. Moteur à turbine à gaz selon l'une des revendications 1 à 3 25 caractérisé par un second accouplement unidirectionnel entre l'élément de réaction du train épicycloîdal et l'arbre de sortie de façon que l'arbre de sortie puisse tourner plus vite que l'élément de réaction. 5. Moteur à turbine à gaz selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par un troisième accouplement unidirectionnel entre l'élément 30 de sortie du train épicycloîdal et l'arbre de sortie de façon que quand l'arbre de sortie à tendance à entraîner le moteur à turbine à gaza le troisième accouplement unidirectionnel couple l'arbre de sortie à l'élément de sortie du train épicycloîdal.