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La présente invention a trait à des compresseurs à écoulement axial à plusieurs étages et concerne principalement, bien que non exclusivement, des compresseurs à écoulement axial employés dans les moteurs à turbine à gaz destinés à propulser des avions.
Ces compresseurs ont une enveloppe de stator qui a une forme générale cylindrique et qui porte .les rangs d'aubes de stator ; la pratique antérieure a été de construire les enveloppes
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de stator des compresseurs de moteurs à turbine à gaz d'aviation en alliage léger, par exemple en alliage d'aluminium ou de ma- gnésium, aux fins de résistance, de rigidité et de légèreté.
Toutefois, du fait des hautes températures et pressions d'entrée qui s'établissent pour les avions à grande vitesse, et du fait .de la création de compresseurs dans lesquels se produisent des accroissements élevés de la température et de la pression, l'em- ploi d'alliages légers à la sortie du compresseur se trouve écar- té par suite de l'effet combiné de la température et de la pres- sion relativement élevées.
Selon la présente invention, donc, un compresseur à écoulement axial à plusieurs étages comporte une enveloppe de stator comprenant une partie amont dans laquelle les rangs amont d'aubes de stator sont montés, une partie aval intérieure qui @ forme une limite du passage du fluide d'oeuvre et ,dans laquelle les rangs aval d'aubes de stator sont montés, et une partie aval extérieure entourant ladite partie aval intérieure de manière à 'créer entre elles un espace, seule ladite partie aval extérieure étant fixée à la structure voisine qui supporte le compresseur sur son côté aval et ladite partie aval extérieure au moins étant faite d';une matière à haute résistance.
Dans un agencement préféré, la partie amont est cons- truite d'un alliage léger et les parties aval intérieure et exté rieure sont faites d'une matière à haute.résistance. Dans un se- cond agencement préféré, la partie amont et la partie aval inté- rieure sont faites d'une pièce qui est faite d'une matière à haute résistance, la partie aval extérieure étant faite, comme il a été dit, d'une matière à haute résistance. Les matières à haute résistance convenables à cet effet comprennent certains alliages ferreux et certains alliages du titane.
Selon une construction.préférée de l'invention, ladite partie amont est séparée des parties aval, est faite d'un- 'alliage
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léger et comporte une bride à son extrémité aval, et lesdites parties aval intérieur et extérieure sont faites de matière à haute résistance et comportent, à leurs extrémités amont, des brides ou des dispositifs analogues récepteurs de boulons, et la partie amont et les parties aval intérieure et extérieure sont -fixées directement entre elles par des boulons ou analogues, les brides ou analogues étant aboutées.
Selon une autre particularité de l'invention, ledit espace compris entre les parties aval intérieure et extérieure est en communication avec le passage du fluide d'oeuvre à la sortie du compresseur, de manière à égaliser sensiblement, au moins au point de.communication, les pressions régnant de part et d'autre de la partie aval intérieure. Ledit espace peut former un collecteur annulaire destiné à prélever le fluide d'oeuvre du compresseur; cet air prélevé peut être utilisé à divers usages, comme la chose est bien connue et, par exemple, aux fins d'anti- givrage, ou pour actionner une turbine à air destinée à commander des dispositifs auxiliaires, ou pour mètre sous pression la cabi- ne de l'avion.
Selon une autre particularité de l'invention, la par-. tie aval extérieure de l'enveloppe du compresseur peut entourer une structure de conduit de diffuseur du compresseur, et cette structure peut comprendre des parois annulaires intérieure et extérieure du passage du fluide d'oeuvre, interconnectées par plusieurs entretoises radiales qui s'étendent vers l'extérieur, au-delà des parois, pour être fixées à la partie extérieure.
Dans un des agencements selon la présente particularité de l'in- ventidn, on peut prévoir un dispositif délimitant un collecteur entre la paroi extérieure et la partie aval extérieure, ledit collecteur étant en communication avec l'intérieur des entretoi- ses pour en recevoir l'air de'fuite qui a traversé un joint entre l'extrémité de sortie du rotor dû compresseur et la structure fixe adjacente. L'air de fuite peut être prélevé du collecteur
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tout usage convenable.
Une construction de compresseur à écoulement axial à étages multiples va maintenant être décrite à titre d'exemple} cu se référant aux dessins annexés.
La figure 1 est une section axiale d'un fragment du compresseur.
La figure 2 est une section suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une section suivant la ligne III-III de la figure 1.
La figure 4 est une section suivant la ligne IV-IV de la figure 1.
Le compresseur comprend un rotor 10 portant,à sa péri-
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phérie un certain nombré'-cé' rânt;s..d'aubes de rotor 11.""DeS'rangs d'aubes de stator 12 alternent avec les rangs d'aubes de rotor
11 et les aubes de stator 12 sont portées-'par une enveloppe de stator qui est formée par un certain nombre de parties 13, 15, 16.
La partie amont 13 de l'enveloppe, la plus voisine de l'entrée du compresseur, est faite d'un alliage léger, par exem- ple d'un alliage à l'aluminium, et comporte des rainures 14. qui y sont usinées et dans lesquelles sont montées les aubes de sta- tor 12 des étages basse pression. Il faut observer que la partie
13 a une extension considérable au-delà du fragment représenté
1 par la figurer par exemple, il peut y avoir six autres ranp-s d'aubes 12 en amont du rang représenté, montés dans une rainure
14 semblable.
La partie aval intérieure 15 est une bague d'acier forgé, entièrement usinée, fendue en deux pièces suivant un plan diamétral et comportant un certain nombre de rainures annu- laires 17 dans lesquelles sont montés des rangs d'aubes de sta- tor 12 des étages haute pression du compresseur; la partie aval extérieure 16 a la forme d'un tambour d'acier cylindrique entou- rant la partie porte-aubes 15 tout en en étant espacé et s'éten- dant depuis l'extrémité aval de la partie 13 jusqu'au-delà, dans la direction axiale, de l'extrémité, aval de la partie 1.5. Les
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parties 13, 15 et 16 de l'enveloppe de stator sont fixées entre elles de la manière suivante .
Les partiesl3, 15 comportent res- pectivement des brides extérieures circonférentielles 18, 19 qui comportent des trous forés; la partie 16 comporte des renfle- - ments 20 dont chacun comporte aussi un trou foré dans la base du- quel se trouve un trou taraudé de diamètre plus petit. Des goujons de situation tubulaires 21 s'étendent à travers les trous forés des brides 18, .19 pour pénétrer dans les parties de grand diamè- tre des trous prévus dans les renflements 20 et des vis de fixa- tion 22 s'étendent à travers les goujons 21 et s'engagent dans les trous taraudés des renflements 20.
Les goujons de situation peur
21 peuvent avoir une forme ovale/parer à la dilatation thermique de la partie en alliage léger 13 de l'enveloppe de stator, rela- tivement plus grande que celle des parties d'acier 1$, 16, ainsi , qu'il est décrit plus en détail dans le brevet belge n 517.599.
Les goujons de situation 21 peuvent comporter des têtes dont chacune comporte un méplat 23 destiné à s'abouter avec l'envelop- pe pour en prévenir la rotation dans les trous forés. Comme l'in- dique le dessin, lorsque les parties sont froides, il y a un jeu du côté radialement intérieur du goujon 21 par rapport à la bride 18 et du côté radialement extérieur du goujon 21 par rapport à la bride 19 et au reflement 20 et l'inverse a lieu lors de l'établis- sement de la température maximum en service.
Les surfaces intérieures des parties 13,15 et des plates-formes des aubes 12 portées par ces dernières forment la limite extérieure du passage du fluide d'oeuvre du compresseur, et la surface du rotor 10 forme'la limite intérieure du passage dans le voisinage des aubes 11, 12.
Le compresseur comprend aussi, comme d'habitude, une
Structure de conduit de diffuseur et, dans ce dernier , la limite du passage du fluide d'oeuvre est formée par des parois de tôle métallique annulaires intérieure et extérieure 24, 25 ; ces pa- rois-divergent l'une par rapport à l'autre dans le sens de l'é- cou lement et, bien qu'elles soient légèrement courbes, elles
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peuvent être considérées comme étant sensiblement tronconiques, l'extrémité de petit diamètre de la paroi extérieure 25 étant son extrémité amont et le petit diamètre de la paroi intérieure 24 étant celui de son extrémité aval.
La paroi extérieure 25 comporte une bague 26 soudée à son extrémité amont et venant en prise avec l'extrémité aval de la partie 15 de l'enveloppe du stator ; unebagué formant joue annulaire 27 est soudée à l'extrémité amont de la paroi intérieure 24 et est destinée aux extrémités intérieures des aubes de stator 12 du dernier étage du compresseur.
La bague 26 a sensiblement une section en U et comporte une première. bride annulaire 28 qui forme la limite du passage du fluide d'oeuvre et s'étend depuis la paroi 25 vers la partie 15 sans atteindre cette dernière pour laisser entre elles un in- tervalle annulaire ; la bague 26 comporte aussi une bride annu- laire extérieure plus longue 29 qui s'engage, pour glissement, sur l'extrémité aval de la partie 15. La bride 29 comporte des ouvertures circonférentiellement espacées 30.
Des entretoises 31 s'étendent radialement vers l'exté- rieur depuis la paroi 24, à travers la paroi 25, jusqu'à la par- tie d'enveloppe 16; les entretoises 31 sont agencées pour suppor- ¯ter les parois 24,25 en position ; peut y avoir, par exemple, huit de ces entretoises. Chaque entretoise, qui a une section profilée, a une partie principale 32 qui s'étend dans une ou- verture de forme correspondante de la paroi 24 et par une ouver- ture de forme correspondante de'la paroi 25, les ouvertures ayant respectivement des lèvres 34, 35 par lesquelles les parois 24, 25 sont soudées à l'entretoise; chaque entretoise 31 comporte aussi une partie formant couvercle 36 qui est soudée à l'extré- mité extérieure de l'entretoise 31 et ferme ladite extrémité.
Une paire de bagues 37, 38 sont soudées à la surface intérieure de la paroi intérieure 24 dans les plans respectifs des extrémités avant et arrière des entretoises 31. La bague 37
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comporte une bride dentelée dirigée vers l'intérieur 29 (voir fi- gure 2) et la bague 38 a la forme périphérique d'un organe à diaphragme tronconique 40.
Un organe 41 est fixé à la bride 39 et comporte une partie formant diaphragme tronconique, boulonnée à sa périphérie .intérieure à la partie intérieure de l'organe 40; l'organe 41 comporte aussi une partie cylindrique à gradin, s'étendant axialement vers l'aval et boulonnée, à son extrémité éloignée de la bride 39, à la partie extérieure de l'organe 40.
Les organes
40, 41 supportent un palier 42 destiné à l'arbre du compresseur
43 et supportent aussi des organes d'étanchéité convenables 44 qui coopèrent avec l'arbre: L'extrémité extérieure d'un premier bras d'un organe annulaire 45 à section en V est aussi fixée à la bride 39; l'autre bras de l'organe 45 est fixé à l'extrémité @ intérieure d'un diaphragme 46 dont l'extrémité extérieure est fixée à une bride d'étendant vers l'intérieur depuis la bague formant joue 27. A la jonction de l'organe 45 et du diaphragme
46 est porté un organe d'étanchéité 47 qui coopère avec un orga- ne à.joint à labyrinthe 48 porté par le rotor 10. Au sommet de l'organe 45 à section en V, qui est dirigé vers l'intérieur, est, fixé un autre organe d'étanchéité 49 qui coopère avec l'arbre 43.
L'air de refroidissement destiné au palier 42 est ame- né par le centre de l'arbre 43, sort par des trous 50 de l'arbre et s'écoule par des trous 51 de la partie tronconique de l'organe
41 et des trous 52 de l'organe 40; ledit air entoure donc le palier 42 pour le protéger de la chaleur.
L'air de fuite provenant de l'extrémité haute pression du compresseur, qui s'échappe par le dispositif à joint à laby- rinthe 47, 48, s'écoule par les trous 53 du bras court de l'or- gane 45 à section en V et passe de là par des ouvertures formées entre la bride dentelée 39 et l'organe 41 qui y est fixé, pour pénétrer à l'intérieur des entretoises 31.
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La paroi extérieure 25 du passage à fluide d'oeuvre porte une chicane circonférentielle continue 54 fixée à son côté extérieur, immédiatement en amont des entretoises, et une série de chicanes partiellement annulaires 55 qui s'étendent entre les entretoises 31 et sont soudées à leurs côtés faisant face circonférentiellement, par exemple à un tiers de la distance du bord avant au bord arrière des entretoises. Chacune des chianes 54, 55 comporte une pièce intérieure de tôle métallique, formant bride à sa périphérie intérieure et soudée à la paroi 25, et une pièce extérieure usinée, soudée par rapprochement ou par cordon à la pièce de tôle métallique.
Les chicanes 54, 55 s'étendent vers l'extérieur jusqu'à la partie d'enveloppe 16 et délimitent un collecteur annulaire qui est mis en communication avec l'in- térieur dés entretoises 31 au moyen de trous 56. De cette maniè- re, l'air de fuite provenant du compresseur est contenu par le collecteur et un raccord de sortie convenable (non représenté) est fixé à une portée disposée à l'extérieur de la partie d'en- veloppe 16, et permet de prélever l'air de fuite pour l'employer à refroidir la turbine ou à tout autre usage convenable.
En avant de la chicane 54 se trouve un espace compris entre les parties d'enveloppe de stator 15, 16, espace qui for- me aussi un collecteur annulaire et est en communication avec la sortie du compr: eur par des ouvertures 30. Ce collecteur con- vient particulièrement pour le prélèvement d'une quantité rela- tivement grande d'air à haute pression, comme c'est nécessaire aux fins d'anti-givrage ou pour l'actionnement d'une turbine à air reliée pour actionner des dispositifs auxiliaires associés au moteur. Une portée 66 est représentée à laquelle un raccord de sortie convenable peut être attaché.
Lors de l'assemblage, les parois 24, 25, la bague 27, les entretoises 31 y compris leurs couvercles 36, les bagues 37, 38, avec l'organe 40 et les chicanes 54, 55 sont soudés entre
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eux et, ensuite, l'organe 41, l'organe 45, le diaphragme 46 et l'organe 47 sont boulonnés à l'assemblage dans l'ordre indiqué.
On peut alors faire passer la partie extérieure 16 de l'enveloppe sur l'assemblage et, si on le désire, la partie d'en- veloppe 16 peut se monter à frottement sur les chicanes 54, 55 et les couvercles 36. Les entretoises 31 sont situées par rapport à la partie extérieure 16 de l'enveloppe au moyen de goujons 57 qui s'étendent à travers la partie 16 et les parties formant couvercle 36 des entretoises; la tête 58 du goujon 57 est fixée en position par une des trois vis de fixation 59 qui fixent chacune des entretoises 31 à la partie 16.
La paroi extérieure 60 de l'enveloppe à air de l'appa- reil de combustion est fixée par des vis de fixation 61 à une bride 62 de l'extrémité aval de la partie 16 et la bride inté- rieure de la paroi d'enveloppe à air 60 est dentelée, comme il est indiqué en 64 (figures 2 et 3) pour dégager les vis de fixa- tion 59 pour permettre de retirer la paroi 60. Des injecteurs de .combustible de l'appareil de combustion peuvent être montés sur la partie d'enveloppe 16.
Il faut observer que la forme de la partie d'enveloppe
16 est particulièrement bien adaptée 'pour résister aux tenions qui s'établissent en fonctionnement et aussi que la partie 15 n'est que faiblement sollicitée, car elle est soumise sensible- ment à la même pression à l'extérieur et à l'intérieur. En outre, le dispositif de boulonnage qui fixe entre elles les deux moitiés de la bague 15 n'est que faiblement sollicité, ce qui permet de réaliser une économie considérable de poids.,
La partie 13 peut être faite d'alliage de magnésium au lieu.de l'être d'alliage d'aluminium et les parties 15, 16 peuvent être faites d'autres alliages ferreux que l'acier, par exemple, de fonte nodulaire ou d'alliage de titane.
Dans une variante de construction, les parties d'en- veloppe 13 et 15 peuvent être faites d'une pièce, par exemple
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d'acier ou d'un autre métal à haute résistance, et comporter une bride de boulonnage extérieure entre les extrémités de la pièce, aux fins de liaison à la partie extérieure 16 qui, comme avant, constitue le seul dispositif de support du compresseur, depuis la structure voisine, sur son côté aval. Dans ce cas, la partie amont et la partie intérieure aval, qui supportent ensemble les aubes de stator, peuvent avoir une section mince depuis l'entrée jusqu'à la sortie du compresseur, comme la figure 1 le représente pour la partie aval 15.
On voit que l'invention procure une construction d'en- veloppe de stator pour un compresseur à écoulernent axial à étages multiples qui non seulement est résistante aux fortes tensions qui s'établissent aux températures élevées régnant en fonctionne- ment dans l'état actuel de la technique, et est exceptionnelle- ment légère et rigide, mais qui crée aussi des collecteurs, des- tinés à l'air prélevé, d'une pièce avec la structure du moteur.
REVENDICATIONS
1. Compresseur à écoulement axial à plusieurs étages ayant une enveloppe de stator comprenant une partie amont dans laquelle les rangs amont d'aubes de stator sont montés, une par- tie aval-intérieure qui forme une limite.du passage du fluide d'oeuvre et dans laquelle les rangs aval d'aubes de stator sont montés, et une partie aval extérieure entourant ladite partie aval intérieure de manière à créer entre,elles un espace, seule ladite partie aval extérieure étant fixée à la structure voisine qui supporte le compresseur sur son côté aval et ladite partie aval extérieure au moins étant faite d'une matière à haute résis- tance.
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The present invention relates to multistage axial-flow compressors and relates primarily, though not exclusively, to axial-flow compressors employed in gas turbine engines for propelling airplanes.
These compressors have a stator shell which has a generally cylindrical shape and which carries the rows of stator vanes; the past practice has been to build the envelopes
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stator for compressors of light alloy aviation gas turbine engines, for example aluminum or magnesium alloy, for strength, rigidity and lightness.
However, due to the high inlet temperatures and pressures which develop for high speed airplanes, and the creation of compressors in which high increases in temperature and pressure occur, the em - the use of light alloys at the compressor outlet is discarded as a result of the combined effect of the relatively high temperature and pressure.
According to the present invention, therefore, a multistage axial flow compressor comprises a stator casing comprising an upstream part in which the upstream rows of stator vanes are mounted, an inner downstream part which forms a boundary of the passage of the fluid. of work and, in which the downstream rows of stator blades are mounted, and an outer downstream part surrounding said inner downstream part so as to 'create a space between them, only said outer downstream part being fixed to the neighboring structure which supports the compressor on its downstream side and said at least outer downstream part being made of a high strength material.
In a preferred arrangement, the upstream portion is made of a light alloy and the inner and outer downstream portions are made of a high strength material. In a second preferred arrangement, the upstream part and the inner downstream part are made of one piece which is made of a high strength material, the outer downstream part being made, as has been said, of a high resistance material. High strength materials suitable for this purpose include certain ferrous alloys and certain titanium alloys.
According to a preferred construction of the invention, said upstream part is separated from the downstream parts, is made of an alloy.
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lightweight and has a flange at its downstream end, and said inner and outer downstream parts are made of high strength material and have, at their upstream ends, flanges or similar bolt receiving devices, and the upstream part and the downstream parts inner and outer are -fixed directly to each other by bolts or the like, the flanges or the like being butted.
According to another feature of the invention, said space between the inner and outer downstream parts is in communication with the passage of the working fluid at the outlet of the compressor, so as to substantially equalize, at least at the point of communication, the pressures prevailing on either side of the interior downstream part. Said space may form an annular manifold intended to take the working fluid from the compressor; this sampled air can be used for various purposes, as is well known and, for example, for anti-icing purposes, or to actuate an air turbine intended to control auxiliary devices, or to meter under pressure the cabi - do not fly.
According to another feature of the invention, the par-. The outer downstream of the compressor casing may surround a compressor diffuser duct structure, and this structure may include inner and outer annular walls for the working fluid passage, interconnected by several radial spacers which extend towards the 'exterior, beyond the walls, to be fixed to the exterior part.
In one of the arrangements according to the present peculiarity of the invention, there can be provided a device delimiting a manifold between the outer wall and the outer downstream part, said manifold being in communication with the interior of the spacers in order to receive it. Leakage air which has passed through a seal between the outlet end of the compressor rotor and the adjacent fixed structure. Leakage air can be taken from the manifold
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all suitable use.
A multistage axial flow compressor construction will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is an axial section of a fragment of the compressor.
Figure 2 is a section on line II-II of Figure 1.
Figure 3 is a section along line III-III of Figure 1.
Figure 4 is a section on line IV-IV of Figure 1.
The compressor comprises a rotor 10 carrying, at its
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a number of rotor blades 11. "" DeS'rangs of stator blades 12 alternate with the rows of rotor blades
11 and the stator vanes 12 are carried by a stator shell which is formed by a number of parts 13, 15, 16.
The upstream part 13 of the casing, closest to the compressor inlet, is made of a light alloy, for example an aluminum alloy, and has grooves 14. which are machined therein. and in which the stator vanes 12 of the low pressure stages are mounted. It should be observed that the part
13 has a considerable extension beyond the fragment shown
1 by the figure for example, there may be six other ranp-s of blades 12 upstream of the row shown, mounted in a groove
14 similar.
The inner downstream part 15 is a ring of forged steel, fully machined, split in two pieces along a diametral plane and having a number of annular grooves 17 in which are mounted rows of stator vanes 12 of the high pressure stages of the compressor; the outer downstream part 16 is in the form of a cylindrical steel drum surrounding the vane-holder part 15 while being spaced therefrom and extending from the downstream end of part 13 to beyond , in the axial direction, from the end, downstream of part 1.5. The
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parts 13, 15 and 16 of the stator casing are fixed together as follows.
The parts 13, 15 respectively have circumferential outer flanges 18, 19 which have drilled holes; the part 16 has bulges 20 each of which also has a hole drilled in the base of which is a tapped hole of smaller diameter. Tubular situation studs 21 extend through the drilled holes of the flanges 18, 19 to penetrate the large diameter portions of the holes provided in the bulges 20 and set screws 22 extend through. the studs 21 and engage in the threaded holes of the bulges 20.
The fearful situation studs
21 may be oval in shape / to prevent thermal expansion of the light alloy part 13 of the stator shell, relatively larger than that of the steel parts 1 $, 16, as described above. in more detail in Belgian Patent No. 517,599.
The situation studs 21 may have heads each of which has a flat 23 intended to abut the casing to prevent it from rotating in the drilled holes. As shown in the drawing, when the parts are cold, there is play on the radially inner side of the stud 21 relative to the flange 18 and on the radially outer side of the stud 21 relative to the flange 19 and the bulge. 20 and the reverse takes place when the maximum operating temperature is established.
The inner surfaces of the portions 13, 15 and of the platforms of the vanes 12 carried by the latter form the outer limit of the passage of the working fluid of the compressor, and the surface of the rotor 10 forms the inner limit of the passage in the vicinity. blades 11, 12.
The compressor also includes, as usual, a
Diffuser duct structure and, in the latter, the boundary of the passage of the working fluid is formed by inner and outer annular metal sheet walls 24, 25; these walls diverge from each other in the direction of flow and, although they are slightly curved, they
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can be considered to be substantially frustoconical, the small diameter end of the outer wall 25 being its upstream end and the small diameter of the inner wall 24 being that of its downstream end.
The outer wall 25 comprises a ring 26 welded to its upstream end and engaging with the downstream end of the part 15 of the casing of the stator; a ring forming an annular cheek 27 is welded to the upstream end of the inner wall 24 and is intended for the inner ends of the stator vanes 12 of the last stage of the compressor.
The ring 26 has substantially a U-shaped section and comprises a first. annular flange 28 which forms the limit of the passage of the working fluid and extends from the wall 25 towards the part 15 without reaching the latter to leave an annular gap between them; ring 26 also has a longer outer annular flange 29 which slidably engages the downstream end of portion 15. Flange 29 has circumferentially spaced openings 30.
Spacers 31 extend radially outwardly from wall 24, through wall 25, to casing portion 16; the spacers 31 are arranged to support the walls 24,25 in position; there may be, for example, eight such spacers. Each strut, which has a contoured section, has a main portion 32 which extends into a correspondingly shaped opening in wall 24 and through a correspondingly shaped opening in wall 25, the openings respectively having lips 34, 35 by which the walls 24, 25 are welded to the spacer; each spacer 31 also has a cover portion 36 which is welded to the outer end of the spacer 31 and closes said end.
A pair of rings 37, 38 are welded to the inner surface of the inner wall 24 in the respective planes of the front and rear ends of the struts 31. The ring 37
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comprises an inwardly directed serrated flange 29 (see Figure 2) and the ring 38 has the peripheral shape of a member with a frustoconical diaphragm 40.
A member 41 is fixed to the flange 39 and comprises a part forming a frustoconical diaphragm, bolted at its periphery .interior to the inner part of the member 40; the member 41 also comprises a stepped cylindrical part, extending axially downstream and bolted, at its end remote from the flange 39, to the outer part of the member 40.
Organs
40, 41 support a bearing 42 for the compressor shaft
43 and also support suitable sealing members 44 which cooperate with the shaft: The outer end of a first arm of an annular member 45 with a V-section is also fixed to the flange 39; the other arm of the member 45 is fixed to the inner end of a diaphragm 46, the outer end of which is fixed to a flange extending inwardly from the ring forming cheek 27. At the junction of organ 45 and diaphragm
46 is carried a sealing member 47 which cooperates with a labyrinth seal member 48 carried by the rotor 10. At the top of the V-section member 45, which is directed inward, is, fixed another sealing member 49 which cooperates with the shaft 43.
The cooling air intended for the bearing 42 is supplied through the center of the shaft 43, exits through holes 50 of the shaft and flows through holes 51 of the frustoconical part of the member.
41 and holes 52 of the member 40; said air therefore surrounds the bearing 42 to protect it from heat.
Leakage air from the high pressure end of the compressor, which escapes through the labyrinth seal device 47, 48, flows through the holes 53 of the short arm of the member 45 to V-shaped section and from there passes through openings formed between the serrated flange 39 and the member 41 which is fixed thereto, to penetrate inside the spacers 31.
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The outer wall 25 of the working fluid passage carries a continuous circumferential baffle 54 attached to its outer side, immediately upstream of the struts, and a series of partially annular baffles 55 which extend between the struts 31 and are welded to their sides. sides facing circumferentially, for example one third of the distance from the front edge to the rear edge of the struts. Each of the bits 54, 55 comprises an interior piece of sheet metal, forming a flange at its interior periphery and welded to the wall 25, and a machined exterior piece, welded by approximation or by bead to the piece of sheet metal.
The baffles 54, 55 extend outwardly to the casing portion 16 and define an annular manifold which is brought into communication with the interior of the spacers 31 by means of holes 56. In this way. re, the leakage air from the compressor is contained by the manifold and a suitable outlet fitting (not shown) is attached to a bearing surface disposed outside of the casing portion 16, and allows the removal of the air. Leakage air for use in cooling the turbine or for other suitable use.
In front of the baffle 54 is a space between the stator shell portions 15, 16, which space also forms an annular collector and is in communication with the compressor outlet through openings 30. This collector particularly suitable for drawing a relatively large quantity of high pressure air, as required for anti-icing purposes or for actuating an air turbine connected to actuate devices auxiliaries associated with the engine. A seat 66 is shown to which a suitable outlet fitting can be attached.
During assembly, the walls 24, 25, the ring 27, the spacers 31 including their covers 36, the rings 37, 38, with the member 40 and the baffles 54, 55 are welded between
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them and then member 41, member 45, diaphragm 46 and member 47 are bolted to the assembly in the order shown.
The outer part 16 of the casing can then be passed over the assembly and, if desired, the casing part 16 can be mounted in friction on the baffles 54, 55 and the covers 36. The spacers 31 are located relative to the outer part 16 of the casing by means of studs 57 which extend through the part 16 and the cover parts 36 of the spacers; the head 58 of the stud 57 is fixed in position by one of the three fixing screws 59 which fix each of the spacers 31 to the part 16.
The outer wall 60 of the combustion appliance air jacket is secured by fixing screws 61 to a flange 62 of the downstream end of part 16 and the inner flange of the combustion appliance wall. air jacket 60 is serrated as shown at 64 (Figures 2 and 3) to release setscrews 59 to allow wall 60 to be removed. Combustion fuel injectors may be fitted. on the envelope part 16.
It should be observed that the shape of the envelope part
16 is particularly well suited for resisting the tenions which are established in operation and also that the part 15 is only slightly stressed, since it is subjected to substantially the same pressure on the outside and on the inside. In addition, the bolting device which fixes the two halves of the ring 15 between them is only slightly stressed, which makes it possible to achieve a considerable saving in weight.
Part 13 can be made of magnesium alloy instead of aluminum alloy and parts 15, 16 can be made of other ferrous alloys than steel, for example, of nodular cast iron or titanium alloy.
In an alternative construction, the casing parts 13 and 15 can be made in one piece, for example
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of steel or other high-strength metal, and have an outer bolting flange between the ends of the part, for connection to the outer part 16 which, as before, constitutes the only support device of the compressor, from the neighboring structure, on its downstream side. In this case, the upstream part and the downstream inner part, which together support the stator vanes, may have a thin section from the inlet to the outlet of the compressor, as Figure 1 shows for the downstream part 15.
It is seen that the invention provides a stator shell construction for a multi-stage axial flow compressor which not only is resistant to the high stresses which arise at the high temperatures prevailing in operation in the present state. technique, and is exceptionally light and rigid, but which also creates manifolds, intended for the extracted air, in one piece with the structure of the engine.
CLAIMS
1. Multistage axial flow compressor having a stator casing comprising an upstream part in which the upstream rows of stator vanes are mounted, a downstream-inner part which forms a boundary of the passage of the working fluid. and in which the downstream rows of stator vanes are mounted, and an outer downstream part surrounding said inner downstream part so as to create a space between them, only said outer downstream part being fixed to the neighboring structure which supports the compressor on its downstream side and said outer downstream part at least being made of a high resistance material.