Brevet FR2526866A1 — publié le 19831118

Moyen en vue de contrôler la pression de balayage d'air dans le compartiment des paliers des turbines à gaz. L'invention concerne un moyen en vue de contrôler la pression d'un compartiment de paliers en vue de maintenir normalement la haute pression désirée, tout en réduisant cependant cette pression en cas d'une perte de charge survenant dans l'air d'étanchéité entourant ce compartiment de paliers. Dans de nombreux moteurs à turbine à gaz, il est souhaitable de maintenir une pression relati- vement élevée dans le compartiment des paliers afin de contrôler l'afflux d'air chaud entourant normale- ment ce compartiment à un niveau en dessous duquel un début d'incendie pourrait se produire en cas de mauvais fonctionnement du joint d'étanchéité Dans certaines conditions de fonctionnement, par exemple, au ralenti en vol, la pression régnant à l'intérieur de ce compartiment pourrait approcher, voire même excéder la pression extérieure à un point tel que des fuites d'huile pourraient se produire En conséquence, il est souhaitable de prévoir un système en vue de contrôler la pression régnant dans le compartiment de paliers vis-à-vis de la pression extérieure, tout en maintenant une perte de charge acceptable en tra- vers des joints d'huile afin d'éviter des fuites d'huile dans toutes les conditions de fonctionnement du moteur. Une caractéristique de l'invention est d'installer, dans la conduite de balayage/reniflard, une soupape réduisant la section d'écoulement lorsque la pression extérieure d'air est élevée, cette sou- pape augmentant la section d'écoulement lorsque la pression est faible. Une autre caractéristique de l'invention est d'actionner la soupape en réponse à un paramètre du moteur de telle sorte qu'elle réagisse à des chan- gements survenant dans les conditions de fonctionne- ment du moteur pour régler la pression de l'air en- tourant le compartiment de paliers, ce qui ne nécessi- te aucun moyen extérieur de contrôle. La soupape de réduction installée dans le système de balayage sert à contrôler la pression régnant dans le compartiment de paliers de manière plus ou moins linéaire avec la pression régnant à l'extérieur de ce compartiment afin de maintenir, en travers des joints d'étanchéité, une perte de charge compatible avec les caractéristiques de fonc- tionnement de ces joints, tout en assurant une bonne durée de vie de ces derniers, en minimisant les fuites d'huile et les risques d'incendie du compar- timent en cas de défaillance des joints. Lorsqu'un état de fonctionnement du moteur donne lieu à une perte de charge de l'air entourant le compartiment de paliers, cet air étant générale- ment évacué par, là décharge du compresseur et, dès lors, pratiquement à la pression de décharge du com- presseur, la chute de pression peut réduire la perte de charge survenant en travers des joints étanches, permettant ainsi une inversion de pression en travers de ces joints, ce qui a pour effet de provoquer des fuites d'huile au-delà de ces derniers Afin de maintenir la perte de charge désirée, la soupape de réduction est amenée à réagir à un paramètre du moteur qui reflète ou est fonction de la puissance ou de la vitesse de ce dernier, par exemple, la pression de l'huile acheminée au palier dans un moteur à pression d'huile non réglée La pompe à huile étant entraînée par l'arbre du moteur, la pres- sion d'huile est fonction de la vitesse de ce dernier, vitesse qui, suivant l'invention, détermine la posi- tion de la soupape. Le fonctionnement de la soupape de réduc- tion en réponse à la pression d'huile ne réagit pas immédiatement à une perte brusque de la pression d'air d'étanchéité du compartiment, par exemple, suite à une irrégularité dans le com- presseur ou à une décélération rapide du moteur, car il s'écoule un certain laps de temps avant qu'un changement ne se manifeste dans la pression d'huile. En conséquence, suivant une autre forme de réalisa- tion de l'invention, la soupape de réduction peut être amenée à réagir à la pression de décharge du compresseur, établissant ainsi une relation directe entre cette soupape de réduction et une perte de charge survenant dans l'air d'étanchéité acheminé aux joints étanches du compartiment de paliers. Les objets, caractéristiques et avantages ci-dessus de la présente invention, ainsi que d'autres apparaltront plus clairement à la lecture de la des- cription détaillée ci-après de certaines de ses for- mes de réalisation préférées données en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une partie du moteur, cette vue montrant le compartiment de paliers et les joints étanches avec une soupape de réduction réagissant à la pression d'huile; la figure 2 illustre un détail d'une forme de réalisation de la soupape de réduction; la figure 3 illustre un détail d'une autre forme de réalisation de la soupape de réduction; la figure 4 est une vue schématique sem- blable à celle de la figure 1, illustrant une autre forme de réalisation de l'invention, la soupape de réduction réagissant directement à la pression de décharge du compresseur. Telle qu'elle est illustrée, l'invention est appliquée à un moteur à turbine à gaz comportant un rotor de compresseur 2 pourvu d'aubes mobiles 4 coopérant avec une rangée d'aubes fixes 6 dans un carter de compresseur 8 Le dessin illustre une extrémité de décharge du compresseur, l'air étant déchargé dans un conduit 10 allant aux chambres de combustion Le rotor est soutenu par un arbre 12 supporté dans un palier 14 à l'intérieur d'un com- partiment 16 Des joints étanches 18 et 20 prévus aux extrémités opposées de ce compartiment coopèrent avec des brides 22 et 24 formées sur un arbre afin d'étancher le compartiment et empêcher les fuites d'huile hors de ce dernier De l'air sous pression est acheminé de la décharge du compresseur à une chambre 26 entourant un arbre Cette chambre entoure également la structure 28 supportant le palier et l'extrémité supérieure de cette chambre est définie par des éléments d'étanchéité coopérants 30 et 32 situés à l'intérieur de cette chambre, laquelle peut également être alimentée par une ouverture 34 prati- quée dans le conduit de décharge 10 Dans l'un ou l'autre cas, la pression régnant dans la chambre 26 est directement fonction de la pression de décharge du compresseur Suivant l'importance des fuites se produisant hors de la chambre 26, la pression régnant dans cette dernière peut être pratiquement égale à la pression de décharge du compresseur Le compar- timent 16 comporte une conduite de balayage/reniflard allant à une canalisation de décharge 36 Dans cette canalisation, est installée une soupape de réduction 38, laquelle est représentée dans une position de réduction afin de limiter la quantité d'air déchargé du compartiment de palier,maintenant ainsi, à l'intérieur de ce dernier, une pression sélectionnée suffisamment inférieure à celle régnant dans la chambre périphérique 26 pour limiter la quan- tité d'air passant au-delà des joints à travers le compartiment au degré minimum requis pour le fonction- nement correct du moteur Cette soupape est amenée à réagir à un paramètre du moteur qui est fonction de la puissance de sortie ou de la vitesse de ce dernier, par exemple, la pression d'huile du moteur dans un système non réglé A cet effet, l'arbre du moteur entraîne une pompe 40 qui achemine l'huile lubrifiante d'une conduite d'alimentation 42 à tra- vers une canalisation de décharge 44 pour pulvériser l'huile contre le palier 14 via un gicleur 46. Un embranchement 48 partant de la canalisa- tion de pression 44 et se dirigeant vers un cylindre (figure 2) comportant un piston 52 achemine la pression destinée à actionner la soupape. En se référant à présent à la figure 2, la soupape est représentée sous forme d'un conduit 54 dans lequel est installée une vanne 56 pouvant se déplacer dans et hors d'une position d'obstruction dans le conduit 54 à travers une rainure 58 pratiquée dans ce dernier Un ressort 60 maintient normale- ment cette vanne en dehors de la position d'obstruc- tion Dans la dérivation 62 entourant cette vanne, est pratiqué un orifice de réduction 64 qui règle la quantité d'air s'échappant du compartiment 16 lorsque la soupape est fermée Cet orifice peut être modifié à des dimensions différentes afin de modifier la quantité d'air déchargé. La vanne 56 est fixée à un piston 52 qui est localisé dans le cylindre 50 par une tige 66 et cette vanne est poussée dans la position d'ouverture par un ressort 60 Dès lors, si, à la suite d'une réduction de la vitesse du rotor du moteur, l'huile vient à subir une per-te de charge, la vanne sera rétractée du conduit pour laisser s'échapper une plus grande quantité d'air du compartiment 16 et y créer une perte de charge correspondant à celle se produisant dans la chambre 26 à la suite de la même réduction de vitesse. En variante de la soupape à vanne de la figure 2, la structure de soupape 70 de la figure 3 comporte une entrée 72 et une sortie 74, une soupape de réduction sous forme d'une tige 76 étant montée sur un piston 78 dans le cylindre 80 Le ressort 82 pousse normalement la tige 76 en dehors de la po- sition de réduction illustrée et l'huile sous pres- sion venant de la pompe à huile 40 de la figure 1 et pénétrant dans le cylindre via le conduit 83 a pour effet de pousser la tige dans la position de réduction illustrée Un passage d'évacuation 84 permet, à l'huile s'échappant éventuellement du piston, d'être déchargée dans la canalisation du reniflard. Comme on le constatera en observant la structure de la figure 2 ou de la figure 3, à llinté- rieur de la canalisation du reniflard pour le compar- timent 16, est installée une soupape de réduction qui réagit à la pression d'huile acheminée par la pompe entraînée par le moteur de telle sorte que la pression de l'huile distribuée par cette pompe soit presque directement fonction de la puissance ou de la vitesse du moteur De la sorte, lorsque la puis- sance ou la vitesse du moteur diminue, la pression d'huile diminuera à un degré tel que l'élément de réduction puisse être plus ou moins rétracté du conduit, permettant ainsi le déchargement d'une plus grande quantité d'air hors du compartiment 16. Le changement survenant dans la pression de lthuile distribuée par la pompe est évidemment un paramètre du moteur qui est fonction de ou en relation avec le changement survenant dans la puissance de sortie ou la vitesse du moteur, si bien que la réduction effec- tuée par la soupape est réduite ou éliminée par une perte de charge de l'huile L'effet de cette réduc- tion de la pression d'huile et l'atténuation corres- pondante de l'effet de réduction de la soupape a pour but de permettre la décharge d'air correcte hors du compartiment 16 sous pression réduite en cas de perte de charge de 1 ' huile, si bien qu'il ne peut se pro- duire aucune inversion de pression en travers des joints étanches du fait que la pression régnant dans le compartiment 16 deviendrait supérieure à celle régnant dans la chambre périphérique 26 lorsque la pression régnant dans cette dernière est réduite ou diminuée par suite d'une réduction de la puissance ou de la vitesse du moteur. La figure 4 illustre une forme de réalisa- tion dans laquelle la soupape de réduction 38 ' réa- git directement à la pression de décharge du com- presseur La figure 4 correspond généralement à la figure 1, hormis les exceptions décrites ci-après. La soupape 381 est sous forme d'une plaque coulissante 40 t supportée sur une tige 42 ', laquelle est fixée à un piston 44 ' installé dans un cylindre 46 ' L'extrémité du cylindre 46 ' est reliée au con- duit de décharge du compresseur par un conduit de petit diamètre 48 ', si bien que la pression de décharge du compresseur régnant dans le cylindre maintient normalement la plaque 40 ' dans la position de réduction illustrée. Cette plaque qui coulisse dans une rainure t pratiquée dans la conduite 36, est poussée dans une position de non-réduction (position supérieure) par un ressort 521 Dès lors, lorsque la pression de décharge du compresseur tombe brusquement, par exemple, en cas d'une irrégularité survenant dans le compresseur ou lors d'une décélération du moteur, la plaque de réduction est soulevée immédiatement par la force du ressort en surmontant la force réduite appliquée sur le piston par la pression de décharge du compresseur Lorsque la pression de décharge du compresseur revient à la normale, la plaque de ré- duction est repoussée par cette pression dans la posi- tion de réduction illustrée. De la sorte, lorsqu'il se produit une perte de charge dans l'air d'étanchéité se trouvant-dans la chambre 26, la réduction créée est ouverte et la pression régnant dans le compartiment 16 tombe avant qu'une inversion de pression ne puisse se produire en travers des joints étanches, ce qui pourrait pro- voquer des fuites d'huile, voire même un incendie. Lorsque la pression de décharge du compres- seur est rétablie, la réduction est remise en place et la perte de charge désirée en travers des joints étan- ches est rétablie. Bien que l'invention ait été illustrée et décrite en se référant à certaines de ses formes de réalisation préférées, l'homme de métier comprendra que diverses autres modifications et omissions peu- vent être envisagées tant dans la forme que dans les détails sans pour autant se départir de l'esprit et du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Turbine à gaz comportant un rotor ( 2) et un passage ( 10) pour l'air de décharge du compres- seur, caractérisée en ce qu'elle comprend: un palier ( 14) pour le rotor ( 2) un compartiment ( 16) entourant le palier ( 14); des joints étanches ( 18, 20) coopérant avec le compartiment ( 16) pour empacher les fuites d'huile hors de ce dernier; un moyen en vue d'acheminer l'air de déchar- ge du compresseur de ce passage à ces joints étanches ( 18, 20) à l'extérieur du compartiment ( 16); un conduit de ventilation ( 35, 36) pour le compartiment ( 16); et une soupape de réduction ( 38, 38 ') installée dans ce conduit ( 35, 36) afin de faire varier la décharge d'air hors de ce compartiment ( 16). 2 Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen réa- gissant à un paramètre du moteur pour actionner cette soupape de réduction ( 38). 3 Turbine à gaz suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le paramètre du moteur est fonction de la vitesse de ce dernier. 4 Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une pompe ( 40) entra 1 née par le rotor ( 2) pour acheminer un lubri- fiant sous pression au palier ( 14), ainsi qu'un moyen réagissant à l'huile sous pression pour actionner la soupape de réduction ( 38). Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une pompe ( 40) entraînée par le rotor ( 2) et acheminant un lubri-. fiant sous pression au palier ( 14), ainsi qu'un moyen réagissant à l'huile sous pression distribuée par cette pompe ( 40) pour atténuer la réduction précitée en réponse à une perte de charge. 6 Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un piston et un cylindre ( 50, 52; 78, 80), ce piston ( 52; 78) étant relié à la soupape de réduction ( 38), ainsi qu'un moyen acheminant une pression à ce cylindre ( 50; 80) pour actionner la soupape précitée. 7 Turbine à gaz suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un piston et un cylindre ( 50, 52; 78, 80), le piston ( 52; 78) qui est relié à la soupape de réduction ( 38) et au cylindre ( 50; 80), étant alimenté en huile sous pression par la pompe ( 40). 8 Turbine à gaz suivant la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un ressort ( 60; 82) pour pousser la soupape de réduction ( 38) dans la position de non-réduction. 9 Turbine à gaz suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de réduction ( 38 t) réagit à la pression de décharge du compresseur. Turbine à gaz suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un cylindre et un piston ( 46 ', 44 '), le cylindre ( 461) étant relié au passage ( 10) de décharge du compresseur, tandis que le piston ( 441) est relié à la soupape ( 38 '). 11 Turbine à gaz suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la soupape ( 38 ') est sous forme d'une plaque de réduction ( 401) installée dans le conduit ( 36), tandis qu'un ressort ( 52 ') est prévu pour pousser la plaque dans la position de non-réduc- tion. 12 Turbine à gaz suivant la revendication 10, caractérisée en ce que la soupape ( 38 t) est sous il forme d'une plaque ( 401) supportée par le piston ( 441) et comportant un ressort ( 521) poussant cette plaque dans une position de non-réduction dans le conduit de ventilation ( 36).