Brevet FR2613772A1 — publié le 19881014

CONBRESSEUR ROUE DE TURBINE A;ONOBLC REDRESSEUR DISTRIBUTEUR iONOBlOG NTREE D'VAIR TUYERE D'ECHAPPEMENT EsONOBLOC L'invention présentée est relative au fonctionnement d'une turbine à gaz de conception nouvelle (fig.1), se rapportant au principe de fabrication monobloc du compresseur d'air (i), de la turbine (1'), du redresseur d'air (2) et du distributeur de gaz d'échappement après combustion (2'). En effet, les turbines à gaz classiques ont un ou plusieurs compresseurs fixés sur un arbre mobile avec des redresseurs fixes positionnés côté entrée d'air suivi en règle générale d'une chambre de combustion, un ou plusieurs distributeurs et roues de turbines complétés par la tuyère d'échappement des gaz. En outre, l'invention consiste D'une part, à rendre solidaire le colLpresseur (1) à la roue de turbine (i') sur le même plan radial et les rendre nono- bloc (fig.2 kn). La pièce (1-1') (compresseur-roue de turbine) est présentée comme suit : un noyeau central moulé où repose le pied des pales de la roue de turbine ; sur la partie supérieure des pales (1'), une jante de soutien encercle la roue de turbine de sorte qu'elle soit prise en "sandwich", et permet le support des aubes du compresseur (1). Le tout est moulé en une seule pièce. D'autre part, à rendre solidaire le redresseur (2) au distributeur de gaz (2') (fig.4 BB). Cette pièce est de la mdme conception que celle citée ci-dessus. Les seules différences se trouvent - au niveau de la fixation sur le corps de la machine (3) : une jante usinée est positionnée sur la partie supérieure des pales du redresseur d'air (2) (détail 4 fig.4)' - le pied des pales du distributeur (2') supporte axia lement la partie mécanique. Le tout est moulé en une seule pièce dans des inox spéciaux et réfractaires. Sur la figure 1 et en vue partielle de dessus (figs.3 et 5), le sens des flèches donne le cheminement de l'air ce qui en résulte la disposition suivante : l'air est aspiré par le compresseur (1) puis canalisé dans le redresseur (2) et est ensuite dispersé dans la chambre de combustion (8) où des injecteurs (10) pulvérisent du carburant, ceux-ci étant fixés sur une rampe ou support (9) qui ferme l'avant de la turbine. L'allumage se fait grce à des bougies par éclatement (non représentées sur le dessin). De l'air résiduel (détail 3) alimente des flasques d'étanchéité (11) et refroidit la partie mécanique. Une tôle pareflamme (7) protège le manchon de raccordement (6). après la combustion du carburant et comburant, les gaz se canalisent dans le distributeur (2') et frappent les pales de la roue de turbine (1') pour lui donner l'énergie mécanique. Nous pouvons associer plusieurs étages successifs (non repréentés sur le dessin) pour augmenter la poussée et transformer la turbine à gaz en propulseur. Enfin, les gaz d'échappement sont éjectés dans une tuyère (5). Dans le détail 1 et 2, deux jantes usinées (une sur la pièce 1-1' ; la seconde sur la pièce 2-2') sont radialement juxtaposées ce qui forme une séparation entre l'air compressé et les gaz brûlés qui sortent du distributeur (2'). Une troisième jante forme la séparation au niveau de la tuyère (5). On obtient dans cette configuration l'entrée d'air (4) supportant la tuyère (5) et le cône d'éjection (12) de gaz sur un même plan radial (fig.1). Les jantes de séparation sont parties tenantes et sont placées en continuité des jantes supports de pales. Le redresseur-distributeur (2-2'), fixé sur un corps en alliage léger (3), supporte la partie mécanique centrale comportant : fourreaux, roulements, entretoises, flasques d'étanchéité (11) et l'écrou de serrage (15) qui maintient dans son axe l'arbre du compresseur de turbine (1-1t) (fig.1) dont son extrémité porte des canelures. Un manchon de raccordement (6) peut recevoir soit un moteur de lancement, génératrice, alternateur ou boite relais suivant les utilisations. L'entrée d'air (4) a la forme d'un tore en inox partagé par sa moitié. Des bras de fixation (13) aérodynamiques la maintiennent sur le corps (3). La tuyère (5) en inox est fixée par soudure au centre du tore. Des bras de fixation (14) soudées 9 la dite tuyère supportent un cône d'éjection aérodynamique (12) (fig.1). Le tracé et les configurations mdme adjacentes des pièces - corps machine (3), - ensemble de la machine (fig.1), - redresseur-distributeur (2-2'), - entrée d'air-sortie de gaz (4-5), - inversement de la partie mécanique, - - inversement de l'écoulement de l'air, - compresseur et roue de turbine (1-1'), par rapport à une turbine à gaz ou propulseur classique, sont considérés comme innovation. Les avantages recueillis par cet accouplement de pièces (compresseur-roue de turbine 1-1', redresseur-distributeur 2-2', entrée d'air-sortie de gaz 4-5) sont nombreux 1 - I'emploi que d'un seul métal est nécessaire, 2 - le montage est moins fastidieux,-.plus rapide, 3 - le nombre de réglages et calages sont restreints, 4 - l'usinage est réduit ce qui entraine un gain de temps, 5 - ltencombrement de la machine se trouve réduit, son poids diminue, 6 - les équilibrages sont divisés par moitié, moins de pièces en porte à faux, 7 - la fabrication ne nécessite qu'un moule par pièce donc le prix de revient diminue, 8 - la fabrication de ltensemble de la machine est réa lisée plus rapidement vu le nombre de pièces res treints d'où une augmentation de la production, 9 - les pales de la roue de turbine (1') se trouvant prisonnières dans l'enveloppe ou jante qui supporte les pales du compresseur (1), n'ont pas d'effet d'arrachement dû à la vitesse de rotation très élevée et aux températures intenses, 10 - grâce à l'écoulement de l'air, les contraintes ther miques sont rendues moins intenses car l'air frais refroidit les pièces et les gaz trop chauds, récipro quement les gaz chauds réchauffent l'air frais ce qui abaisse la consommation de carburant et élimine un échangeur air-air. La figure 6, schéma 1 représente une extrapolation de la machine qui est associée d'un "fan" (19) (modele déposé) et d'un réducteur mécanique de vitesse (24) sur la partie avant. L'ensemble est renforcé par un palier de roulements (23). Le capot moteur (16) et les conduits d'air aérodynamiques (17-ld) sont soutenus par des bras ou des redresseurs d'air (20-21-22), qui alimentent en air les organes mécaniques de la turbine ; les flèches en représentent le cheíinement. Il est égalen.ent représenté un circuit d'huile en pointillé fléché avec un réservoir d'huile Ar. positionné de telle façon que l'air pulsé se refroidisse au moyen d'un radiateur d'huile chaude. D étant le départ, n l'arrivée. Ce circuit peut donner une idée pour une mise application sur la figure 1. Un tel système peut donner la propulsion à des avions modernes ou autres objets volants, mais ceci n1 est qu'un schéma d'approche. REVENDI CÂTI ONS 1) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz (fig.1), caractérisé par la conception monobloc de pièces radialernent juxtaposées, et de forme nouvelle ; d'un compresseur d'air (1) et d'une roue de turbine (1') (figs.1,2). Les pales de la roue de turbine (1') sont encerclées par une jante (détail 2) de sorte qu'elles soient prises en "sandwich". Celle-ci supporte les aubes du compresseur (1). La pièce est réalisée par l'emploi d'un seul moule. 2) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon la revendication 1, caractérisé par le fabrication d'un redresseur d'air (2) et d'un distributeur de gaz (2') monobloc en position radiale. les pales du distributeur (2') sont encerclées par une jante de sorte qu'elles soient prises en "sandwich". elle-ci supporte les pales du redresseur d'air (2). la fixation de la pièce 2-2' sur le corps (3) comporte une seconde jante (détail 4,fig.4) sur les pales du redresseur d'air (2). La pièce est réalisée par l'emploi d'un seul moule. 3) Procédé dé fabrication d'une turbine à gaz, selon les revendications 1,2, caractérisé par l'accouplement de pièces radialement juxtaposées et par l'assemblage de l'entrée d'air (4), qui a la forme d'un tore partagé par sa moitié,,à la tuyère (5) fixée au centre (figs.1 et 3). 4) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon une des revendications précédentes, caractérisé par la séparation de l'air compressé et des gaz brtlés par deux jantes radialement juxtaposées et usinées forant une séparatior. dans le prolongeient des jantes pour les pièces 1-1' et 2-2', (détails 1, figs.1,2,4 et 5). 5) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon une des revendications précédentes, caractérisé par la séparation de l'air compressé avec les gaz brûlés d'échappement, par une jante usinée (détail 2, fig.3) séparant la pièce entrée d'air (4) de la pièces tuyère d'échappement (5). 6) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon une des revendications précédentes, caractérisé par l'inversement de la partie mécanique par rapport à une turbine à gaz classique. Etant donné la fabrication monobloc de ces pièces, les organes mécaniques (fourreau, roulement, entretoise, arbre de compresseur, turbine, chambre de combustion, rampe d'injecteurs ) précédent l'entrée d'air positionnée au dessus de la tuyère d'échappement (arrière de la machine). 7) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon une dés revendications précédentes, caractérisé par l'inversement de l'écoulement de l'air et par l'accouplement radial des pièces compresseur (1), roue de turbine (1'), redresseur d'air (2), distributeur (2'), entrée d'air (4) et tuyère d'échappement (5) (fig.1) ; ce qui diminue les contraintes thermiques au niveau du distributeur (2'), de la roue de turbine (1') et de la tuyère (5). 8) Procédé de fabrication d'une turbine à gaz, selon une des revendications précédentes, caractérisé par l'extrapolation de la machine (fig.6) (Schéma 1) associée d'un "fan" (19) et des conduits d'air aérodynamiques (16,17,18), 9) Procédé de f,brication d'une turbine à gaz, selon une des revendications récidi@@@es caractérisé par la representation scneindtique d'un circuit d'huile et d'un réservoir d'huile RH qui peut entre refroidi grace à l'écoulement de l'air du fan dans les conduits aérodynamiques.