Brevet FR2253918A1 — publié le 19750704

La présente invention se rapporte aux turbines et aux compresseurs comportant des aubes ou ailettes directrices ou de distribution réglables et concerne plus particulièrement des turbomachines comportant des turbines et (ou) des compresseurs de ce genre. I1 existe un type connu de turbomachine dont le distributeur présente ùne forme géométrique constante et une section de distribution fixe et, lorsque cette turbomachine est adaptée à un moteur ou une autre machine fonctionnant à des vitesses et à des charges faibles, elle tourne à une vitesse excessivement élevée lorsque ce moteur ou cette machine fonctionne à des vitesses et à des charges élevées Inversement, si là turbomachine est adaptée à un moteur ou à une autre machine fonctionnant à des vitesses et à des charges élevées, la section de distribution est alors trop importante pour qu'unie adaptation correcte soit possible lorsque le moteur ou la machine fonctionne à des vitesses et à des charges faibles, au point que la quantité flair permettant d'obtenir le couple voulu reste insuffisante. Des essais ont été tentés pour apporter une solution à ce problème et un procédé consiste à lier la section de distribution de la turbine aux exigences du moteur ou de la machine pour la totalité de la plage des vitesses et des charges de ce moteur. Dans la pratique, un tel processus entraîne des difficultés con sidérables du fait que, lors du fonctionnement, les aubes ou ailettes directrices de la turbine sont soumises à des températures atteignant 700 et 8000C, sont sujettes à des dépôtsde carbone et à des déformations ou à un fluage, tandis que la précision selon laquelle ces aubes ou ailettes directrices sont po sitionnees est particulièrement peu précise.Il en résulte qu'une telle turbomachine à forme géométrique de distribution réglable est beaucoup plus coûteuse qu'une turbomachine à forme géométrique de distribution unique et fixe, ce genre de machine étant finalement peu sûr et présentant une fiabilité très ré duite L'invention a pour but de remédier aux inconvénients qui viennent d'être indiqués et d'apporter une solution à ces pro blèmes. Selon l'un de ses aspects, elle est matérialisée dans une turbine ou dans un compresseur comportant des aubes ou ailettes directrices ou de distribution, cette turbine ou ce compresseur étant caractérisé en- ce que les aubes ou ailettes directrices peuvent etre déplacées de position en position, un dispositif de butée ou d'arrêt positif étant associé à chaque position, grâce à quoi les aubes ou ailettes directrices peuvent être déplacées brutalement de position en position. Selon un autre de ses aspects, l'invention est également matérialisée dans une turbomachine caractérisée en ce qu'elle comprend une turbine et (ou) un compresseur du type précité. De préférence, les aubes ou ailettes directrices peuvent être déplacées entre deux positions. Une turbomachine comportant une turbine dont les aubes ou ailettes peuvent être déplacées comme il vient d'être indiqué peut être réglée en fonction des exigences du moteur ou dela machine associée. Cependant, les aubes ou ailettes directrices de la turbine ne sont pas délacées selon un mouvement continu destiné à.permettre d'adapter continuellement la section de distribution de la turbine aux exigences du moteur pour la totalité de la gamme des vitesses et des charges de ce moteur, comme cela a été prévu dans la turbomachine et précédemment mentionnée. Selon l'invention, les aubes ou ailettes directrices de la turbine sont déplacées brutalement de position en position, de telle sorte que la section de distribution de la turbine est périodiquement adaptée aux exigences de la machine ou du moteur associé.Le mouvement des aubes ou ailettes de distribution de la turbine- est interrompu ou arrêté positivement dans des positions acceptables et prédéterminées grâce à l'utilisation de dispositifs de butée ou d'arrêt positifs associés. Une turbomachine qui comprend un compresseur comportant des aubes ou ailettes directrices mobiles comme indiqué précédemment peut être utilisée de manière à permettre que les veines ou les flux d'écoulement d'air provenant-du compresseur soient réduits sans que soit atteinte la région de surcharge de la machine ou du moteur. La turbomachine selon l'invention peut êtreutilisée pour des moteurs diesel et pour des moteurs à essence à performances élevées. Dans le cas dune turbomachine dans laquelle les aubes ou ailettes directrices de la turbine peuvent être déplacées entre deux positions, ces aubes ou ailettes peuvent prendre la position correspondant à la section de distribution la plus faible lorsqu'elles sont au repos et peuvent rester dans cet état tandis que la machine ou le moteur gagne en charge et en vitesse. Lorsqu'a été atteint un niveau de pression maximale de sécurité correspondant à une valeur prédéterminée, les aubes ou ailettes directrices peuvent être conçues de manière à se déplacer jusqu'à atteindre la position correspondant à la section de dis tribution maximale, permettant ainsi de réduire cette pression. Une augmentation supplémentaire de la charge et de la vitesse de la machine ou du moteur aboutit à un accroissement du niveau de la pression, jusqu'à ce qu'un niveau de pression maximale soit à nouveau atteint. La turbine et (ou) le compresseur peuvent-etre du type à flux radial ou bien du type à flux axial. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de l'un de ses modes de réalisation, donné à titre d'exemple uniquement, et en se référant aux dessins annexés donnés à titre non limitatif et dans lesquels: La fig. 1 est une vue en coupe transversale schématique d'une turbine à flux radial centripète selon l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe axiale partielle de la turbine visible sur la fig. 1. Lagfig. 3 est une vue avec coupe transversale partielle de la partie postérieure de la turbine qui est visible sur les fig. I et 2. Si l'on se réfère maintenant aux figures, celles-ci montrent une roue de turbine 1 qui est portée par un arbre 14 et qui entraine un compresseur (non représenté). Les gaz provenant d'une machine ou d'un moteur (non représenté) pénètrent dans une volute de distribution 3 et atteignent une couronne de distribution 2. Au repos, les aubes ou ailettes directrices 2A de la couronne de distribution 2 occupent une position 4-correspondant à une section de distribution A. Les aubes ou ailettes directrices 2sont amenées à occuper la position 4 sous l'influence d'un ressort 8 (Fig. 3) qui agit conjointement avec un ensemble 16 à cylindre et à piston et avec un anneau de couplage 6. L'ensemble à cylindre et à piston comprend un-piston 10 ainsi qu'une tige de liaison ou une bielle 15 qui relie le piston 10 à l'anneau de couplage 6. Tout mouvement de cet anneau de couplage 6 est transmis aux aubes ou ailettes directrices 2A par l'intermédiaire de bie-llettes ou de leviers 7. Lorsque la machine ou le moteur est lancé, les gaz d'échappement entraînent la roue de turbine 1 et, parconséquent, le compresseur (non représenté). L'air sous pression provenant du compresseur pénètre dans l'ensemble 16 à cylindre et -à piston et agit sur une surface 11 du piston. La force résultante n'est pas suffisante pour l'emporter sur la force du ressort 8 et les aubes ou ailettes directrices 2A -restent dans la position 4 correspondant à la section de distribution A. Au fur et à mesure que la charge de la machine ou du moteur augmente et que sa vitesse croît, la vitesse de la roue de turbine 1 augmente également, ce qui amène la pression de distribution du compresseur à augmenter jusqu'à atteindre une pression prédéterminée pour laquelle le piston 10 se déplace à l'rencontre de l'action du ressort 8, écartant ainsi la partie superieure 11 du piston par rapport à son siège 17 et permettant à l'air sous pression d'agir également sur la surface 10A du piston. L'augmentation de force ainsi obtenue amène le piston 10 et sa tige ou bielle associée 15 à déplacer l'anneau de couplage 6 de telle sorte qu'un organe de venue en butée 12 se déplace en passant d'une butée ou d'un arrêt 18 à une butée ou à un arrêt 13.Les aubes ou ailettes directrices 2A sont donc déplacées pour passer de la position 4 à la position 5, faisant ainsi varier la section de distribution qui passe de la valeur A à la valeur B. La variation de la section de distribution modifie l'adaptation de la turbine de telle sorte que la pression diminue jusqu'à atteindre une valeur inférieure au niveau maximal de sécurité. Une augmentation supplémentaire de la charge et de la vitesse de la machine ou du moteur associé amène la vitesse de la roue de turbine 1 et du compresseur (non représenté) à augmenter, de telle sorte que la pression de l'air provenant du compresseur augmente à son tour jusqu'à ce que, pour la vitesse et la charge maximales de la machine ou du moteur, la section de distribution B fournissent à nouveau la pression de sécurité maximale. I1 y a lieu de noter que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-avant n'a été donné qu'à titre d'exemple et que la turbine pourrait également être une turbine à flux axial comportant des-aubes.ou ailettes directrices disposées de manière à se déplacer autour d'axes radiaux par rapport à lrarbre de la turbine. Egalement, le compresseur auquel il aété fait référence précé-demment pourrait être conçu de manière à comporter des aubes ou ailettes directrices pouvant être déplacées par exemple entre deux butées ou deux arrêts positifs. D'autres modifications peuvent être apportes aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s 'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Turbine ou compresseur comportant des aubes ou ailettes directrices ou de distribution, cette turbine ou ce compresseur étant caractérisé en ce que les aubes ou ailettes directrices peuvent être déplacées de position en position, un dispositif de butée ou d'arrêt positif étant associé à chaque position, de telle sorte que les aubes ou ailettes directrices peuvent être déplacées brutalement de position en position. 2.- Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comprend une turbine et (ou) un compresseur suivant la revendication 1. 3.- Turbomachine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les aubes ou ailettes directrices peuvent être dépla cées entre deux positions. 4.- Turbomachine comprenant une turbine suivant la revendication 1 et caractérisée en ce que les aubes ou ailettes directrices de la turbine peuvent être déplacées entre deux positions par l'intermédiaire d'un anneau de couplage relié aux aubes ou ailettes directrices de la turbine. 5.- Turbomachine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'anneau de couplage est relié à un piston et peut être déplacé sous l'effet de ce dernier. 6.- Turbomachine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le piston est conçu de manière à être déplacé par de l'air soumis à la pression de distribution d'un compresseur faisant partie de la turbomachine.