Brevet FR2468739A1 — publié le 19810508

Ia présente invention concerne les moteurs à turbine à gaz de construction modulaire. Ces moteurs se répandent de plus en plus et sont en général conçus de façon à pouvoir être facilement dé- composés en leurs parties principales constitutives ou modules, ce qui a pour effet de réduire considéra- blement le temps d'immobilisation de ces moteurs pen- dant les réparations et les révisions, un module quel- conque, nécessitant une attention particulière, pou- vant être remplacé par un module de rechange et le moteur reprenant son service pendant l'exécution du travail requis sur l'autre module. Pour atteindre une modularité parfaite, le moteur doit être conçu de façon que chaque module soit, mécanique- ment, aussi indépendant que possible du ou des modules associés. Far exemple, les paliers portant les arbres principaux du moteur doivent être placés de façon que les arbres portés par chaque module soient pourvus de supports indépendants appropriés lorsque les modules sont séparés, ce qui se traduit d'habitude par le fait que ces paliers doivent être répartis sur toute la longueur du moteur. Mais une telle disposition n'est pas satisfaisante du fait de la complexité des appa- reils d'alimentation d'huile et de refroidissement des paliers qu'elle entraîne, en particulier à l'extrémité chaude de la turbine du moteur La présente invention a pour objet de réaliser un mo- teur à turbine à gaz modulaire dans lequel cette ali- mentation d'huile et ce refroidissement des paliers seront simplifiés. 2468739. Le moteur à turbine à gaz modulaire selon la présente invention comprend un module générateur de gaz et un module de turbine de puissance, chacun de ces modules comportant des éléments rotatifs portés par un arbre rotatif, chaque arbre rotatif et chaque groupe d'élé- inents rotatifs étant supportés par les parties sta- tiques de son module respectif au moyen d'une plura- lité de paliers disposés de façon que les paliers con- tenus dans le module de turbine de puissance et le palier aval contenu dans le module de générateur de gaz soient placés dans une chambre à paliers commune définie par des parties dudit module de générateur de gaz et dudit module de turbine de puissance. De préférence, chacun desdits arbres rotatifs est sup- porté depuis les parties statiques de son module res- pectif par deux paliers axialement espacés l'un de l'autre De préférence, les paliers placés dans le module de turbine de puiss'ance sont espacés les uns des autres de façon à assurer le support de l'arbre de turbine lorsque le module de turbine de puissance et le module de générateur de gaz sont séparés De préférence, l'arbre supporté dans le module de tur- bine de puissance se termine, à l'extrémité amont du moteur, par un flasque de sortie de puissance. L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à un exemple préférè, non limitatif, de réalisa- tion représenté sur le dessin annexé dont la figure unique est une vue de côté, partiellement en coupe longitudinale, de la moitié axialement supérieure d'un moteur à turbine à gaz selon l'invention. Le moteur à turbine à gaz 10, représenté sur le dessin, comprend, dans le sens d'écoulement des gaz, un com- presseur 11, un appareillage de combustion 12 et une turbine 13. Le compresseur 11 est, d'une façon géné- rale, du type à écoulement axial à l'exception de son dernier étage qui est du type centrifuge. L'étage centrifuge dirige l'air comprimé, radialement et vers l'extérieur, vers l'appareillage de combustion qui est du type à contre-courant. Le moteur à turbine à gaz 10 est de construction modu- laire, comportant un module de générateur de gaz 14 et un module de turbine de puissance 15. Le module de générateur de gaz 14 comprend le compresseur 11, l'ap- pareillage de combustion 12 et la partie de la turbine 13 entraînant le compresseur 11. Le module de turbine de puissance 15 comprend le reste de la turbine 13. Le module de générateur de gaz 14 comporte des parties rotatives et des parties statiques, les parties rota- tives étant portées par un arbre 16, et ce dernier é- tant monté sur la partie statique du module au moyen de deux paliers 17 et 18 axialement espacés l'un de l'autre. Plus spécifiquement,la partie turbine de cette partie rotative comporte deux roues de turbine 19 et 20, jointes ensemble, portant des couronnes d'aubes profilées mobiles 21 et 22, respectivement Ces aubes profilées rotatives 21 et 22 sont interca- lées axialement entre des couronnes d'aubes profilées fixes 23, 24 et 25 montées sur la partie statique du module 14 en aval de l'appareillage de combustion 12 L'aube profilée fixe 25 est pourvue d'un élément 26 dirigé radialement vers l'intérieur et se terminant par un support annulaire de palier 27 fournissant l'assise statique du palier aval 18 du module de gé- nérateur de gaz 14. Cet élément 26 porte en outre un organe 28 faisant partie d'un joint à labyrinthe 29 dont l'autre partie 30 est portée par une pièce annu- laire 31 fixée à la roue de turbine 20. Deux autres couronnes d'aubes fixes 32 et 33 sont pla- cées en aval des aubes fixes 25. La première de ces couronnes, la couronne 32, est la dernière couronne d'aubes du module de générateur de gaz 14, tandis que la seconde couronne 33 est la première couronne d'au- bes fixes du module de turbine de puissance 15. La ligne de séparation entre le module de générateur de gaz 14 et le module de turbine de puissance 15 passe entre les couronnes d'aubes fixes 32 et 33 et est in- diquée par la ligne sinueuse en points et traits 34. La première couronne d'aubes fixes 33 de la turbine de puissance 15 est pourvue-d'un élément 35 dirigé radia- lement vers l'intérieur et se terminant par un support annulaire allongé 36 sur lequel sont montés, espacés l'un de l'autre, deux paliers 37 et 38 portant l'arbre de turbine de puissance 39. Ce dernier porte deux roues de turbine 40 et 41, elles-mêmes portant deux couronnes d'aubes profilées mobiles 42 et 43 axialement intercalées entre la couronne d'aubes fixes 33 et deux autres couronnes d'a.ubes fixes 44 et 45 situées plus en aval, toutes ces aubes fixes 33, 44 et 45 étant montées sur les parties statiques du module de turbine de puissance 15. L'arbre 39 de la turbine de puis- sance passe dans l'arbre du générateur de gaz 16 pour se terminer par un flasque de sortie de puissance 51 placé à l'avant du moteur 10 Le support de palier allongé 36 comporte une partie rebroussée 45 accueillant la partie aval du support de palier 27 en formant avec elle un joint étanche Il comporte également un élément de joint à labyrinthe 47 dont l'autre élément est porté par l'arbre de tur- bine de puissance 39 Un joint à H.uile 49 est disposé entre l'arbre de géné- rateur de gaz 16 et l'arbre de turbine de puissance 39 en un point radialement interne par rapport au palier 18. Ce joint à huile 49 et les joints à labyrinthe 29 et 47, conjointement avec diverses autres parties du module de générateur de gaz et du module de turbine de puissance, contribuent donc à définir une chambre renfermant le palier aval 18 du module de générateur de gaz 14 et les deux paliers 37 et 38 du module de générateur de puissance 15. Par conséquent, du moment que la ligne de séparation de modules 34 passe entre les couronnes d'aubes fixes 32 et 33, elle traverse également la chambre de pa- liers 50 et, lorsque les modules 14 et 15 sont séparés l'un de l'autre, chacun de leurs arbres respectifs 16 et 39 se trouve supporté par deux jeux de paliers axia- lement espacés l'un de l'autre, en sorte que chacun de ces arbres 16 et 39 possède un support indépendant adéquat à l'intérieur de son propre module. - 2468739 Du fait que tous les paliers 18, 37 et 38 sont renfer- més dans une chambre unique 50, l'alimentation en lu- brifiant et en air réfrigérant est beaucoup plus simple que s'ils se trouvaient dans plusieurs chambres dis- tinctes espacées les unes des autres. REVENDICATIONS 1. Moteur à turbine à gaz modulaire comprenant un mo- dule de générateur de gaz et un module de turbine de puissance, chacun de ces modules comportant des éléments rotatifs portés par un arbre rotatif, chaque arbre rotatif et chaque groupe d'éléments rotatifs étant supportés depuis les parties sta- tiques de son module respectif au mroyen d'une plu- ralité de paliers, caractérisé en ce que les pa- liers (37, 38) contenus dans le module de turbine de puissance (15) et le palier aval (18) contenu dans le module de générateur de gaz (14) sont pla- cés dans une chambre à paliers (50) définie par des parties dudit module de générateur de gaz (14) et dudit module de turbine de puissance (15). 2. Moteur à turbine à gaz Modulaire selon la Revendi- cation 1, caractérisé en ce que chacun desdits arbres rotatifs (16, 39) est supporté depuis les parties statiques de son module respectif (14, 15) par deux paliers (17, 18 et 37, 38) axialement espacés l'un de l'autre. 3. Moteur à turbine à gaz modulaire selon une quel- conque des Revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les paliers (37, 38) placés dans le module de turbine de puissance (15) sont espacés l'un de l'autre de façon à assurer le support de l'arbre de turbine (39) lorsque le module de turbine de puissance (15) et le module de générateur de gaz (14) sont séparés. 4. Moteur à turbine à gaz modulaire selon une quel- conque des Revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'arbre (39) supporté dans le module de tur- bine de puissance (15) se termine, à l'extrémité amont du moteur (10), par un flasque de sortie de puissance (51) À