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PRISE D"AIR POUR COMPRESSEUR A ECOULEMENT AXIAL.
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L' invention se rapporte à un compresseur à pales, à écoulement axial, particulièrement destiné à faire partie d9une installation de turbine à gaz.
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Il est bien connu que la vitesse de l'air à l' entrée d'un tel com- presseur doit être aussi uni orme que possible sur toute la surface de cette entrée., Autrement il peut se produire des effets de résonance dans certaines des pales du rotor du compresseur avec, comme conséquenceS' le risque de rop- ture de ces pales.
Cette possibilité est encore plus grande lorsque 1?arflvée de 1.5' air au eompresseur est partiellement obstruée par des organes qui con- stituent une partie de la atructilxe du conduit d'arrivée par exemple par des cloisons transversales de support ayant, en coupe, une forme sensiblement en ligne de courant et qui sont disposées radialement dans le conduit annulaire
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d.9 a.:r:rivée d9 airo La présence de telles parois produit des remous au voisina- ge de leur bord arrière, ces remous nuisant à 1-'uniformi-té de la vitesse du courant d.9 air qui arrive au compresseur.
En conséquence$! 1?invention a pour objet principal de éliminer ces remous d'une manière très simple,. Suivant 19invention, on envoie de 1? air sous pression à l'intérieur de chacune de ces cloisons radiales d'où il est éjecté le long de leur bord arrière ou au voisinage de ce borde à une vitesse rela- tivement 'élevée, dans la zone où des remua pourraient se former sans cela.
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Cette éjection d'air produit un effet d2>entrainement.j) de sorte que 1' air qui passe sur et au voisinage de la surface de la cloison voisine de son bord postérieurs et qui, sans cela, tourbillonnerait et provoquerait la formation
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d'un remous, est entraîné et mélangé avec 1-'air qui s-'échappe à grande vites- se. On obtient ainsi un écoulement continu en ligne de courant et on empêche la formation de remous.
Même si un tel remous venait à se former, ce jet
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d'air le ferait disparaître, en donnant à Pair la direction désirée.
Une simple ouverture en forme de fente continue sur toute la hau-
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teur du bord postérieur d?une cloison serait théoriquement suffisante. Mais
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la largeur d'une telle fente devrait être si faible qu'elle serait, en pra- tique, impossible à réalisera Aussi préfère-t-on percer dans le bord arriè- re d'une cloison, le long de sa longueur dans le sens radial,, une série de petits trous communiquant avec un canal ou une chambre ménagée dans l'inté- rieur de la cloison, ces trous débitant une quantité calibrée d'air prélevé sur le débit du compresseur. En pratique, il n'est pas commode d'avoir des trous calibrés.
Aussi peut-on prévoir., au lieu de tels trous, une arrivée calibrée d'air dans le canal ou dans la chambre dans laquelle ces trous pren- nent naissance.,
Ou bien encore, on peut disposer une série de trous calibres ou de trous alimentés eux-mêmes à partir d'un orifice calibré, le long des sur- faces d'une cloison voisines de son bord postérieur, ces trous communiquant avec un canal ou une chambre interne alimentée sous pression,, la position des trous d'éjection par rapport au bord postérieur étant déterminée expéri- mentalement.
Sur les dessins annexés, on a représenté schématiquement , à ti- tre d'exemple,un mode de réalisation de l'inventiono
La figure 1 est une élévation d'un groupe moteur du type turbine à gaz, le carter qui 1-'entoure étant représenté en coupe.
La figure 2 est une élévation partiellement en coupe, de l'ex- trémité antérieure du groupe moteur, à plus grande échelle., sur laquelle on a représenté deux des cloisons radiales placées en travers du conduit d'arri- vée d'air au compresseur.
La figure 3 est une coupe partielle, à 1.' échelle encore plus gran- de, d'une de ces cloisonso
La figure 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la figure 3
Les dessins montrent un groupe moteur à turbine à gaz comprenant un compresseur axial 11 à pales, des chambres de combustion 12 dans lesquel- les l'air venant du compresseur est échauffé par l'addition de combustible et une turbine 13 actionnée par le mélange chaud provenant des chambres 12, cette turbine entraînant le rotor du compresseur et envoyant en outre un jet de gaz par une tuyère 14.
Sur la figure 2 on voit., en 16, une des pales de la première .rangée fixe de pales du compresseur et en 17 une des pales de la seconde ran- gée de pales fixes du compresseur. On voit en 18 et en 19 des pales de la première et de la seconde rangées du compresseur fixées sur le rotor 20 de ce compresseur. Ce dernier est calé sur un arbre 21 tourillonné en 22 dans un support fixe 23 lui-même solidaire d'une des cloisons 24. On supposera qu'il existe quatre cloisons 24 disposées radialement dans le conduit d'en- trée et décalées de 90 l'une de l'autre.
Ces cloisons réunissent une par- tie fixe intérieure 25 du bâti et une partie fixe externe 26 de ce bâti, le bord antérieur de cette dernière étant représenté comme se prolongeant jus- qu'au bord antérieur d'un revêtement 27 en forme de ligne de courante à l'in- térieur duquel est logée la partie principale du groupe rnoteur,
Les figures 1 et 2 représentent un tuyau 29 qui prend de l'air à la sortie du compresseur, par exemple dans le collecteur 30 d'arrivée aux chambres de combustion 12, et qui envoie cet air au conduit 31 disposé dans l'une des cloisons 24.
L'extrémité intérieure du conduit 31 communique., par un canal 32 (figure 3).avec une chambre annulaire 33Cette dernière comme.- nique avec chacun des conduits radiaux 34 situés près du bord arrière d'une des cloisons 24, par l'intermédiaire d'un orifice calibré 35Le bord arriè- re de chaque cloison est percé de plusieurs petits trous parallèles 36 (dont le diamètre a été exagéré à dessein sur les figures 3 et 4) et à travers lesquels la quantité calibrée d'air arrivant au conduit 34 peut s' échapper de manière sensiblement uniforme tout le long du bord arrière de la cloison.
La quantité d'air qui s'échappe ainsi et sa vitesse d'éjection des trous 36 dépendent évidemment des caractéristiques du groupe moteur. Elles peuvent être facilement calculées et vérifiées par Inexpérience. Dans le cas
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d'un moteur ayant une vitesse normale comprise entre par exemple 4.500 et 8.000 tours/minute, on trouvera par exemple que c'est pour une vitesse d'en- viron 5.000 tours/minute que des défectuosités de fonctionnement dans le compresseur sont le plus à craindre.
Pour éviter cet inconvénient (c'est-à- dire pour éviter la formation de remous) 9 il est désirable,, par exemple, de donner à chacun des trous 36 un diamètre de 0,132 cm. et au trou calibré 35 un diamètre d'environ 0,505 cm. en donnant aux jets d'air sortant des trous 36 une vitesse de environ 152 mètres/secondez la pression fournie à la sor- tie du compresseur étant d'environ deux atmosphères absolues.
La masse d'air prélevée au compresseur et arrivant à chaque cloison, dans ces conditions, sera d'environ 006 % de la masse totale d'air passant à travers le compres- seur, la vitesse de cette masse au passage des cloisons étant d'environ 48,8 mètres par secondée
Les trous 36 sont espacés le long du bord postérieur de chaque cloison 24 de manière à obtenir, à une faible distance en aval de ce bord, le même effet qu'une fente intéressant toute la longueur de ce bord, ce qui serait théoriquement une disposition idéale,, c'est-à-dire que la vitesse de sortie de Pair entraîné serait sensiblement constante le long de toute la longueur radiale de la cloison.
s'il était possible de constituer les trous 36 par des orifices calibrés, ce qui supprimerait la nécessité de l'orifice calibré 35, ces trous 36 dans les conditions précitées, devraient avoir un diamètre d'en- viron 0,089 cm en donnant une vitesse de sortie pour lair denviron 198 mètres/seconde. mais, comme on 1-la déjà dite il ne serait pas pratiquement possible de percer dans chaque cloison une série de trous calibrés 36. Par suite, la. disposition représentée sur les dessins et comportant un seul trou calibré 35 par cloison est préférable.
Avec la disposition représentée star les dessins, il peut être nécessaire de souffler dans chaque cloison une masse d'air qui représente une proportion de 121 air traversant le compresseur plus grande que si tous les trous 36 étaient des orifices calibrés (par exemple 0,06 % au lieu de 0.02 %), mais cette différence est néanmoins relativement négligeable.,
Tout ce qui vient d'ètre dit est vrai en supposant une vitesse d'environ 5.000 tours/.minute pour le rotor d'un type particulier de turbine à gaza Mais,, même pour des vitesses plus élevées de rotor, la quantité d'air prélevé au compresseur est encore tout à fait négligeable.
Il ne faut pas oublier que,, avec la disposition représentée sur les dessins, il est facile d'enlever 1-'un quelconque des orifices calibrés 35 (ce que l'on voit immédiatement sur la figure 8). et d'agrandir l'ori- fice, ou de le remplacer par une pièce portant un orifice plus petite si cela est désirable.