Brevet FR2130011A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un moteur à turbine à gaz. Selon un de ses aspects, non limitatif, l'invention comprend un moteur à turbine à gaz possédant un conduit annulaire d'écoulement des gaz dans lequel sont disposés, dans le sens d'écoulement desdits gaz : un compresseur, un appareillage de combustion, et une turbine; et incluant une canalisation communiquant avec ledit conduit du caté amont de l'appareillage de combustion et disposée de façon à ne recevoir qu'une partie de l'air comprimé par ledit compresseur et parcourant ledit conduit, ladite canalisation dirigeant l'air qui la parcourt vers une partie au moins de la turbine afin de la refroidir; le système comporte en outre un dispositif de surcompression de l'air déjà comprimé qui le parcourt. On voit donc que, du fait que l'air comprimé fourni à la turbine pour la refroidir est soumis à une surcompression, son volume et sa pression peuvent etre suffisants sans qu'on doive le prélever à la partie la plus en aval du compresseur. La température de l'air comprimé est donc plus basse, et par conséquent sa réfrigération plus efficace, que dans le cas contraire. De plus, l'air comprimé peut également être prélevé d'une partie du compresseur dont il peut être soutiré sans nuire à la stabilité de fonctionnement du moteur. Le dispositif de surcompression peut être contigu à la turbine, ou y être fixé, ou être d'une seule pièce avec lui. Ce dispositif peut comprendre un rotor à ailettes creuses placé dans le circuit de ladite canalisation et par lequel l'air s'échappe radialement, la rotation de ce rotor, placé radialement à l'intérieur du conduit, produisant la surcompression par centrifugation. Le surcompresseur sera, de préférence, entratné par ladite turbine. Le surcompresseur peut comporter un disque fixé à la turbine, définissant avec celle-ci un espace radial faisant partie du circuit de la canalisation et pourvu d'aubes, d'une seule pièce avec lui, occupant cet espace. En outre, une couronne, constituée par des aubes d'entrée sur lesquelles passe l'air pénétrant dans ledit espace, peut être fixée à la turbine. De préférence, le surcompresseur sera placé du caté aval de la turbine. Une portion de la canalisation pourra être disposée radialement hors du conduit d'écoulement des gaz, tandis qu'une autre portion, constituée par un stator creux, s'étendra radialement dans ledit conduit, l'intérieur du stator creux communiquant avec l'intérieur du surcompresseur. Le compresseur pourra être à plusieurs étages et l'air fourni à la canalisation pourra n'avoir été comprimé que par une partie seulement des étages dudit compresseur. Le compresseur pourra être un compresseur haute-pression. L'invention va être décrite, simplement à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un moteur à turbine à gaz selon l'invention; et - la figure 2 est une variante du moteur de la figure 1. Sur la figure 1 on voit un moteur à turbine à gaz comprenant un conduit annulaire d'écoulement des gaz 1 dans lequel sont disposés, dans le sens de cet écoulement, un compresseur basse-pression (non représenté), un compresseur moyenne-pression 2, un appareillage de combustion 3 possédant des aubes de guidage d'ajutage 4 montées dans l'extrémité aval dudit appareillage de combustion, une turbine haute-pression 5, des aubes creuses de guidage d'ajutage 6, une turbine moyenne-pression 7 et une turbine basse-pression (non représentée). La turbine haute-pression 5 entrasse le compresseur haute-pression 2 au moyen d'un arbre 10, la turbine moyenne-pression 7 entrain le compresseur moyenne-pression au moyen d'un arbre 11, et la turbine basse-pression entratne le compresseur basse-pression au moyen d'un arbre 12, les arbres 10, 11 et 12 étant coaxiaux et disposés, successivement, l'un dans l'autre. L'intérieur d'une au moins des aubes de guidage d'ajutage 6 est placé dans le circuit d'une canalisation 13 de façon à ne recevoir qu'une fraction de l'air comprimé envoyé par le compresseur, dans le cas de la figure l'air envoyé par les quatre premiers étages du compresseur hautepression 2, la canalisation 13 étant raccordée au conduit d'écoulement 1 à l'amont de l'appareillage de compression 3. La canalisation 13 est disposée radialement à l'extérieur du conduit 1. Les aubes-de guidage d'ajutage 6 font partie d'un stator creux comprenant des parois s'étendant radialement 14, 15, définissant une chambre annulaire 16 communiquant avec l'intérieur d'un surcompresseur rotatif creux 20. Ledit stator creux s'étend radialement en travers du conduit 1 et sert à guider l'air comprimé provenant de la partie 13 vers l'extrémité radiale interne du surcompresseur creux 20 qui est entratné par la turbine hautepression 5 et est placé radialement à l'intérieur du conduit 1. Le surcompresseur 20 qui est raccordé aux aubes de guidage d'ajutage 6 par un joint à labyrinthe 21 est placé immédiatement à la suite de la turbine haute-pression 5. Ce surcompresseur constitue une partie du circuit de la canalisation comprenant la partie 13 et ledit stator creux, le but de cette canalisation étant d'amener l'air comprimé à la turbine 5 pour la refroidir. L'air comprimé fourni à la partie du surcompresseur 20 s'étendant radialement vers l'intérieur s'en échappe radialement, la rotation de l'organe 20 surcomprimant l'air comprimé qui le parcourt sous l'effet de la force centrifuge. L'air comprimé s'échappant de la partie radiale externe du surcompresseur 20 est envoyé aux pieds 22 des aubes de a turbine haute-pression 5 et s'échappe radialement par des passages (non représentés) ménagés dans ces aubes, et de là, dans le conduit 1. Des intervalles 24, 25 sont prévus entre le surcompresseur 20 et la turbine haute-pression 5 pour laisser passer de petits filets d'air provenant de l'intérieur du surcompresseur 20. L'air passant par les intervalles 24 pénètre dans le conduit 1 tandis que l'air passant par les intervalles 25 passe dans une chambre 26 définie entre le surcompresseur 20 et la turbine haute-pression 5. L'air provenant de cette chambre 26 s'écoule par des ouvertures 27 et pénètre dans la partie radiale interne du surcompresseur 20, puis, ainsi que l'indique la flèche 30, vient refroidir la turbine moyennepression 7. Un courant d'air, comprimé par le compresseur moyenne-pression, passe également par les ouvertures 27 pour contribuer à refroidir la turbine moyenne-pression 7. Une partie de l'air contenu dans la chambre 16 s'en échappe radiale ment comme l'indiquent les flèches 31 pour gagner les pieds 32 des aubes du rotor de la turbine moyenne-pression 7. L'air traversant le joint à labyrinthe 21 peut pénétrer dans une chambre 33 définie entre le surcompresseur 20 et la paroi 14. Cèt air est ensuite soutiré vers l'aval par un organe annulaire creux 34 s'étendant radialement et qui est porté par les parois 14, 15. De cette façon, la pression s'exerçant sur ces parois est équilibrée. La figure 2 représente une fraction d'une autre forme de moteur à turbine à gaz selon l'invention, les autres parties non représentées étant identiques à celles de la figure 1. Les parties représentées portent les mêmes numéros que les parties correspondantes de la figure 1. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la turbine hautepression 5 porte sur sa face dirigée vers l'aval un disque 35 définissant avec elle un espace radial 36 communiquant avec les pieds 22 des aubes de la turbine. Le disque 35 est pourvu draubes 37, d'une seule pièce avec lui, s'étendant dans l'espace 36. L'extrémité externe, dans le sens radial, du disque 35 s'engage dans un épaulement 40 de la turbine haute-pression 5. L'extrémité interne, dans le sens radial, de ce disque est fixée à un organe annulaire 41 qui est fixé à un flasque 42 de la turbine haute-pression 5. L'organe annulaire 41 porte des aubes d'entrée 43 d'une seule pièce avec lui. L'air qui a pénétré radialement en passant par les aubes creuses de guidage d'ajutage 6 traverse une chambre annulaire 44 et un conduit annulaire 45 s'étendant radialement, de façon à franchir les aubes d'entrée 43 puis les aubes 37 situées dans l'espace 36. L'air parcourant le circuit 6, 44, 45, 43, 36, 37 atteint donc les pieds 22 des aubes de la turbine haute-pression 5 pour les refroidir après avoir été surcomprimé par les aubes 37 et 43. REVENDICATIONS 1. Moteur à turbine à gaz possédant un cdnduit annulaire d'écoulement des gaz dans lequel sont disposés, dans le sens d'écoulement desdits gaz, un compresseur, un appareillage de combustion, et une turbine, et incluant une canalisation communiquant avec ledit conduit du caté amont de l'appareillage de combustion et disposée de façon à ne recevoir qu'une partie de l'air comprimé par ledit compresseur et parcourant ledit conduit, ladite canalisation dirigeant l'air qui la parcourt vers une partie au moins de la turbine afin de la refroidir, le système comportant en outre un dispositif de surcompression de l'air déjà comprimé qui le parcourt. 2. Moteur selon la Revendication 1 dans lequel le dispositif de surcompression est contigu à la turbine. 3. Moteur selon la Revendication 2 dans lequel le dispositif de surcompression comporte un rotor à ail eues creuses faisant partie du circuit de ladite canalisation et par lequel l'air s'échappe radialement, la rotation de ce rotor, placé radielement à l'intérieur du conduit, produisant la surcompressidn par centrifugation. 4. Moteur selon la Revendication 3 dans lequel le surcompresseur est entratné par la turbine. 5. Moteur selon la Revendication 3 dans lequel le surcompresseur comporte un disque fixé à la turbine, définissant avec celle-ci un espace radial faisant partie de la canalisation et pourvu d'aubes d'une seule pièce avec lui et occupant ledit espace. 6. Moteur selon la Revendication 5 comportant une couronne fixée à la turbine et constituée par des aubes -d'entrée sur lesquelles passe l'air pénétrant dans ledit espace. 7. Moteur selon la Revendication 3 dans lequel le surcompresseur est placé du caté aval de la turbine. 8. Moteur selon la Revendication 1 dans lequel une partie de la canalisation est disposée radialement hors du conduit d'écoulement, une autre partie de ladite canalisation, constituée par un stator creux s'étendant radialement dans ledit conduit.