Brevet FR2510238A1 — publié le 19830128

La présente invention concerne un générateur de gaz pour turbines à gaz. En -se rétérant tout dabord à la figure 1, on peut voir en coupe longitude un exemple des solutions classiques: du côté du flux intérieur de la tubulure 1 de l'entrée d'air comprimé se trouve relié un cylindre extérieur 2, de grand diamètre, dont le côté flux inférieur est obturé. -A l'intérieur de ce dernier, se trouve placé un cylindre de combustion 3 dont le côté flux supérieur est obturé et celui du flux inférieur libre. Entre ces deux cylindres 2 et 3 est formé le conduit d'air cylindrigue 5. La paroi du cylindre de combustion 3 comporte des trous d'alimentation d'air 6 et l'injecteur de carburant 7 est placé à l'extrémité inférieure du flux supérieur. La tubulure d'évacuation des gaz est reliée au côté du flux inférieur devant lequel sont disposées les aubes 10 de la turbindw L'arbre de la turbine est désigné par le repère numrîqu tt w Dans le cas de cette forme de réalisation, l'air oomprimé qui alimente la tubulure 1 traverse le cylindre de combustion 3 par les trous d'alimentation d'air.6. Une partie de l'air comprimé, mélangée avec du combustible fourni par l'injecteur 7 brûle. Le reste de l'air se mélange au gaz de combustion ce qui en diminue la température de sorte qu'elle devient inférieure à la tolérance thermique des aubes 10.Le gaz de combustion est, par la suite, évacué par la tubulure d'Fchap- pement d'air 4 en imprimant ainsi une rotation aux aubes 10, mais le rendement de la combustion reste peu satisfaisant. Pour l'améliorer, on a imaginé de recycler les gaz d'Echappe- ment à la sortie des aubes 10 afin de réutiliser la chaleur résiduelle pour le préchauffage de l'air comprimé au niveau du transfert par le compresseur dans la tubulure 1. Les dispositifs de préchauffage développés à cette fin sont soit de type à tubes alvéolés, comme le sont les radiateurs, soit de type rotatif. Cependant de tels dispositifs de préchaùffage présentaient l'inconvénient d'être volumineux, de par leur structure rendue complexe par le nombre de tubulures nécessaires. La présente invention a pour but de fournir un générateur de gaz qui élimine les inconvénients des dispositifs classiques du type mentionné ci-dessus. L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale de deux exemples de réalisation conformes à la présente invention Pour les pièces identiques, sur ces figures, les mêmes repères numériques que ceux de la figure 1 ont été utilisés. Les explications portent essentiellement sur les éléments différents de ceux des solutions classiques. Dans le premier exemple de réalisation réprésenté sur la figure 2,. entre le cylindre extérieur 2 et le cylindre de combustion 3 se trouve un cylindre médian 8 formant ainsi un conduit a 'air intérieur 5' et un conduit d'air extérieur 5". Le conduit d'air extE- rieur 5", formé par le cylindre médian 8 est obturé du cdtd du flux supérieur. Cependant, du côté du flux inférieur des trous 9 de communication sont formés reliant les conduits d'air intérieur et extérieur 5' et 5". Dans cette forme de réalisation, l'air comprimé qui arrive dans le conduit d'air extérieur 5" alimente le cylindre de combustion 3 en passant successivement dans les trous de communication 9 enfaisantun demi-tour pour arriver dans le conduit d'air intérieur 5'. Lorsque l'air se trouve dans 1* conduit intérieur 5', il est en contact avec la paroi extérieure du cylindre de combustion 3. Ce contact permet ut échange de chaleur en refroidissant le gaz d'échappement à l'intérieur du cylindre de combustion 3 et en réchauffant l'air se trouvant dans le conduit 5' au fur et a mesure de sa progression.D'autre part, par le flux d'air frais a l'intérieur du conduit d'air extérieur 5", le dégagement.de chaleur vers l'extérieur de la paroi du cylindre médian 8 est dirigé vers le conduit d'air intérieur, ce qui réduit le dégagement de chaleur de la paroi du cylindre extérieur 2, notamment vers l'arbre 11 voisin. Dans le deuxième exemple de réalisation représenté sur la figure 3, le cylindre de combustion 3' est en forme de U dont l'un des bras est relié à la tubulure d'échappement des gaz 4. De ce fait, une partie du conduit d'air intérieur 5' change deux fois de direction, ce qui permet un échange thermique plus important que dans le premier exemple de réalisation.Pour ce qui concerne les autres éléments, cet exemple de réalisa- tison est identique à l'exemple de réalisation représenté sur la figur La présente invention décrite dans le détail aux paragraphes précédents présente les avantages ci-dessous et est caractérisée en ce que le conduit d'air entre le cylindre extérieur et le cylindre de combustion est divisé par le cylindre médian placé entre- les deux cylindres précités, en deux conduits d'air, le conduit intérieur-et le conduit extérieur.Les flux supérieur et inférieur du conduit d'air extérieur étant reliés respectivement à la tubulure d'air comprimé et au conduit d'air intérieur, l'air comprimé arrivant dans la tubulure d'air comprimé refroidit d'abord la paroi du cylindre extérieur au niveau du conduit d'air extérieur, diminuant ainsi la chaleur dégagée vers l'extérieur. De ce fait, le réchauffement de l'arbre de turbine voisin est évité ainsi que le déssèchement des lubrifiants de l'arbre. Par la suite, l'air traverse le conduit d'air intérieur en refroidissant le gaz d'échappement du cylindre de combustion, éliminant ainsi les risques d'effets thermiques indésirables sur les aubes de la turbine,tout en se réchauffant pour être prêt à se mélanger avec le combustible, ce qui permet d'augmenter le taux de rendement de la combustion. La présente invention permet en effet d'obtenir ces avantages par une structure extrêmement simple sans pour autant poser de problèmes d'encombrement. REVENDICATION Générateur de gaz pour turbines à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre extérieur (2) à l'une des extrémités duquel est reliée une tubulure d'air comprimé (1), l'autre extrémité étant obturée, un cylindre de combustion (3, 3') placé à l'intérieur du cylindre extérieur (2), dont le conduit de flux supérieur est obture , tandis que celui de flux inférieur est libre, et dont la paroi comporte des trous d'alimentation en air (6), ces deux cylindres formant un conduit d'air (5, 5"), un injecteur de carburant (7) disposé à l'extrémité intérieure du conduit deeflux supérieur du cylindre de combustion (3, 3'), et un troisième cylindre médian (8) placé dans l'espace compris entre le cylindre extérieur (2) et le cylindre de combustion (3, 3') pour séparer ledit conduit d'air en un conduit d'air intérieur (5') et un conduit d'air extérieur (5"), les deux extrémités des flux supérieur et inférieur du conduit d'air extérieur (5") étant reliées respectivement à la tubulure d'air comprimé (1) et au conduit d'air intérieur (5').