BE430583A

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Publication number: BE430583A
Authority: BE
Priority date: 1937-11-22
Also published as: FR846268A

Description


  Procédé et dispositif pour le fonctionnement d'une turbine à gaz.

  
Pour le fonctionnement de turbines pour la transformation de l'énergie d.e gaz de combustion chauds en travail mécanique,
(par exemple des turbines à gaz d'échappement pour moteurs à combustion interne) il est important que les aubes de la turbine soient protégées d'un échauffement excessif par les gaz de propulsion chauds vu que la solidité des matériaux des aubes s'abaisse en cas de fort échauffement et que les aubes ne supportent plus alors les sollicitations élevées auxquelles elles

  
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chauffement trop intense des aubes, il a déjà été proposé de prévoir dans le rotor de la turbine, dans lequel les aubes sont fixées par leur pied, un canal s'étendant à proximité du pied des aubes et parcouru par un liquide de refroidissement de telle manière que la chaleur transmise aux aubes par les gaz de propulsion est évacuée, par l'intermédiaire du pied des au-

  
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canal à liquide, vers le liquide de refroidissement. Cette mesure ne permet pas toujours d'obtenir une évacuation suffisante de la chaleur des corps des aubes, en particulier lorsque la turbine doit donner avec un encombrement aussi minime que possible et un poids propre aussi bas que possible, une puissance élevée, comme c'est le cas dans les turbines à gaz d'é-

  
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d'engins de locomotion aérienne. Dans de semblables installations de machines on ne peut pas obtenir toujours une évacuation suffisante de la chaleur des corps des aubes avec les moyens connus, de façon sûre, en particulier lorsqu'il s'agit d'une turbine pour l'utilisation de l'énergie des gaz d'échappement particulièrement chauds de moteurs à allumage (moteurs Otto) .

  
La présente invention concerne un procédé pour le fonctionnement de turbines à gaz, dans lequel on produit un refroidissement suffisant des corps des aubes avec sécurité. Suivant la présente invention, ce résultat est obtenu dans les turbines du genre mentionné par le fait que les copps d'aube faisant saillie sur le support d'aubes (rotor) ne reçoivent l'action de gaz de propulsion chauds que sur une partie de leur longueur et que la partie restante (non frappée par les gaz de propulsion) est exposée, en vue de l'évacuation de la chaleur qui lui est transmise par les gaz de propulsion, à un courant d'air

  
de refroidissement qui enferme le support d'aubes à la manière d'un cylindre creux. L'invention procure en outre un dispositif

  
pour la réalisation du procédé, sous la forme d'une turbinera gaz dans laquelle suivant la présente invention on a prévu dans la partie de l'enveloppe de la turbine une cavité à raccorder à une source d'air comprimé (réceptacle à air comprimé) qui est en communication avec une fente de sortie circulaire, dirigée vers la partie des aubes qui n'est pas frappée par les gaz de propulsion.

  
Le dessin annexé représente deux formes de réalisation de l'invention. Les pièces correspondantes portent sur les figures les mêmes chiffres de référence.

  
La 'fige 1 montre une installation de moteur à combustion interne comportant une turbine à gaz d'échappement pour l'actionnement du ventilateur à air de balayage ou de charge.

  
La fig. 2 montre une autre forme de réalisation de la turbine.

  
L'installation de machine représentée à la fig. 1 comprend le moteur à combustion interne M, la turbine à gaz d'échappement T et le compresseur G à air de balayage et de charge.La partie d'enveloppe 1 de la turbine T qui reçoit les gaz de propulsion est raccordée par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée 2 aux ouvertures d'échappement des cylindres de travail du

  
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l'arbre 4 de la turbine, sur lequel est fixé le rotor de turbine 5; l'autre palier 6 pour cet arbre est formé par la partie d'enveloppe 7 située du côté de la sortie de la turbine. Le rotor 5 porte les aubes 8 qui sont fixées par leur pied 9 dans une cavité faite au tour dans le corps 5 du rotor. La partie d'enveloppe 1 recevant les gaz de propulsion est pourvue d'aubes directrices 10 qui sont établies de telle façon que les gaz sortant vers le rotor frappent les aubes 8 du rotor seulement sur une partie de leur longueur, savoir sur leur partie externe 8a, tandis que la partie interne 8b n'est pas en contact avec les gaz de propulsion. Dans l'enveloppe de la turbine on a prévu en

  
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tenant avantageusement un organe de réglage 17, à une conduite d'air comprimé 25 et qui présente du côté du rotor une fente

  
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l'air passant par la fente 18 baigne la partie 8b des aubes

  
qui n'est pas frappée: par les gaz de propulsion. La conduite dtair comprimé 25 est raccordée d'une part au refoulement du compresseur G à air de balayage et de charge, qui comprend la partie 20 d'enveloppe et la partie tournante 21, fixée sur l'arbre 4 de la turbine et actionnée par ce dernier. A l'autre extrémité, la conduite de refoulement d'air 25 est raccordée aux ouvertures d'admission des cylindres de travail du moteur à

  
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Dans une semblable installation, lorsque la turbine marche, le compresseur produit de l'air comprimé qui est évacué par la conduite 25 et dont une partie parvient par le branchement 16 dans la cavité 15 (réceptacle à air comprimé) de l'enveloppe de la turbine.Cet air s'écoule par la fente de sortie circulaire 18 de la cavité 15 dans la direction du rotor 5 de la turbine et baigne alors la partie 8b, non atteinte par les gaz de propulsion, des aubes du rotor. L'air absorbe la chaleur transmise des gaz de propulsion à la partie frappée 8a des aubes du rotor et s'écoulant vers la partie 8b non atteinte, de sorte que de cette manière on obtient un refroidissement efficace des aubes.

  
Il est particulièrement avantageux de donner à la partie des aubes de turbine baignée par le. courant d'air de refroidissement une forme telle que la force exercée par le courant d'air de refroidissement sur cette partie produit un moment de.rotation qui a le même sens que le moment de rotation produit par les gaz de propulsion. On peut récupérer de cette manière une partie du travail employé pour la compression de 11 air de refroidissement.

  
Dans les cas où il faut compter sur un échauffèrent particulièrement intense des aubes du rotor, on peut employer outre le refroidissement par courant d'air, le refroidissement pa&#65533;

Claims

liquide connu en lui-même, dans lequel une partie de la chaleur absorbée est évacuée vers un liquide de refroidissement parcourant un canal du corps du rotor. Une turbine à gaz pourvue d'un semblable refroidissement double est représentée à la

fig. 2. Dans cette turbine, la partie 30 recevant les gaz de propulsion, de l'enveloppe est placée vers l'intérieur et le réceptacle à air comprimé 32 est placé vers l'extérieur. En conséquence la partie 28a des aubes 28 du rotor, frappée par les gaz de propulsion, se trouve placée entre le pied d'aube 9 fixé dans le corps 45 du rotor et la partie 28b, non atteinte par les gaz, des aubes de rotor, laquelle partie est bai- <EMI ID=8.1>

du.réceptacle à air comprimé 32. Dans le corps de rotor 45 on a prévu une cavité annulaire 36 à laquelle du liquide de refroidissement est amené par l'intermédiaire d'un conduit 37 du corps de rotor 45 et d'un canal d'amenée 38 prévu dans l'arbre 44 de la turbine. Pour l'évacuation du liquide de la cavité 36, on a prévu un second conduit 39 et un canal d'évacuation 40 pratiqué dans 1'.arbre 44. Dans le cas d'une semblable conformation d'une turbine à gaz, la chaleur transmise par les gaz de propulsion chauds à la partie d'aube 28a est évacuée en partie vers la partie d'aube 28b baignée par le courant d'air de refroidissement, et en partie par l'intermédiaire du pied d'aube 9, fixé dans le corps de rotor 45, vers le liquide de

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I/ Procédé pour le fonctionnement de turbines à gaz, en particulier de turbines à gaz d'échappement de moteurs à combustion interne, qui consistent en une partie d'enveloppe répartissant les gaz de propulsion et en une partie mobile par rapport à la précédente et portant les aubes de la turbine,-caractérisé en ce que les corps d'aubes faisant saillie sur le support d'aubes (rotor) ne reçoivent l'action de gaz de propulsion que aucune partie seulement de leur longueur et en ce que la partie restante (non frappée par les gaz de propulsion� desaubes est exposée en vue de l'évacuation de la chaleur transmise par les gaz de propulsion aux corps des aubes, à un courant d'air de refroidissement qui entoure le support d'aubes à la manière d'un cylindre creux.

2/ Dispositif pour la réalisation du procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que dans la partie d'enveloppe

(1) de la turbine on a prévu un réceptacle à air comprimé (15,32) qui est raccordé à une source d'air comprimé et possède une fente circulaire de sortie d'air dirigée vers la partie (8b,28b), non frappée par les gaz de propulsion, des corps d es aubes.

3/ Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la source d'air comprimé fournissant l'air de refroidissement est un compresseur d'air (G) actionné par la turbine.

4/ Dispositif suivant les revendications 2 et 3, pour la turbine à gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne dont l'air de balayage ou de charge est mis sous pression par un compresseur, caractérisé en ce que l'air de refroidissement est produit par le compresseur (G) d'air de balayage ou de charge

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5/ Dispositif suivant les revendications 2 à 4, en particulier pour les turbines à gaz d'échappement, à un ou à plusieurs étages, de moteurs à combustion interne, caractérisé en ce que la partie (8b,28b) de la surface des corps d'aubes massifs, c'est à dire à une paroi, qui est exposée au courant d'air de refroidissement et est frappée par celui-ci dans le sens axial, est établie de telle façon que sous l'action du courant d'air de refroidissement il se produit un moment de rotation qui a le même sens que le moment de rotation provenant des gaz de propulsion.

6/ Dispositif suivant les revendications 2-5, caractérisé En ce que le courant d'air de refroidissement atteint la partie/%- <EMI ID=11.1>

7/ Dispositif suivant les revendications 2 à 5, caractérisé en <EMI ID=12.1>

externe (28b) des aubes et en ce que la partie interne (28a) des aubes est refroidie à partir du rotor d'une manière connue, au moyen d'un fluide de refroidissement se trouvant dans une cavité annulaire (36) du rotor (5) (fig.2).