CH284892A - Installation de turbine à combustion interne. - Google Patents

Installation de turbine à combustion interne.

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CH284892A
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CH
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turbine
blades
row
casing
mobile
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Inventor
Limited Armstrong Sidde Motors
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Armstrong Siddeley Motors Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


  <B>Installation de turbine à combustion interne.</B>    L'invention a pour objet une installation  de turbine à combustion interne comprenant  des mobiles combinés, comprenant chacun au  moins une rangée d'aubes de turbine et au  moins un     aubage    de compresseur, et une enve  loppe rotative extérieure, le même axe que  lesdits mobiles, disposée pour tourner dans le  sens inverse de celui dans lequel tournent ces  derniers et portant des rangées d'aubes de  turbine dont chacune est. disposée immédiate  ment en aval d'une rangée     d'aubes    de tur  bine d'un (lesdits mobiles, le courant d'air tra  versant le compresseur s'écoulant en sens in  verse (lu courant de gaz de combustion tra  versant la turbine.  



  Cette installation pourrait constituer     l'ins-          ta.llation    de turbine à combustion interne     d'iui     propulseur à réaction, et dans ce cas l'enve  loppe rotative pourrait, porter     extérieurement     des aubes d'un compresseur d'augmentation   < le la poussée.  



  L'installation objet de l'invention est     (-a-          ractérisée    par     Lui        aubage    de turbine supplé  mentaire coopérant avec un dispositif direc  teur fixe et entraînant. l'enveloppe de façon  que le couple d'entraînement de cette der  nière soit supérieur au couple d'entraînement  de l'ensemble desdits mobiles combinés, le  tout. afin d'abaisser la vitesse de rotation de  l'enveloppe et afin que, dans certains au  moins des mobiles combinés, la pression à  l'entrée de la partie turbine du mobile soit    pratiquement égale à la pression de sortie de       1'aubage    de compresseur     du    mobile.  



  Le dessin représente     schématiquement,    à  titre d'exemple, une forme d'exécution de  l'installation selon ].'invention.  



  La     fig.    1 est un diagramme de fonctionne  ment d'une installation semblable     i1    l'installa  tion représentée, mais dans laquelle l'enve  loppe ne     présente    pas     d'aubes    coopérant avec  (les aubes fixes.  



  La fi-. la est le diagramme de fonctionne  ment de l'installation représentée.  



  La     fig.    2 est une coupe axiale partielle  de ladite forme d'exécution.  



  Les     fig.    3 à 5 sont des vues partielles (les  mobiles combinés de turbine et de compresseur  et de ].'enveloppe de cette forme     d'exécution.     



  La     fig.    6 représente un diagramme:     tein-          pérature/entropie        (0l0)    montrant le fonc  tionnement de l'installation représentée clans  des conditions correspondant à la pleine  (barge, et la     fig.        6a    un diagramme analogue  correspondant à une charge réduite.  



  Le diagramme de fonctionnement de la       fig.    1 est celui     d'une    installation connue sem  blable à l'installation représentée, mais     dans     laquelle, cependant, l'enveloppe n'est pas entraî  née par des aubes coopérant. avec des aubes fixes.  Le diagramme de la     fig.    la se rapporte à l'instal  lation représentée à la     fig.    2. Ces diagrammes  montrent tout à fait     schématiquement    la dis  tribution des     pressions    dans la turbine et le      compresseur, les ordonnées P     figurant    la  pression.

   La ligne B correspond aux pressions  dans le compresseur et la ligne C aux pres  sions dans la. turbine dans les deux dia  grammes. On voit que dans la     fig.   <B>11</B>     les     lignes B et C sont très rapprochées à partir  du premier étage de détente de la.     turbine,     alors que dans l'installation connue les lignes  B et C s'écartent sensiblement l'une de     l'antre.     



  L'installation des     fig.    2 à 5 comprend une  turbine 11 disposée autour du compresseur  12, l'écoulement dans ce dernier se faisant  de la gauche vers la droite et de droite à  gauche dans la turbine. L'installation com  prend six roues     14a,        14b...    14f pouvant tour  ner librement sur un arbre fixe et portant  chacune une rangée extérieure d'aubes de tur  bine 15 et une rangée intérieure d'aubes de  compresseur 11. Entre les rangées (l'aubes de  compresseur 14 de ces roues sont intercalées  des rangées d'aubes fixes 13.

   A l'extrémité  haute pression est disposé un rotor 16 por  tant une rangée extérieure (l'aubes dé turbine  à réaction     15a    et plusieurs rangées     (l'aubes     de compresseur 14x coopérant avec des aubes  fixes 13a. L'air comprimé quitte le rotor pour  entrer dans la chambre de combustion 18. Une  enveloppe 21, de même axe que les roues     eom-          binées,    entoure celles-ci et est montée rota  tivement sur l'arbre fixe, par l'intermédiaire de  disques présentant chacun une rangée extérieure  d'aubes de turbine 24, respectivement 24', et  une rangée intérieure d'aubes de compresseur  14' respectivement 14".

   Le disque 24, 14' est  intercalé entre la roue 1.4f et le rotor 14g, et  le disque 24', 14" se trouve à l'extrémité aval  de l'ensemble. Les rangées d'aubes 24 et 24'  se trouvent respectivement immédiatement en  aval de la rangé d'aubes de turbine     15u.    du  rotor 16 et de la rangée d'aubes de turbine  15 de la roue 14t. L'enveloppe 21 porte des  rangées d'aubes de turbine intermédiaires     ?5     dont chacune est disposée     immédiatement    en  aval d'une rangée d'aubes de turbine 15  d'une roue 14b... 14f. Les aubes de la rangée  24 sont à réaction et les aubes des rangées 15,  24' et 25 ont des profils d'aubes à réaction.

    L'enveloppe 21 porte en outre     une        rangée       d'aubes de turbine     \?0,    dont les aubes ont un  degré de réaction inférieur à .500/n. et dis  posée à l'amont de la     rangée    d'aubes     15u    du  rotor 16. Les gaz venant de la     chambre    de  combustion 18 se détendent. dans des     tuyère,     fixes 19 et passent ensuite dans la rangée  d'aubes 20, puis passent en se détendant dans  les rangées d'aubes 15a, et 24 pour passer en  suite successivement par les     autres    rangées 15,  25 et 24' et se rendre finalement à une  tuyère de propulsion non représentée.

   L'enve  loppe 21 porte extérieurement des aubes     2:.'     d'une soufflante     d'air        d'augmentation        tic     poussée, qui coopèrent avec des aubes fixes 23.  Grâce à, la. rangée d'aubes 20, le couple d'en  traînement de l'enveloppe 21 est     supérieur        au     couple d'entraînement. de l'ensemble des     roues          7.4u....        14f    et du rotor 16, de sorte qu'à puis  sance égale l'enveloppe 21 tourne plus lente.  ment que si elle ne présentait pas la     rangée     d'aubes 20.

   Les vitesses de rotation (les     roue;          14i(....    14f et du rotor 16 augmentent à mesure  que le volume des gaz décroît,     e'est-à-dire    de  haut en bas à la     fig.    2.

   Pour chacune des roues       14a    à 1.4f, la. pression à l'entrée de la rangée       d'aubes    de turbine 15 est     pratiquement    égale  à 'la     pression    à la sortie de la rangée     d'aube,     (le compresseur 14, ce qui facilite l'élimina  tion des fuites aux joints     entre    ces     roues.     L'obtention de ce résultat est facilité par la  forte chute de pression dans les     tuyères    19 et  dans la rangée d'aubes     15r1    (voir     fig.        1,I)

  .    La  vitesse réduite de l'enveloppe 21 ainsi que les  autres dispositions décrites de l'installation  représentée permettent également d'obtenir  un fonctionnement     satisfaisant    à puissance ré  duite.  



  Comme on peut. le voir sur les     l'ig.    3, 4 et  5, les aubes de turbine 1.5 des roues     14u    à  14f sont suffisamment     espacées    les unes des  autres pour qu'on puisse     introduire    l'ensemble  (le chacune de ces     roues    dans l'enveloppe 21  par l'extrémité la plus     lai#ze    de cette     dernière,     les aubes 15 passant entre les     aube@#    25 soli  daires de l'enveloppe.

   La     fig.    5 montre (les  aubes de compresseur 14, dont     quelclues-iiiies,          14y,    sont renforcées et destinées à trans  mettre les forces     centrifuge,.         L'enveloppe 21 est,     principalement    en alu  minium, les aubes 25 étant fixées à l'aide de  rivets à des parties arquées 27, en tôle, pré  sentant à froid un espace entre leurs extré  mités adjacentes en<B>28</B>     (fig.        4-).    Les parties       '17    sont fixées par des rivets en 29 à des  cercles en aluminium 30, un isolant     ealori-          tique    31 étant.

   disposé entre les parties 27 et  les cercles 30. On peut. aussi faire l'enveloppe  en acier, d'une seule pièce, les aubes de tur  bine 25 étant fixées à cette     enveloppe    de ma  nière permanente; cela est     possible    grâce au  mode de montage axial des roues 14a à     1-1f     clans l'enveloppe et à l'espacement relative  ment . grand des aubes de turbine 15 et 25; ce  mode de montage permet aussi de monter et  de démonter l'installation, en enlevant l'enve  loppe, sans nuire à son équilibre. Ce point est  très important à cause du poids relativement  grand  < le l'enveloppe.  



  En 33 est représenté un arbre     servant.    à  actionner des     organes    auxiliaires et passant  au     travers    d'une buse     d'alimentation    évidée       3-1.    Cet arbre porte une roue dentée 35, qui  est actionnée par le rotor 16 par l'intermé  diaire d'une couronne dentée 37 et de deux  pignons 36, solidaires en rotation. L'air d'ali  mentation est fourni au compresseur par la  soufflante 22, 23 par le canal 40.  



  Grâce au J'ait que la partie à haute pres  sion du compresseur présente plusieurs étages  solidaires en rotation, on évite un emballement  à. charge réduite. En effet, la puissance absor  bée par le rotor 16 diminue globalement moins  rapidement lors d'une réduction de la charge       clùe    la puissance absorbée par le     dernier     étage du compresseur.     L'installation    repré  sentée est agencée de façon que dans toute la  marge du réglage l'incidence sur toutes les  aubes de turbine et sur toutes les aubes (le       compresseur    s'écarte le moins possible d'une  valeur normale correcte, l'obtention de ce ré  sultat étant. facilité par la     -vitesse    réduite de  l'enveloppe, la. forte détente dans la.

   turbine  au début et les vitesses croissantes des     roues     combinées. L'installation décrite a en outre  l'avantage que la partie de la turbine qui  et soumise aux températures les     plus    élevées    est une partie de l'enveloppe qui présente un  petit diamètre et qui tourne lentement, de  sorte qu'elle n'est soumise qu'à de faibles  efforts.  



  Dans la     fig.    6 ou la     fig.        6a,    _1B repré  sente l'augmentation de la température dans  le     eompresseur,    en admettant que la compres  sion se fasse     adiabatiquement,    et     CD    la chute  <I>Cie</I> la température clans la turbine, en admet  tant que la détente se fasse     aussi        adiabatique-          ment,    tandis que<I>BC</I> est une ligne à     pression     constante résultant de la chaleur fournie par  la combustion.

       d   <I>Tl à d</I>     Ts,    sur la ligne     AB,     représentent des augmentations de tempéra  tures sensiblement égales dans les six pre  mières     parties    de compresseur, et     _l    T; l'aug  mentation de température dans le rotor 16  (où la     pression    est. la. plus élevée), tandis que       .dTl    à.<I>d</I>     T7    sur la. ligne<I>CD</I> sont les chutes  de température correspondantes dans la tur  bine. X représente le     travail    fourni par les  gaz aux premières aubes de turbine 20, soli  daires de L'enveloppe.

   Quand on réduit la  puissance, la diminution de vitesse, dans les  parties où la pression est la plus faible, est.  plus grande que dans les parties où la pression  est la plus élevée, comme le montré une     coru-          paraison    des     fig.    6 et     611.    Les tronçons X2 à       X6    représentent chacun l'énergie fournie à.  L'enveloppe entre les deux mobiles correspon  dants, le tronçon X représentant l'énergie  fournie à l'enveloppe par l'étage haute pres  sion 20 de la. turbine. Les tronçons X     i    et     X7     représentent. chacun de l'énergie fournie à  l'enveloppe 21 et. au compresseur.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Installation de turbine à combustion in terne comprenant. des mobiles combinés, com prenant chacun au moins une rangée d'aubes de turbine et un cubage de compresseur, et une enveloppe rotative extérieure, de- même axe que lesdits mobiles, disposée pour tourner dans le sens inverse de celui dans lequel tour nent ces derniers, et portant des rangée:
    d'aubes de turbine dont. chacune est. disposée immédiatement en aval d'une rangée d'aubes de turbine d'un desdits mobiles, le courant d'air traversant le compresseur s'écoulant en sens inverse du courant. de gaz de combustion traversant la turbine, installation caractérisée par un aubage de turbine supplémentaire coopérant. avec un dispositif directeur fixe et entraînant l'enveloppe de façon que le couple d'entraînement. de cette dernière soit. supé rieur au couple d'entraînement de l'ensemble desdits mobiles combinés, le tout afin d'abais ser la vitesse de rotation de l'enveloppe et afin que dans certains au moins des mobiles combinés la pression à. l'entrée de la partie turbine du mobile soit pratiquement égale à.
    la pression â la sortie de l'aubag e de eoiïi- presseur du mobile. SOUS-REVENDICATIONS: 1. Installation selon la revendication. ca ractérisé en ce que ledit aubage de turbine supplémentaire est solidaire de l'enveloppe et est disposé à, l'extrémité haute pression de la turbine, et en ce que les divers mobiles com binés ont des vitesses de rotation croissantes, lorsque le volume décroît.
    ?. Installation selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que ledit aubage de turbine supplémentaire com prend une rangée d'aubes, eonstituant la pre mière rangée d'aubes mobiles (le la turbine, et dans laquelle les gaz de combustion venant de la. chambre de @ combustion sont envoyés ati travers de tuyères fixes.
    les aubes de @la- dite rangée ayant un degré de réaction infé rieur à 50 3. Installation selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les aubes de turbine du mobile eonibiné portant l'aubage de compresseur dans lequel la pres sion est la plus élevée, et les aubes de turbine de la rangée suivante dans le sens d'écoule ment des gaz, portées par l'enveloppe, sont des aubes à réaction. 4.
    Installation selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les aubes de turbine des rangées finales, tant celles des mobiles combinés que celles qui sont portées par l'enveloppe, orit des profils d'aube, à réaction.
CH284892D 1943-01-15 1946-10-01 Installation de turbine à combustion interne. CH284892A (fr)

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