Brevet FR2594487A1 — publié le 19870821

Turbine à gaz à refroidissement du palier par le combustible, utilisée une seule fois, notamment dans des missiles téléguidés." L'invention concerne une turbine à gaz, no- tamment un réacteur, avec une chambre de combustion, un compresseur et une turbine, turbine à gaz dans laque lle un rotor est monté par l'intermédiaire d'au moins un palier qui comporte, pour son refroidissement, un emplacement de refroidissement avec une alimentation en combustible et une évacuation de combustible, le combustible de la turbine à gaz étant amené pour servir de fluide de refroidisse- ment. Dans les turbines à gaz, les paliers du rotor du compresseur et de la turbine doivent être la plupart du temps refroidis, Il se dégage, d'une part, du fait de l'énergie de frottement, une chaleur excessive, et d'autre part, la chambre de combustion et la turbine sont très chaudes en fonctionnement, de sorte que la cha- leur se transmet à partir d'elle sur le palier. Pour évi- ter un circuit de refroidissement distinct, on utilise comme liquide de refroidissement, le combustible de la turbine à gaz. A cet effet, ce combustible est amené di- rectement dans la chambre de combustion, par l'intermé- diaire du palier en circulation ou en alimentation sans retour à partir du réservoir de carburant. Par le document DE-PS 11 96 016 on connaît 2.- un tel refroidissement de palier. Le combustible de la turbine à gaz est amené à l'emplacement de refroidisse- ment du montage du rotor et revient à partir de là, dans le réservoir. Ce combustible est alors en même temps utilisé comme moyen de lubrification pour le palier. Il n'est pas prévu de dispositions pour un amortisseur de palier qui compliquerait un palier de rotor refroidi de cette façon. L'invention a pour but de munir d'un amor- tissement de palierle palier, refroidi par le combustible, d'une turbine à gaz. Ce but est atteint, en ce que la turbine à gaz définie ci-dessus, est caractérisée en ce que l'empla- cement de refiisseet revêt la forme d'un interstice étanché disposé concen-triquement par rapport au palier, et qui, grace au combustible, introduit dans cet interstice, constitue un amortissement hydraulique pour le palier. Dans l'interstice muni à l'une de ses extré- mités axiales d'une alimentation en combustible, et à son autre extrémité axiale d'une évacuation de combustible, du carburant s'écoule pendant le fonctionnement, en se répar- tissant sur la périphérie du palier et en refroidissant celui-ci. En même temps, l'interstice rempli de liquide entourant le palier, joue le rôle d'amortisseur par com- pression de film. Des dispositifs spéciaux supplémentaires pour l'amortissement du palier peuvent ainsi être suppri- més. Pour éviter un circuit de refroidissement distinct, on utilise comme liquide de refroidissement le combustible de la turbine à gaz. A cet effet, ce combustible est amené par l'intermédiaire du palier dans la chambre de combus- tion en circulation ou bien en alimentation sans retour. La turbine à gaz conforme à l'invention, est notamment avantageuse dans le cas de turbines à gaz utili- sées seulement une fois, telles qu'elles sont mises, par exemple en oeuvre, comme réacteurs dans des missiles 3J.- téléguidés, de préférence prévus pour être utilisés une seule fois, (frelon). Pour de tels réacteurs, les exigen- ces s'orientent notamment au premier plan vers une dé- pense de construction extrêmement réduite et une grande fiabilité. Dans ce cas, le palier est réalisé sous la forme d'un simple palier à roulement avec lubrification à l'huile perdue, à la graisse ou bien au combustible. Grâce au refroidissement et à l'amortissement simLtané du palier avec le combustible de la turbine à gaz, on supprime les équipements auxiliaires supplémentaires, tels qu'un système de lubrification coûteux, un systène de refroidissement et un système d'amortissement. La dépen- se de construction est ainsi maintenue à un niveau extr4- mement bas, de sorte qu'on obtient un faible encombrement et un poids réduit. Il peut être avantageux, dans le cas d'une turbine à gaz pourvue d'un rotor comportant un palier côté compresseur et un palier c8té turbine, d'éouiper ces deux paliers de l'interstice conforme à l'inven- tion, mais de ne prévoir que le palier c8té turbine aus- si bien avec une alimentation en combustible qu'avec une évacuation en combustible. Le combustible ne refroi- dit ainsi que le palier c8té turbine, tandis que l'alimen- tation en combustible sur le palier c8té compresseur, assure un amortissement et n'assure pas sur ce palier des fonctions de refroidissements Cela peut être avantageux dans le cas de paliers c8té compresseur du fait des tem- pératures plus basses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, résident en ce que: - l'interstice rempli de liquide constitue un amortisseur à film comprimé, - l'évacuation du combustible est reliée à la chambre de combustion de la turbine à gaz, - le palier c8té compresseur, comporte 4.- exclusivement une arrivée de combustible, - le palier est disposé dans un manchon concentrique que, de son côté, est monté dans un bottier, l'interstice étant prévu entre le bottier et le manchon, - aux extrémités axiales de l'interstice, il est respectivement prévu une gorge annulaire pour l'ame- née et l'évacuation du combustible, - aux extrémités axiales de l'interstice, il est respectivement prévu un joint d'étanchéité, soit un joint torique, soit un segment de piste, - le palier est un palier à roulement. L'invention sera décrite plus en détail en se référant à la description ci-après et au dessin ci- joint, qui est une coupe longitudinale d'un exemple de réalisation conforme à l'invention d'un palier de turbine gaz. Sur un rotor en deux parties 1, est disposé un palier 2 qui est réalisé sous la forme d'un palier à roulement. Ce palier à roulement est alors fixé en direc- tion longitudinale côté rotor. Côté bottier, le palier 2 est placé dans un manchon 3 qui, à son tour, est disposé concentriquement dans un bottier 4. Le bottier 4 est relié aux parties extérieures de la turbine à gaz. Le rotor 1 est, dans cet exemple de réalisation, relié d'un côté à la turbine, non représentée, et il est relié de l'autre côté, au compresseur, éventuellement par l'inter- médiaire d'un autre palier. Entre le bottier 4 et le manchon 3, est ménagé un interstice annulaire 5 qui s'étend axialement en pratique sur toute la longueur du manchon 3 ou bien du bottier 4. Aux extrémités axiales de cet interstice 5, une gorge annulaire périphérique 6 et 7, est respective- ment usinée dans le manchon 3. Cette gorge annulaire 6 ou 7, peut également être insérée dans le bottier 4 ou bien dans l'une et l'autre de ces deux pièces. Aux 5.- extrémités axiales de l'interstice 5, un anneau d'étanche- ment 5a ou bien 5b est respectivement inséré dans le manchon 3, cet anneau étanchant l'interstice 5 par rap- port au bottier 4. Les gorges annulaires 6 et 7 sont pla- cées entre les joints d'étanchéité, de préférence directe- ment à c8té du joint correspondant. Il est avantageux d'utiliser comme joint d'étanchéité, des joints toriques ou bien des segments de piston. La gorge annulaire 6 est reliée à une ali- mentation axiale 8 en combustible dans le boltier 4, tan- dis que la gorge annulaire 7 est reliée à une évacuation de combustible 9 dans le boltier 4. L'alimentation en combustible 8 et l'évacuation de combustible 9 sont alors réalisées sous la forme de raccords filetés avec des perçages de liaison 10. Un réservoir de combustible 14, de préférence séparé, est raccordé par l'intermédiaire d'une pompe de combustible 15 à l'alimentation 8 en combustible, tandis que l'évacuation du combustible 9 est reliée avec la chambre de combustion séparée, et éventuellement, avec un dispositif de réglage. Il faut être assuré que la totalité du combustible soit amenée dans l'interstice 5 ou bien évacué de cet interstice 5 sur toute la périphé- rie. Le combustible est amené sous pression par l'intermédiaire de l'alimentation en combustible 8 et de la gorge annulaire 6 dans l'interstice 5. La gorge annu- laire 6 assure alors une répartition uniforme du combusti- ble sur la totalité de la périphérie de l'interstice. Le carburant circulant à travers l'interstice 5 se rassem- ble dans la gorge annulaire 7 et il est amené à la cham- bre de combustion, non représentée, par l'intermédiaire de l'évacuation de combustible 9. Dans le cas d'exigences élevées en refroidissement, la totalité du combustible nécessaire pour le fonctionnement de la turbine à gaz, 6.- peut être canalisée à travers i'interstice 5. Un refroi- dissement avec un écoulement partiel est déjà suffisant dans de nombreux cas. Le combustible dans l'interstice 5 agit également comme amortisseur hydraulique vis à vis des chocs et des vibrations auxquels est soumis le rotor 1. La marche du rotor 1 est rendue plus silencieuse grâce à cette fonction d'amortissement. Pour les paliers qui ne sont pas exposés à des températures élevées, par exem- ple le palier c8té compresseur d'une turbine à gaz, on peut renoncer au refroidissement. Dans ce cas, l'éva- cuation de carburant 9 est supprimée. 7. R E V E N D I C AT I O N S 1.- Turbine à gaz, notamment réacteur, avec une chambre de combustion, un compresseur et une turbine, turbine à gaz dans laquelle un rotor est monté par l'in- termédiaire d'au moins un palier (2) qui comporte pour son refroidissement, un emplacement de refroidissement (5) avec une alimentation en combustible (8) et une évacuation de combustible (9), le combustible de la turbine à gaz étant amené pour servir de fluide de refroidissement, tur- bine à gaz caractérisée en ce que l'emplacement de refroi- dissement revêt la forme d'un interstice étanché (5) dis- posé concentriquement par rapport au palier (2), et qui grâce au combustible introduit dans cet interstice, cons- titue un amortissement hydraulique pour le palier. 2.- Turbine à gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'interstice (5) rempli de liquide constitue un amortisseur à film comprimé. 3.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'évacuation du combustible (9) est reliée à la chambre de combustion de la turbine à gaz. 4.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, avec un autre palier côté compresseur, turbine à gaz caractérisée en ce que le palier c8té com- presseur comporte exclusivement une arrivée de combusti- ble (8). 5.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le palier (2) est disposé dans un manchon concentrique (3) qui, de son côté, est monté dans un bottier (4), l'interstice (5) étant prévu entre le bottier (4) et le manchon (3). 6.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que, aux extrémi- tés axiales de l'interstice (5) il est respectivement pré- vu une gorge annulaire (6, 7) pour l'amenée et l'évacuation 8.- du combustible. 7.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'aux extrémités axiales de l'interstice (5) il est respectivement prévu un joint d'étanchéité (5a, 5b), soit un joint torique, soit un segment de piste. 8.- Turbine à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le palier est un palier à roulement (2).