Brevet FR2333980A1 — publié le 19770701

L'invention est relative aux pompes axialo-centrifuges. On rappelle que l'on dénomme ainsi les pompes rotatives à action dans lesquelles le rapport D/d du diamètre de sortie du rotor au diamètre d'entrée est tel que lteffet axial et l'effet centrifuge contribuent chacun pour une part notable à la production de les nergie imprimée à la veine fluide. Dans de telles pompes, le rapport D/d est en général compris entre 1,1 et 1,4. I1 est le plus souvent d'environ 1,2. En raison de leurs caractéristiques débit-pression, les pompes axialo-centrifuges sont avantageusement utilises comme pompes d'alimentation basse pression de turbomachines à combustible liquide et notamment de turboréacteurs. Le combustible liquide est en mme temps utilisé comme fluide de refroidissement et comme fluide de commande dtorganes auxiliaires tels que des servomoteurs et des soupapes régulatrices d'admission. La pompe doit donc alimenter plusieurs circuits, à savoir un circuit principal ouvert, qui est celui destiné à l'alimentation des brûleurs, et des circuits auxiliaires dont certains sont à retour en raison du 15 p exigé par certains organes auxiliaires. Pour bénéficier du ii p maximal, il est commode de faire déboucher les canalisations de retour innnédiatement en amont du rotor, ctest-à-dire là où la pression moyenne est la plus faible. En vue d'obtenir à l'entrée du rotor un écoulement aussi homogène et symétrique que possible, orifice d'arrivée des débits de retour est en général constitué dans les pompes axialo-centrifuges de Ir,,t antérieur par une fente annulaire ménagée dans la paroi interne du stator au voisinage de la section dtentrée du rotor. Au cours du fonctionnement de la turbine, le débit total des circuits auxiliaires peut varier dans une proportion de 1 à 100. Or, on sait que, lorsque leur point de fonctionnement est sensiblement éloigné de la courbe des débits d'adaptation , les rotors axialo-centrifuges sont le siège d'écoulements perturbateurs dans la région d'entrée du fait que des courants parasites issus de la veine principale refluent de l1aval vers l'amont et peuvent meme se prolonger assez loin en amont de la section d'entree. La Demanderesse a par ailleurs constaté que, au voisinage de ladite section d'entrée, des courants de pré-rotation peuvent engendrer une zone périphdrique de pression sensiblement supérieure à la pression moyenne d'entrée et dans laquelle la surpression peut atteindre 1,8 bar.Ces phénomènes diminuent le rendement de la pompe et le #p des organes auxiliaires puisque, dans les pompes axialo- centrifuges de l'art antérieur, le retour s'effectue justement là où la pression dXentrée est maximale. L'objet de l'invention est dtéliminer leur influence en fournissant des moyens pour délivrer le débit de retour dans une zone d'entrée d'écoulement où la pression est minimale. La pompe axialo-centrifuge de l'invention, utilisable non seulement comme pompe basse pression d'alimentation de bitleurs de turbomachines à combustible liquide, mais aussi dans tous les cas où une fraction du débit liquide doit emprunter un circuit de retour où lton vise à réaliser un #p aussi élevé que possible, est caractérisée d'une façon générale en ce que ledit circuit de retour débouche en amont de la section d'entrée du rotor par au moins un orifice situé au voisinage de l'extrémité amont de l'axe du rotor. Dans le cas ou le rotor est monté en porte-à-faux, ctest- à-dire est supporté par un seul palier disposé en aval, l'invention prévoit soit de constituer la partie terminale du circuit de retour par un alésage ménagé dans l'arbre dtentratnement du rotor, soit par au moins un tube disposé au voisinage d'un plan axial du rotor, orienté transversalement à l'axe dudit rotor, et dont ltorifice de sortie est orienté de préférence vers ledit rotor pour obtenir un écoulement de retour substantiellement parallèle à la direction générale de lsécoulement à ltentrée de la pompe. Avantageusement, le tube est alimenté par un canal annulaire ménagé dans le carter de la pompe et jouant le rôle de collecteur du ou des débits de retour. Dans le cas où la pompe est à deux paliers, l'un en aval du rotor et 1 t autre en amont, ltinvention prévoit avantageusement de constituer la partie terminale du circuit de retour par une ca vité annulaire ménagée dans le support de palier amont. Le conduit dtalimentation de ladite cavité peut Qtre avantageusement constitué par au moins l'un des bras-support de palier auquel on confère une forme tubulaire. D'autres dispositions et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui suit d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'une première forme de réalisation, - la figure 2a est une coupe axiale dtune deuxième forme de réalisation, - la figure 2b est une section diamétrale selon le plan 2 - 2 de la figure 2a, - la figure 3a est une coupe axiale d'une troisième forme de réalisation, - la figure 3b est une section diamétrale selon le plan 3 - 3 de la figure 3a. Lesdites figures montrent seulement les dispositions dont la mention est nécessaire à la compréhension de l'invention, à l'exclusion de toute disposition technologique telle que fragmentation des composants pour permettre le montage, joints dté- tanchéité, éléments dtasso-blage, etc... 'Dans la pompe selon la figure 1, le carter il dans lequel est logé le rotor 12 comporte autour de la partie aval dudit rotor une gorge annulaire 111 qui cnnstitue le canal collecteur et qui est reliée aux circuits de refoulement par un ajutage non représenté. Un seul palier étanche 13 à billes logé dans la paroi aval 112 du carter supporte ltarbre 14 du rotor. Celui-ci est foré de part en part pour ménager un canal 141. Il porte en aval du carter un pignon 142 destiné à llentratnement du rotor au moyen d'un moteur non représenté. Il prolonge une tubulure 15 de retour de liquide. L'étanchéité de la jonction est réalisée au moyen d'une bride d'arbre 143, d'une bride de tubulure 151 et d'un joint tournant 152. Le liquide en retour est donc délivré par l'orifice 144 du canal 141, c'est-à-dire immédiatement en amont du rotor 12 et dans la région centrale de la veine. Dans les figures 2a et 2b, le carter 21 supporte l'arbre 24 du rotor 22 par l'intermédiaire d'un seul palier étanche 23 logé dans la paroi aval 212 du carter. Le collecteur est constitué par la gorge annulaire 211. Le canal de retour est constitué par un orifice latéral 213 foré dans le carter 21 en amont du rotor 22 et débouchant dans une gorge annulaire 214 fermée par un feuillard brasé 215 de façon à constituer un canal annulaire 216 collectant le débit de retour. Unatube 217, orienté transversalement à l'axe du rotor 22 et dont les deux extrémités débouchent respectivement dans deux zones diamétralement opposées du canal 216 délivre le débit liquide en retour dans le sens de l'écoulement par un orifice central 218. En fait, le tube 217 constitue deux canaux délivrant chacun une moitié du débit en retour. Si les conditions opératoires l'exigent, le nombre desdits canaux peut être porté à 3 ou davantage. Le tube 217 peut par exemple tre remplacé par un tube 219 en forme de Y comme le montre le tracé porté sur la figure 2b en traits interrompus. Les figures 3a et 3b montrent un exemple de réalisation de l'invention dans le cas dune pompe à deux paliers. Le carter 31, dans lequel sont ménagés une gorge collectrice 311 et un orifice 313 d'admission du débit de retour comporte, logé dans sa paroi aval 312 un palier étanche 33 et, en amont du rotor 32 en tramé par l'arbre 34, un palier 35 inséré dans un support de palier 36 qui est creux et qui est supporté par des bras 37. L'un de ceux-ci (37a) est un tube et forme un canal mettant en communication l'orifice 313 et l'intérieur en forme de cavité annulaire 361 dusvpport de palier 36. La cavité 361 débouche dans le sens de l'écoulement par un orifice 362 qui est par exemple une fente annulaire entourant le palier 35. Il est possible de modifier cette disposition de base en constituant par exemple les trois bras 37 par des tubes chacun en communication avec l'orifice 313 par un canal annulaire constitué comme le canal 214 de la figure 2. Chacune des formes de réalisation ci-avant décrites présente des avantages particuliers. Par exemple, la forme de réalisation de la figure 1 convient, au prix de l'utilisation d'un joint tournant, aux pompes de faible section d'entrée. La forme de réalisation de la figure 2 permet de modifier facilement les pompes axialo-centrifuges de ltart antérieur dans lesquelles le débit de retour est délivré par une fente annulaire périphérique. La forme de réalisation de la figure 3 permet pratiquement dtutiliser le dispositif de retour de liquide de l'invention dans tous les types de pompes axialo-centrifuges à deux paliers. REVENDICATIONS 1. Pompe axialo-centrifuge pour liquide, comportant un circuit de retour d'une fraction du débit délivré, ledit circuit débouchant par au moins un orifice en amont de la section d'entrée du rotor, caractérisée en ce que ledit orifice est situé au voisinage de l'extrémité amont de ltaxe du rotor. 2. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre du rotor est supporté par un seul palier disposé en aval. 3. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie terminale du circuit de retour est constituée par un alésage ménagé dans l'arbre du rotor. 4. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie terminale du circuit de retour est constituée par au moins un tube disposé au voisinage d'un plan axial du rotor, orienté transversalement à l'axe du rotor et délivrant le débit de retour par au moins un orifice disposé au voisinage de l'axe du rotor. 5. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit orifice est orienté vers le rotor. 6. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que le débit de retour est délivré au tube par un canal collecteur annulaire ménagé dans le carter de la pompe. 7. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication I, caractérisée en ce que ltarbre du rotor est supporté par un palier amont et par un palier aval, la partie terminale du circuit de retour étant constitué par une cavité annulaire ménagée dans le palier amont. 8. Pompe axialo-centrifuge selon la revendication 7, caractérisée en ce que le débit de retour est délivré à la cavité du palier amont par un canal ménagé dans au moins un support dudit palier. 9. Pompe d'alimentation basse pression de turbomachine à combustible liquide, pour llalimentation dlau moins un brûleur et drau moins un circuit auxiliaire à retour de liquide dans ladite pompe, caractérisée en ce que ladite pompe est conforme à ltune quelconque des revendications 1 à 8.