BE710710A - - Google Patents

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BE710710A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • F02C7/05Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants having provisions for obviating the penetration of damaging objects or particles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Séparateur à écoulement axial. 

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   La présente invention concerne les séparateurs à écoulement axial qui servent à éliminer les matières étrangères des courants fluides; elle concerne plus parti- , culièrement des séparateurs à écoulement axial comportant un dispositif perfectionné pour recueillir et éliminer plue efficacement les matières étrangères. La présente invention convient particulièrement bien aux installations de bord des avions, quand on désire éliminer de   l'écoulement   d'air, ali- mentant un moteur à turbine à   gaz,   les matières étrangères pouvant s'y trouver, comme par exemple   le sable., la   poussière et l'eau. 



   Les moteurs d'avion à turbine à gaz risquent particulièrement   d'être   détériorés par des objets étrangers introduite dans leurs buses d'entrée d'air. Ce problème a présenté sa plus grande acuité dans le passé, en ce qui concerne les objets étrangers relativement volumineux, comme par exemple les pierres, le gravier, les oiseaux, la grêle, etc., qui pouvaient provoquer instantanément des dégâts im- portants, quand ils s'introduisaient dans ces moteurs.   vec   le développement des hélicoptères, mus par des turbines à gaz, et des autres aéronefs à décollage et atterrissage verticaux, le danger des petites particules de matières étran- gères, telles que le sable, la poussière et l'eau est devenu de plus en plus grand en raison principalement des. conditions d'utilisation de ces aéronefs.

   ' Un aéronef du type à décol- lage et atterrissage verticaux peut être utilité dans des zones   où   il n'existe pas d'aérodrome   ordinaire   par exemple dans des zones de combat ou dans d'autres zones isolées. Les hélicoptères et les autres aéronefs à décollage et atterrissage 

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 verticaux conviennent aussi particulièrement bien pour cer- taines missiona à basse altitude, sur terre ou sur mer ;   cesmissions comprennent l'accompagnement rapproché au combat,   la recherche, le sauvetage, et la guerre anti-sous-marine. 



   Dans ces conditions et dans d'autres conditions analogues, des quantités importantes de petits corps étrangers, comme      par exemple des particules de sable et des poussières, ainsi que   des   gouttelettes d'eau,   peuvent être   entraînes dans   l'é@@@-   lement d'ai r alimentant un moteur à turbine à   gaz.   Ces parti- cules, qui ne peuvent exercer individuellement qu'un effet réduit sur le moteur, sont capables,'par contre, de produire les dégâts très importants dans le. moteur, quand elles sont   introduies   en grandes quantités dans celui-ci.

   On a constaté      par exemple que le moteur d'un hélicoptère, volant à basse altitude dans une région désertique, perdait rapidement ses performances en raison de l'érosion des ailettes de compres- seur et de turbine par des particules étrangères à grande vitesse.. En plus de l'érosion, les matières étrangères, et en particulier l'eau   salée,   qui sont introduites de cette manière dans le moteur, peuvent   provoquer   rapidement une corrosion destructrice. 
 EMI3.1 
 



  Il est par com&pmt di'3ae de réaliser un dia- positif pourséperer du   courant   d'air   lea   particules de câble, les poussières et les gouttes   d'eau.   avant que le courant d'air arriva dans le   moteur.   Peur que le   séparateur   choisi, 
 EMI3.2 
 en vue de remplir cette 1:

  enct1oa, soit eatl8!"ai.8SDt. il faut évidemment qu'il puisse éliaioer ..ff'1e.aC8llent de 3.xaoet d'air les particules   indésirables.   Une efficacité élevée est particulièrement désirable pour un séparateur, monté à bord d'un aéronef équipé   d'un   moteur à turbine à   gaz, à   cause des 

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 grandes quantités d'air et par conséquent des grandes quantités de particules étrangères, qui sont absorbées par un tel moteur. 



  Cependant, une grande efficacité de séparation n'est pas la seule caractéristique à exiger d'un séparateur utilisé sur un moteur d'avion à turbine à gaz. Puisque le séparateur fait partie de l'installation motrice totale d'un avion, il ne doit pas nuire au rendement de cette installation; autrement dit, les pertea de pression, dans l'écoulement d'air traversant le séparateur, doivent être aussi réduites que possible. De plus, le séparateur doit éliminer efficacement les matières étrangères, sans permettre aux matières extraites ou à la glace, qui.peut se former sur le dispositif d'extraction pendant le vol de l'avion, de bloquer le canal d'écoulement du fluide et de provoquer ainsi une réduction indésirable du débit de l'écoulement d'air dans le moteur (et par conséquent une chute de pression excessive), en même temps qu'une perte de puissance.

   Une réduction suffisamment grande du débit de l'écoulement d'air peut provoquer, non seulement une perte de puissance, mais aussi une panne du moteur par suite des conditions sévères provoquées par une température exagérée dans les chambres de combustion et dans la turbine. En outre, le séparateur doit être compact et léger, car les aéronefs en général, et les aéronefs à décollage'et atterris- sage verticaux en particulier, sont soumis à des limitations   -de   poids très strictes.   Enfin,   le séparateur doit posséder les caractéristiques mentionnées ci-dessus,   sans   être exces- sivement compliqué et aussi sans être trop   coûteux,   au point   qe   vue fabrication et entretien. 



   Le but principal de l'invention est de réaliser un séparateur, qui soit extrêmement efficace pour éliminer 

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 d'un courant fluide des matières étrangères, et qui ne produise pas des pertes notables de pression dans le courant. 



   Dans un mode de réalisation étudié spécialement pour un moteur à turbine à gaz, le séparateur, qui est traversé par un canal axial, comporte un dispositif, près de son entrée, pour communiquer un mouvement   tourbillonnaire à   un courant fluide, et un dispositif de recueil, placé en aval de ce   diapo-   sitif de production du mouvement tourbillonnaire.. Le dispositif de recueil est formé par des parois extérieures, comprenant une première paroi annulaire et une seconde paroi annulaire, cette seconde paroi étant montée dans une position ooaxiale par rapport à la première paroi.

   L'extrémité amont de la seconde   aroi   possède un diamètre   sensiblement   plus petit que celui de la partie correspondante suivant la direction axiale de la première paroi, de manière à définir, entre la première paroi et la seconde paroi, une cavité annulaire d'extraction possédant une assez grande dimension radiale. Par suite   du'   mouvement   tourbillonnaire   communiqué au courant fluide, les particules de matières étrangères sont refoulées vers   l'exté-   rieur et pénètrent dans la cavité d'extraction. Grâce à une communication reliant la cavité annulaire au canal axial, le fluide, pénétrant dans la cavité avec les matières étrangères, ' peut entrer de nouveau dans le   courait   principal du fluide.. 



  Un dispositif de filtrage est monté dans cette communication pour empêcher les matières étrangères de retourner dans le canal axial en même temps que   le fluide.   Si on désire supprimer totalement ou partiellement le mouvement tourbillon- naire du courant fluide, après l'élimination des matières étrangères, il faut prévoir un dispositif, en aval du   disposi-   tif de recueil, pour supprimer ce mouvement. 



   Conformément à une autre caractéristique de l'in- 

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 vantion, la première paroi peut diverger, suivant une forme   tronconlque,   en aval des ailettes de production du mouvement tourbillonnaire, ou posséder un autre contour caractéristique tel qu'elle constitue une paroi de focalisation, qui dirige dans      la cavité annulaire d'extraction les matières étrangères venant la frapper,¯ Conformément à une autre caractéristique de l'in- vention, le   dispositif   de recueil peut être utilisé sous la      forme d'éléments disposés en parallèle ou.

   être combiné avec un autre dispositif de séparation, A ce point de vue, ce dispositif de recueil convient particulièrement bien pour être combiné avec le nouveau dispositif séparateur qui a été décrit dans une demande de brevet déposée aux Etats-Unis  d'Amérique   le 29 mars 1965 sous le titre de "Axial Flow Separator"   Sépa-     ratour   d'écoulement   axial),,   
Conformément aussi à l'invention, les   dispositifa   de production et de   ,suppression   du mouvement tourbillonnaire peuvent être réglables de manière à réaliser un fonctionnement efficace dans une marge étendue de conditions différentes, y compris des conditions n'exigeant aucune séparation.      



   Sur le dessin annexé: 
La figure 1 représente en coupe un moteur à turbine à gaz du type "à arbre de turbine", qui comporte un séparateur conforme à   l'invention;   
La figure 2 représente en perspective et en cou- pe partielle la séparateur de la figure 1; 
La figure 3 est une coupe d'un séparateur conforme à l'invention, dans lequel l'une des parois est tronconique de façon à former une paroi de focalisation; 
La figure   4   est une vue suivant la ligne   4-4   de la figure 3; 
La figure 5 est une vue analogue à la figure 3, mais 

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 représentq un autre type de paroi de   focalisation;   
La figure 6 représente un séparateur conforme à l'invention, mais utilisé en combinaison avec un autre type de séparateur. 



   On voit sur la figure 1 une installation motrice à turbine à gaz 10, qui comprend un moteur 11 du type "à arbre de turbine" et un séparateur à écoulement'axial 12, conforme à l'invention. Le moteun 11 comprend successivement, en   sui-   vant la   direction  axiale,un compresseur 13, une chambre annulaire de combustion 14, une turbine 15 de production de gaz pour entraîner le compresseur 13, et une turbine de puis- sance 16 entraînant un arbre de sortie 17. Le moteur 11 con- vient particulièrement pour un hélicoptère, dont le rotor (non représenté) peut être entraîné par 1'arbre de sortie 17 et par l'intermédiaire d'un réducteur approprié de vitesse 17' .

   A la lecture de la présente description, il   deviendra   évident pour les techniciens que le séparateur peut être utilisé avec des turboréacteurs et des turbopropulseurs, aussi bien qu'avec des moteurs à turbine de puissance entraînant un arbre, puisqu'il est étudié essentiellement pour toua les types de moteurs à turbine. 



   Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le sépara- teur 12 est un élément statique ne comportant aucune partie mobile. Ce séparateur comprend un carter-extérieur 20 et      un capotage intérieur 21, qui définissent entre eux un canal annulaire axial 22, comportant respectivement à ses extrémités opposées une entrée annulaire 23 et une sortie annulaire   24;   cette sortie communique avec les ailettes 18 de guidage d'entrée du compresseur. Une rangée circonférentielle   dtailet-   tes directrices, radiales et espacées 25 est montée près 

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 de l'entrée 23; ces ailettes 25 possèdent une configuration désirée d'orientation, que   l'on va   décrire à présent.

   Une      autre rangée circonférentielle d'ailettes radiales espacées 26 est installée près de la sortie   24;   ces ailettes 26 possèdent aussi une configuration exigée. Entre   d'une   part les ailettes 25 et d'autre part les ailettes 26 se trouve un dispositif de recueil, qui comprend une première paroi 27 et une seconde paroi 28; la première paroi   27,   dans le mode de réalisation représenté, consis te en une partie cylindrique du carter extérieur 20; cette partie est intermédiaire entre les ailettes directrices 25 et une collerette circonférentielle 29, qui sert à fixer l'extrémité aval de la première. paroi 27 sur la partie arrière 30 du carter 20.

   La seconde paroi 28 est un élément cylindrique monté dans une position coaxiale par rapport à la première   parois?   et par rapport à l'axe   du-   réparateur; cette paroi 28 est supportée sur la première paroi 27 au moyen de supports 35; son extrémité.amont est située en aval des ailettes directrices   25, à   une certaine distance axiale de celles-ci, comme on l'expliquera en détail un peu plus loin. La seconde paroi 28 possède un diamètre sensible- ment plus petit que celui.de la première paroi 27. Il en résulte qu'une, cavité annulaire d'extraction 31 d'une dimen- sion radiale notable est'définie entre les deux parois 27 et 28. La cavité 31 comporte ainsi   une!   entrée annulaire 32 à son extrémité amont et une sortie annulaire 33   à   son extré- mité aval.

   L'entrée 32 et la sortie 33 sont définies, entre la première paroi 27 et la seconde paroi 28, de manière à réaliser une communication du fluide entre le canal annulaire 
22 et. la cavité 31. Pour empocher les particules de ma- tières étrangères, qui sont entrées dans la cavité 31 comme on l'expliquera plus loin, de pénétrer de nouveau dans le 

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 canal 22 en passant par la sortie 33, un filtre annulaire 34 relie la première paroi 27 et la seconde paroi 28 à l'extré- mité aval de la seconde paroi. Pour que le rendement global de l'installation motrice tout entière ne soit pas réduite, le filtre annulaire 34 ne doit produire qu'une faible chute de pression; on peut constituer ce filtre par exemple au moyen d'une matière poreuse se présentant sous la forme d'une mousse.

   Les   techniciens   imagineront facilement d'autres ma- tières pouvant convenir pour constituer ce filtre, 
Pendant le fonctionnement du moteur   11,   la zone à basse pression, existant à l'entrée du compresseur 13, pro- duit un écoulement d'air à grande vitesse à travers le canal annulaire 22. Quand l'air passe sur les ailettes fixes direc- trices 25, il tourne suivant un arc de cercle de telle sorte qu'il possède, en aval des ailettes 25 à la fois une vitesse axiale et une vitesse oblique par rapport à l'axe; on dit que les ailettes ont communiqué au courant fluide un mouve- ment "tourbillonnaire".

   Les petites particules de matières étrangères, qui sont entraînées dans l'écoulement d'air, sont soumises aussi à un changement de direction; .ce sont prin- cipalement les particules d'une masse relativement réduite qui changent de direction et qui sont entraînées en même temps que l'air tourbillonnaire. Pour que les particules ayant une masse plus grande changent aussi de direction sous l'action des ailettes directrices, il peut être désirable de faire chevaucher circonférentiellement les ailettes adjacentes, de façon qu'une particule ne puisse pas passer suivant la di- rection axialè entre deux ailettes adjacentes, sans frapper une ailette et sans changer par conséquent de direction.

   Une particule, entraînée dans le courant d'air et changeant de di- rection, possède à la fois une vitesse tangentielle et une 

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   vitessp   axiale, en aval dea ailettes directrices 25. En théorie, une particule quittant les ailettes 25 avec une vitesse tangentielle et une vitesse axiale,, cette particule n'étant soumise à aucune force extérieure, suit un trajet rectiligne jusqu'à la périphérie extérieure du canal 22, c'est-à-dire jusqu'à un point de cette périphérie situé en aval des ailettes. En pratique cependant, l'air tourbillon. naire exerce un effet significatif sur la trajectoire de cette particule. Sa trajectoire réelle peut être comparée grossièrement à celle d'une hélice dont le diamètre va en augmentant dans la direction aval. 



   Dans le mode préféré de réalisation de la présente invention, les ailettes directrices'25 possèdent une configu- ration, qui oblige les matières étrangères entraînées à atteindre la périphérie extérieure du canal 22 en amont de la seconde paroi, et à s'écouler ensuite directement dans la cavité annulaire 31 en passant par l'entrée 32 ou bien à venir frapper la première paroi 27et à rebondir à partir de celle-      ci dans l'intérieur de la cavité 31. Quand les particules sont entrées dans la cavité 31 le filtre annulaire 34 les empêche de retourner dans le canal axial 22. Les particules sont ainsi recueillies dans la cavité 31, où elles restent jusqu'4 l'arrêt du moteur 11.

   Quand le moteur ne fonctionne pas, on peut retirer les particules à travers un orifice de nettoyage 35, au moyen d'un dispositif approprié, par example d'une conduite souple d'aspiration (non représentée) que      l'on introduit à travers cet orifice. Il est évident mainte- nant pour les techniciens que le volume de la cavité 31 doit      être suffisant pour contenir toutes les particules qui pquvent se présenter pendant le fonctionnement du moteur; en suppo- sant les conditions les plus défavorables. En conséquence, 

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 la seconde paroi 28 doit avoir une longueur axiale suffisante pour réaliser le volume nécessaire.

   Le réalisateur d'un sé- parateur particulier   corforme à   l'invention, trouve facilement cette longueur pour des -conditions   spécifiées   d'utilisation. 



   Dans certaines conditions de fonctionnement, le volume des particules recueillies dans la cavité 31 peut être suffisantpour bloquer l'écoulement de l'air à travers le filtre annulaire   34.   De même, de la glace peut se former, dans des conditions atmosphériques particulièrement défavorables, et peut bloquer l'écoulement de   l'air à   partir de la cavité 31 dans le canal axial. Bien   qu'aucune   de ces deux situations ne soit désirable, le canal 22 n'est pas complètement bloqué, puisque la partie intérieure du cana   entre   le capotage inté- rieur 21 et la seconde paroi 28, est encore ouverte et permet l'écoulement de l'air.

   En conséquence, même ai le filtre . d'arrêt 34 est bloqué, soit par des particules étrangères, soit par de la glace, une quantité suffisante d'air peut encore atteindre le moteur pour maintenir une puissance adéquate de celui-ci et pour empêcher une surchauffe grave du moteur. 



   Comme on l'a noté précédemment, la première paroi 27 est fixée sur la partie arrière 30 du carter 20   à   l'endroit d'une collerette 29. Si on désassemble le séparateur 12 à   @   l'endroit de cette   dollerette,   on peut facilement retirer le filtre annulaire 34 pour le vérifier, le réparer ou le rem- placer. Il est facile aussi naturellement de nettoyer de cette manière la cavité 31. 



   Dans la demande de brevet citée plus haut en réfé- rence, on explique l'emploi d'une paroi divergente de focalisa- tion, servant à diriger des particules étrangères dans un dispositif de recueil, qui est différent de celui conforme à 

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 la présente invention. Pour comprendre le dispositif de cette demande de brevet, on se référera à celle-ci et aussi à la figure 5 du présent dessin, sur laquelle, le sépara- teur conforme à la présente invention, est représenté en combinaison avec le séparateur conforme à ladite demande de brevet. Cependant, la présente invention peut aussi être utilisée avec une paroi de focalisation du type décrit dans ladite demande de brevet.

   On voit par exemple sur la figure 3 un séparateur 40, qui est sensiblement analogue à celui représenté sur les figures 1 et 2, en ce sens qu'il comprend un carter   41,   un capotage intérieur   42   définissant entre lui-même et le carter 41 un canal   axial-'43,   des ailettes d'entrée 44 pour produire un mouvement tourbillonnaire, une première paroi 45, une seconde paroi cylindrique   46,   et   dea   ailettes de sortie 47 destinées à supprimer le mouvement tourbillonnaire. Ceperdant, au lieu d'être cylindrique la paroi 45 est tronconicue de manière à constituer une paroi de focalisation située en amont de la seconde paroi 46 et destinée à diriger dans une cavité d'extraction 49 les parti- cules qui la frappent.

   Tandis qu'une partie assez impor- tante des particules s'écoule directement dans la cavité d'extraction 49, formée entre les parois 45 et 46, de nom- breuses particules viennent frapper la surface divergente de la première paroi 45 et rebondissent sur cette surface. Le degré de divergence de cette surface est choisi de manière   . que   les particules, rebondissant sur la première paroi 45, pénètrent dans la cavité annulaire 49, comme on le voit sur la figure 3, dont une ligne en tirets représente la trajec- toire d'une particule typique. Le filtre d'arrét 50 diffère du filtre 34 par le fait qu'il est plissé, comme on le voit sur la figure 4.

   Ce filtre plissé 50 présente certains avan- 

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 tages, car les poussières et les autres   par..culée   de matières étrangères peuvent être retenues dans les plis de ce filtre. 



   En conséquence, les particules risquent moins d'être délogées et de tomber dans le canal principal   43   quand le séparateur   40   ne fonctionne pas.   D'autre part,   la   manière   du filtre plissé offre une surface de filtrage beaucoup plus grande dans un espace limité, de telle sorte que la dmte de pression est réduite considérablement et que le pouvoi; total de recueil est porté à une   valeur'maximale.   



   Le séparateur, représenté sur la figure   5,. est   analogue à de nombreux points de vue au séparateur de la figure   3;  on   a donc   désigné   le*   éléments analogues de ces deux figures par les mêmes nombres de référence, en ajoutant simplement le signe "prime" aux nombres de référence de la figure 5. Au lieu d'avoir une forme tronconique, la paroi divergente 45'possède un contour longitudinal arrondi tel qu'elle constitue aussi une paroi de focalisation diri- geant dans la cavité 49' les particules qui la frappent. 



   Cette paroi 45' possède un contour permettant de tirer pro- fit de la loi naturelle bien connue,   suivant   laquelle un objet frappant une surface lises se réfléchit suivant un angle égal à son angle d'incidence. Dans un séparateur donné, dont le trajet de l'air tourbillonnaire est connu, un contour optimal de la paroi   peut'   être engendré expérimentalement, puisqu'une portion particulière quelconque de la surface de la paroi est frappée d'une manière répétée par des particules parcourant des trajectoires sensiblement identiques. Il en résulte qu'il existe, dans chaque partie de la paroi, une divergence optimale, c'est-à-dire une inclinaison locale optimale qui permet de diriger dans la fente annulaire d'ex- traction les particules frappant ladite partie de la paroi. 

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   Le lieu géométrique de toutes ces inclinaisons locales      définit ainsi le contour optimal de la surface tout entière de la paroi. 



   D'après ce qui précède, il est évident qu'on peut désirer des contours optimaux différents de la paroi dans des conditions différentes. Quand on a bien compris les principes de base, on peut engendrer, mathématiquement et expérimentalement, les contours optimaux des parois pour des applications variées. Pour déterminer le contour   néces-   saire d'une paroi de focalisation il faut considérer diffé- rents facteurs. Ces facteurs comprennent la nature du fluide, dans lequel les matières étrangères sont   entraînées,   le type des particules, leur masse, leur vitesse, leur distribution radiale, etc. La configuration des ailettes, produisant le,mouvement tourbillonnaire, constitue aussi naturellement un facteur important dont il faut tenir compte. 



   Les analyses   précédentes,   en ce qui concerne les séparateurs des figures 3 à 5, sont assez grossières, car on a supposé que les particules ne se déplacent que   suivant.deux   dimensions, alors qu'elles tourbillonnent en réalité autour des axes des séparateurs, en plus de leur mouvement axial et de leur mouvement radial. Néanmoins, on a trouvé que ce   type'd'ana-   lyse donne une grande précision pour déterminer les confi- gurations optimales des parois dans des conditions variées de fonctionnement. On a souligné, au début de la présente demande, le fait que les ailettes de production et de suppression du mouvement tourbillonnaire possèdent une con- figuration désirée d'orientation de l'écoulement.

   En ce qui concerne les ailettes de production du mouvement tourbil- lonnalre, on a expliqué que leur configuration est telle que les particules entraînées atteignent la périphérie extérieure 

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 du canal de fluide en amont de la seconde paroi. Il est extrêmement difficile de définir avec une plus grande préci- sion la configuration d'orientation de ces ailettes, car leur configuration dépend, dans une grande mesure, de certains facteurs du type discuté plus haut à propos de la paroi de focalisation; ces facteurs comprennent la nature du fluide, dans lequel les matières étrangères sont entraînées, le type des particules leur masse, leur vitesse, leur   distri-   bution radiale, etc.

   Deux configurations, qu'il faut certaine- ment considérer quand on étudie en détail un séparateur quel- conque conforme à l'invention, sont la configuration dite "à tourbillon libre" et la configuration dite "à orientation constante". La configuration à tourbillon libre produit un tourbillon de moyeu à grande vitesse et un tourbillon d'extré- mité à faible vitesse. Avec une telle configuration, le tourbillon de moyeu peut être excessif, et le tourbillon d'extrémité peut être inadéquat, même si les particules n'ont qu'une faible distance radiale à parcourir aux extrémités. 



    Au   contraire, une configuration   à   orientation constante peut produire un tourbillon excessif aux extrémités et un tour- billon inadéquat à l'endroit du moyeu. En conséquence, il est évident pour les techniciens que des trajets variés- de mouvement tourbillonnaire peuvent être nécessaire pour obtenir leB résultats optimaux de séparation dans des   condi-   tions différentes.

   En ce   qui,concerne¯les   ailettes de sup- pression du mouvement tourbillonnaire, on peut définir leur configuration d'orientation, dans la plupart des conditions de fonctionnement, comme étant la configuration nécessaire pour supprimer le mouvement tourbillonnaire produit par les ailettes de production de ce   mouvement.   Cependant, si on désire combiner le séparateur et le moteur à turbine à gaz en un ensemble intégral, on peut supprimer les ailettes directrices de l'entrée du compresseur. Dans ce cas, les 

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 ailettes de suppression du mouvement tourbillonnaire dqivent diriger l'écoulement d'air sur les ailettes rotatives du compresseur, comme le fopt généralement les ailettes   direc-   trices d'entrée.

   On a représenté sur la figure 6 un système de séparation 60, qui   cowporte   des' ailettes réglables 61 d'entrée, pour établir ie mouvement tourbillonnaire, et des ailettes réglables de sortie 62 pour supprimer ce mouvement. 



  Les angles d'inclinaison de ces ailettes d'entrée et de sortie sont réglables, de manière à pouvoir faire varier l'inten- sité du mouvement tourbillonnaire produit et du mouvement tourbillonnaire supprimé, dans des conditions différentes de fonctionnement. Du fait'qu'il comporte des ailettes ré- glables de production et de suppression du mouvement tour- billonnaire, le système de séparation   60   est   capable   d'effec- tuer une séparation efficace des matières étrangères dans une marge beaucoup plus étendue   de   conditions de fonctionnement, que si ses ailettes n'étaient pas réglables.

   De plus, si on règle les ailettes 61 et 62 de manière que l'écoulement d'air ne reçoive aucun mouvement tourbillonnaire, on peut faire fonctionner efficacement le moteur à turbine à gaz avec des pertes minimales, quand la fonction de séparation des matières étrangères est jugée non nécessaire, par exemple quand le moteur fonctionne à de grandes altitudes, où il n'y a pas de matières étrangères dans l'atmosphère. 



   Si on se réfère de nouveau à la figure 6, on y voit un séparateur 63, installé immédiatement en aval des ailettes 
61 d'entrée de la zone   tourbillonnaire;   ce séparateur est du type décrit dans la demande de brevet déjà citée en référence ; bien qu'il soit extrêmement efficace pour éliminer de petites particules de matières étrangères, un faible pourcentage de ces particules peut cependant ne,pas passer 

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 dans la fente   64.   La grande majorité des particules de ce faible pourcentage se   concentre   naturellement à la périphérie extérieure du canal axial 65- Pour empêcher ces particules d'atteindre le compresseur,du moteur associé à turbine à gaz, on peut installer en aval du séparateur 63 un séparateur 66 conforme à la présente invention.

   Ce séparateur   66   est identique sous tous les rapports, au'point de vue construction et fonctionnement, à celui qui a été décrit plus haut en se référant aux figures 1 et 2.. ' 
D'après ce qui précède, on voit que le séparateur perfectionné à écoulement axial, conforme à la présente invention, est extrêmement efficace   pour éliminer   d'un cou- rant fluide de petites particules de   macères   étrangères, sans causer des partes excessives de pression dans le cou- rant et sans réduire excessivement   l'écoulement   d'air, quand le séparateur est utilisé dans un moteur à turbine à gaz. 



  Le séparateur conforme à la présente invention n'est pas seulement extrêmement efficace ; il est aussi léger, compact et convient donc particulièrement pour les avions, D'autre part, puisque ce séparateur ne comporte aucune partie tour- nante et ne fonetienne qu'à la température ambiante il est relativement peu compliqué, et peut être fabriqué avec des matériaux ne possédant pas des qualités particulières pour résister aux températures élevées. Il en résulte que ce séparateur est un dispositif relativement peu coûteux, au point de vue fabrication et entretien* 
On a représenté et décrit des modes de réalisa- tion préférés de l'invention, mais il est bien entendu qu'on peut leur apporter des modifications variées, sans sortir pour cela du domaine de l'invention.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS Séparateur pour éliminer les matières étrangères d'un courant fluide alimentant un moteur à turbine à gaz, ce séparateur comprenant un dispositif, qui définit un canal annulaire axial comportant respectivement à ses extrémités opposées une entrée annulaire et une sortie annulaire, un dispositif adjacent à l'entrée pour commu- niquer un mouvement tourbillonnaire au courant fluide s'écoulant à travers ledit cana% et un dispositif de recueil ou collecteur pour recevoir les matières étrangères, ce dis- positif de recueil étant espacé dans la direction axiale en aval du dispositif de production du mouvement tourbillon- naire et comprenant au moins une fente d'extraction, formée dans un plan transversal, près de la périphérie extérieure du canal,
    ce séparateur étant caractérisé d'autre part par les points suivants, pris séparément ou en combinaisons diverses: 1.- Il comprend une communication de fluide reliant le dispositif de recueil et le canal annulaire'axial pour ramener dans celui-ci le fluide qui est passé dans le dis- positif de recueil avec les matières étrangères; 2. - Le séparateur comprend un dispositif de filtrage pour empêcher les matières étrangères extraites de retourner. dans le canal annulaire axial en passant par la communication de fluide;
    , 3.- La fente d'extraction est formée par une première paroi annulaire et par une seconde paroi annulaire, cette dernière étant montée dans une position coaxiale par rapport à la première paroi, l'extrémité amont de la seconde paroi ayant un diamètre sensiblement plus petit que celui de la partie <Desc/Clms Page number 19> correspondant suivant la dirçction axiale de la première paroi, de manière à définir, entre la première paroi et la seconde paroi une cavité annulaire de recueil ayant une dimension radiale notable;
    4.- Le dispositif de production du mouvement tourbillonnaire comprend une rangée d'ailettes radiales directrices, espacées sur une circonférence près de l'entrée, pour donner un mouvement tourbillonnaire à l'écoulement d'air passant à travers le canal, de manière à diriger les matières étran- gères entraînées par ledit courant vers la périphérie du canal; 5. - La première paroi annulaire.diverge dans la direction, axiale vers l'aval à partir des ailettes radiale'! directrices et l'extrémité amont de la seconde paroi est située en aval de l'extrémité amont de la première paroi;
    6.- La sortie annulaire du canal communique avec le compres- seur du moteur à turbine à gaz et le séparateur comprend une rangée d'ailettes directrices près de ladite sortie, pour supprimer le mouvement tourbillonnaire de l'écoulement d'air, avant que celui-ci arrive dans le compresseur; 7.- Les ailettes de production du mouvement tourbillonnaire et les ailettes de suppression de ce mouvement sont réglables et permettent de faire varier le degré de production et le degré de suppression dudit mouvement;
    8.- Le séparateur comprend un second dispositif de recueil, disposé entre le dispositif de production du mouvement tour- billonnaire et le premier dispositif de recueil, le second dispositif de recueil comprenant une fente annulaire d'extrac- tion et un dispositif formant un espace circonférentiel d'emmagasinage, qui entoure la fente d'extraction pour re- cevoir de celle-ci les matières étrangères.
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