Brevet FR2491149A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne des turbines à gaz et, en particulier, des mélangeurs à lobes pour ces turbines. La présente invention constitue un perfec- tionnement du mélangeur à lobes décrit et revendiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4.149.375 accordé à la Demanderesse le 17 avril 1979 aux noms de T.A. Wynosky, R.A. Streib et C.A. Campbell. Dans le mélangeur à lobes décrit dans le brevet précité, on pratique des découpes dans des parois latérales adja- centes, donnant ainsi lieu à un mélange prématuré com- parativement au mélangeur à lobes bien connu. Bien que ce système se soit avéré efficace dans certaines instal- lations d'aéronefs, la Demanderesse a trouvé que non seulement on pouvait améliorer le rendement du moteur et le comportement acoustique, mais que cette inven- tion permettait également de réduire le poids, les frais et la complexité. Suivant la présente invention, les "réduc- tionsIl du diamètre intérieur ou les creux s'étendent radialement vers l'intérieur en direction de la ligne centrale de la turbine et axialement en aval des lobes intérieurs, permettant ainsi de remplacer le grand corps central classique bulbeux ou cylindrique par un corps central conique plus petit. En conséquence, le corps central des mélangeurs à lobes connus jusqu'à présent chasse les courants gazeux du centre de la turbine ra- dialementvers l'extérieur, ces gaz venant alors rejoindre ceux du ventilateur qui ont été guidés radialement vers l'intérieur par les "creux" des lobes du diamètre inté- rieur, ces deux types de gaz s'interpénétrant mutuel- lement à l'extrémité de décharge pour former un mélange. En prolongeant les creux de la sorte et en réduisant le diamètre et la longueur du corps central, on assure la pénétration de l'air du ventilateur dans le courant gazeux central. En outre, en supprimant le grand corps central, on augmente la surface totale d'écoulement à l'extrémité de décharge de ce mélangeur. De ce fait, on réduit les débits avec, pour conséquence, une réduction de la friction sur l'enveloppe extérieure, donnant ainsi lieu à une amélioration du rendement. Le S temps de séjour des gaz dans la tubulure d'évacuation est également prolongé, ce qui a pour effet d'accentuer le mélange et, partant, d'améliorer le rendement et le comportement acoustique comparativement aux mélangeurs connus jusqu'à présent. Un objet de la présente invention est de fournir un mélangeur à lobes perfectionné pour une turbine à gaz. Une caractéristique de l'invention consiste à prolonger, radialement et vers l'intérieur, des creux judicieusement choisis des lobes de façon à faire péné- trer l'air du ventilateur dans le courant gazeux cen- tral. Les dimensions du corps central sont réduites, donnant ainsi un mélangeur qui est caractérisé en ce qu'il est moins compliqué, moins coûteux et plus léger que les mélangeurs connus jusqu'à présent pour une tur- bine possédant les mêmes caractéristiques, améliorant ainsi tant le rendement que le comportement acoustique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la spécifica- tion et des revendications ci-après, ainsi qu'en se référant aux dessins annexés qui illustrent une forme de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de l'objet de l'invention; la figure 2 est une vue schématique il- lustrant l'amélioration apportée par rapport à la tech- nique antérieure. Des mélangeurs à lobes sont décrits dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n 4.149.375 dont la description est mentionnée ici à titre de référence. Cette invention a trouvé son utilité dans la turbine IIJT-8D" fabriquée par "Pratt & Whitney Aircraft Group", Division de "United Techno- logies Corporation" (Demanderesse). Ce mélangeur sert à diriger l'air sortant du ventilateur de la turbine du réacteur, turbine de laquelle sort un courant gazeux central. Aussi longtemps que le courant d'air du ventilateur et le courant gazeux central ne seinterpénètrent pas, ils restent sous forme de courants co-annulaires. Comme représenté dans les figures 1 et 2, le mélangeur illustré d'une manière générale par le chiffre de ré- férence 10 est un organe cylindrique 12 ayant, à son extrémité d'aval, une partie sinusoïdale définissant des lobes intérieurs et extérieurs 14 et 16 respective- ment. Ces lobes définissent des canaux ou des creux à extrémités ouvertes, tandis que les lobes extérieurs 1s forment des creux intérieurs 18 conduisant le courant gazeux central radialement vers l'extérieur, les lobes intérieurs définissant des creux extérieurs 20 condui- sant le courant d'air du ventilateur radialement vers l'intérieur. Ainsi qu'on l'a indiqué, le diamètre des creux extérieurs 20 diminue de l'extrémité d'amont vers l'extrémité d'aval, tandis que le diamètre des creux intérieurs 18 augmente dans la même direction. Suivant la présente invention, certains lobes intérieurs sont prolongés radialement vers l'in- térieur et axialement en aval par rapport aux lobes non prolongés. Suivant la forme de réalisation pré- férée, des lobes intérieurs alternés 14A sont prolon- gés à des intervalles de 600. Comme le comprendra l'homme de métier, on pourrait adopter d'autres inter- valles, par exemple, pour prolonger tous les lobes intérieurs, sans pour autant se départir du cadre de l'invention. La figure 2 illustre l'amélioration ap- portée par le mélangeur de l'invention comparativement au mélangeur à lobes de la technique antérieure. La ligne en traits discontinus illustre l'amélioration apportée comparativement aux mélangeurs connus jusqu'à présent. Comme le montre cette figure, certains lobes intérieurs 14A sont prolongés radialement vers ltinté- rieur et axialement en aval du lobe extérieur. De même, en procédant de la sorte, on peut conférer une nouvelle configuration au corps central comme repré- senté par la ligne en-traits discontinus 24. Le corps central de la technique antérieure était une plus grande masse de forme bulbeuse comparativement au corps central 24 de forme généralement conique. Il est entendu que l'invention n'est nulle- ment limitée aux formes de réalisation particulières décrites ci-dessus et illustrées dans les dessins an- nexés, mais que différentes modifications peuvent y être apportées sans pour autant se départir de l'esprit et du cadre de ce nouveau concept tel qu'il est défini par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Mélangeur à lobes pour un turboréacteur dans lequel circulent des courants co-annulaires dont un vient du ventilateur, tandis que l'autre s'écoule du centre de la turbine, ce mélangeur comportant un corps de forme généralement cylindrique disposé parallèlement à ces courants coannulaires tout en comportant, à son extrémité arrière, une partie sinusoïdale par rapport au sens d'écoulement de ces courants coannulaires, cette partie sinusoïdale définissant des creux à extré- mités ouvertes dont le diamètre augmente et diminue alternativement dans le sens axial par rapport à la li- gne centrale du corps de forme cylindrique, les creux de diamètre croissant étant conçus pour diriger le cou- rant central, tandis que les creux dont le diamètre diminue, sont conçus pour diriger le courant du ventila- teur, ce courant du ventilateur et ce courant central se mélangeant à l'extrémité de décharge de ce mélangeur, au moins certains des creux dont le diamètre diminue, s'étendant axialement à partir des creux de diamètre croissant. 2. Mélangeur à lobes suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que certains des creux dont le diamètre diminue, se prolongent radialement vers l'intérieur en direction de la ligne centrale par rap- port aux autres creux dont le diamètre diminue. 3. Mélangeur à lobes suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que des creux alternés dont le diamètre diminue, se prolongent axialement à partir de l'extrémité d'aval de la ligne centrale et radiale- ment vers l'intérieur en direction de celle-ci par rapport aux creux adjacents dont le diamètre diminue. 4. Mélangeur à lobes suivant l'une quel- conque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un nez de forme conique disposé au centre de la partie sinusoïdale du mélangeur.