Brevet FR2118147A1 — publié le 19720728

X 2118147 La présente invention est relative aux compresseurs qui agissent sur un courant de fluide et, plus particulièrement elle vise leur emploi dans les moteurs à turbine à gaz ou turboréacteurs. 5 Les difficultés qui se Présentent au démarrage à froid des turboréacteurs sont bien connues. Il est prévu, sur ces moteurs, un,démarreur qui fait tourner le compresseur et porte sa vitesse de rotation à la valeur pour laquelle le moteur peut entretenir lui-même sa rotation. 10 Plus cette vitesse pour laquelle le moteur peut tourner de lui-même est élevée, plus volumineux et encombrant doit être le démarreur. Le problème du démarrage d'un turboréacteur aux faibles vitesses de rotation a son origine dans le dessin du compresseur. 15 Les angles d'incidence et d'attaque des ailettes et des aubes des rotors et des stators successifs d'un compresseur sont généralement calculés en fonction de la vitesse de l'air qui s'écoule dans le compresseur lorsque le moteur est en*vitesse de croisière, cette vitesse de croisière étant considérablement 20 plus élevée que sa vitesse de démarrage, et il s'ensuit que la vitesse de l'air-qui traverse les aubages en marche de croisière est aussi considérablement plus élevée qu'au démarrage du moteur. En période de démarrage, les angles d'incidence et d'attaque précités ont des valeurs incompatibles avec la faible vi-25 tesse de l'air passant, correspondant à la faible vitesse de rotation du compresseur, et le rendement de ce compresseur s'en trouve diminué. En pratique, il en résulte que le moteur ne démarre pas avant que la vitesse de rotation du compresseur ait pu être portée à une valeur plus élevée. 30 L'élimination de cet inconvénient a été tentée de diverses façons. Par exemple, on a construit des compresseurs dont les ailettes de rotors et (ou) les aubes de stator de leurs premiers étages peuvent pivoter autour de leur axe longitudinal, pour faire varier leurs angles d'incidence et d'attaque. Un autre pro-35 cédé connu consiste à soutirer une certaine quantité d'air en aval des deux ou trois premiers étages de rotor du compresseur, en vue d'accroître le débit massique de l'air qui traverse ces premiers étages, et d'imprimer une survitesse à l'air passant. COPY 71 45403 2 2118147 Un troisième procédé consiste à obturer en partie le conduit du compresseur pour augmenter la vitesse de l'air qui traverse ses couronnes d'ailettes mais, antérieurement, ce procédé a toujours nécessité la construction de mécanismes compliqués 5 et lourds pour obtenir une obstruction efficace d'une partie de la section de passage de ce conduit. Selon l'invention, le compresseur pour moteur à turbine à gaz ou turbocompresseur qui en fait l'objet comporte un dispositif réglable permettant de faire varier la section de passage 10 de son conduit d'air, ce dispositif comprenant un anneau pratiquement ininterrompu et un mécanisme permettant de faire varier le diamètre de cet anneau et, par suite la section de passage du conduit d'air du compresseur. De préférence, ledit anneau est de forme circulaire, et 15 il est monté concentriquement par rapport au conduit du compresseur. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre, description faite à titre purement explicatif et nullement limita— 20 tif, et avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe longitudinale faite dans un turboréacteur muni d'un compresseur à deux rotors et flux axial conforme à l'invention; - la figure 2 montre l'emploi d'un anneau extensible pour 25 créer une obstruction dans le conduit du compresseur de ce turboréacteur; - la figure 3 est une vue de détail en coupe longitudinale faite dans la structure qui entoure un anneau circulaire logé dans le conduit du compresseur du turboréacteur; 30 - la figure 4- est une vue de face de l'anneau circulaire et du mécanisme à levier coudé qui permet d'augmenter son diamètre, à la façon de celui d'un jonc extensible; et - la figure 5 est une vue à plus grande échelle du mécanisme à levier coudé de la figure 4. 55 La figure 1 représente un turboréacteur comprenant un com presseur à basse pression 11, un compresseur à haute pression 12, un système de combustion 13, une turbine à haute pression (h.p.) 14 et une turbine à basse pression (b.p.) 15 reliées à leurs compresseurs respectifs par des arbres coaxiaux 16 et 17» 71 45403 3 2118147 i L'arbre h.p. 16 et l'arbre b.p. 17 sont respectivement supportés et fixés en direction axiale par deux roulements 18, 19 et 21, 22. L'entrée du compresseur h.p. est munie d'un obturateur extensible et rétractable 23 entièrement logé dans une cavité 24 5 (visible sur la figure 2) sauf pendant les périodes de démarrage du moteur, périodes pendant lesquelles sa fonction est d'obstruer une partie de la section de passage du conduit 25 du compresseur. L'air refoulé par le compresseur b.p%" parvient au compres-10 seur h.p. 12. La masse d'air refoulée par le compresseur b.p. et qui franchit l'obturateur 23 est sensiblement la même que celle de l'air qui s'écoulerait dans la section entière du conduit 25 si celui-ci n'était pas partiellement obstrué. Il en résulte une augmentation de la vitesse de l'air dans les premiers étages 15 12' du compresseur h.p. 12. La cavité 24 est formée dans la structure 20 qui supporte le roulement avant 18 de l'arbre h.p. 16, cette structure constituant aussi un aubage directeur d'entrée 26 pour le compresseur h.p. 12. 20 La figure 3 montre le détail de la construction de l'ex trémité avant de l'arbre h.p. 16 supportée par le roulement 18. Le rotor du premier étage 27 du compresseur h.p. 12 est fixé sur l'arbre h.p. 16 et, immédiatement en avant de ce rotor 27» est située la structure de support 37 du roulement, struc— 25 ture qui porte aussi un arbre 28. Cet arbre 28 fait corps avec un levier coudé 29. L'obturateur extensible et rétractable 23 se présente sous la forme d'un large jonc extensible, et il est relié aux deuxchapes d'extrémité 31 et 32 du levier coudé 29 par des tourillons 34 comportant chacun une tête 33. L'obturateur 23 30 est représenté sur la figure 3 dans sa position rétractée normale, et forme des nervures 35 qui restreignent son expansion radiale du fait qu'elles viennent buter contre des surfaces 36 de la structure de support 37» S'il arrive que l'obturateur extensible se brise, il rentre 35 simplement dans son logement, sans causer aucun dommage, et aucun fragment ne peut pénétrer dans le moteur et y provoquer des dommages, du fait que ses nervures 35 sont retenues par les surfaces 42 de la structure de support. Les mouvements de rotation de l'arbre 28 lui sont imprimés 71 45403 4 2118147 î par un levier 38 fixé sur celui-ci par des cannelures 41 et se déplaçant dans la structure de support, la rotation de ce levier étant indiquée par la flèche 39. La figure 4 est une vue de face de l'obturateur extensible 5 et rétractable et de son levier coudé, représentés en traits pleins dans leur position rétractée, et en traits mixtes dans leur position d'extension. La figure 5 est une vue, dessinée à plus grande échelle, du mécanisme d'extension de l'obturateur. 10 L'avantage mécanique du dispositif qui vient d'être décrit consiste en ce qu'une rotation de faible amplitude de l'arbre 28 suffit pour obtenir une augmentation de diamètre substantielle de l'obturateur extensible 23. Le montage du levier coudé 27 sur l'obturateur 23 est mieux compréhensible sur les figures 4 15 et 5. L'obturateur extensible et son mécanisme d'extension peuvent évidemment être placés en d'autres positions, sur la longueur du conduit 25 du compresseur, et ils peuvent aussi être logés dans la paroi extérieure 43 de ce conduit 25. Dans ce cas, 20 l'obturateur doit être rétracté par son levier coudé, pour venir obturer partiellement le conduit 25 du compresseur. Il est parfois désirable d'obstruer en partie la section de passage d'un conduit de compresseur dans des conditions autres que celles qui prévalent en période de démarrage du moteur. 25 Ainsi, par exemple, il peut être utile d'éviter les à-coups caractéristiques qui se produisent à certaines vitesses de rotation du moteur considéré, en fonction de ses conditions d'installation et d'utilisation. Il peut aussi être particulièrement désirable d'obstruer un secteur de la section de passage d'un con— 30 dult de compresseur, et l'on comprendra aisément que l'invention puisse être appliquée dans ces deux cas. L'obturateur extensible et rétractable conforme à l'invention peut être utilisé soit seul, soit en association avec d'autres moyens propres à imprimer une survitesse à l'air qui passe 35 dans un compresseur. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toutes les vari'antes conformes à son esprit. 71 45403 5 2118147 1 RBVEIJDIOÀTIOHS 1 - Compresseur pour moteur à turbine à gaz ou turboréacteurs, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif réglable permettant de faire varier la section de passage de son conduit, ce dispositif comprenant un anneau pratiquement inin- 5 terrompu et un mécanisme permettant de faire varier le diamètre de cet anneau de façon à faire varier la section de passage du conduit d'air du compresseur. 2 - Compresseur selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau est circulaire, et est monté eoneentriquement 10 par rapport au conduit du compresseur. 3 - Compresseur selon l'une des Revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit anneau a une forme similaire à celle d'un jonc extensible. 4 - Compresseur selon l'une des Revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que ledit anneau est muni de nervures qui limitent ses mouvements radiaux vers l'extérieur et vers l'intérieur. 5 - Compresseur selon l'une des Revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme qui fait varier le diamètre dudit anneau comprend un levier coudé ou une came relié à celui- 20 ci et un dispositif permettant de faire tourner ce levier coudé ou cette came.