FR2503256A1

FR2503256A1 - Equilibrage de flux thermique entre des elements associes a une turbine a gaz

Info

Publication number: FR2503256A1
Application number: FR8205491A
Authority: FR
Inventors: James Gerard Griffin; Robert John Mchale; Raymond Allen Dreisbach Jr; John Patrick Beck
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1981-04-01
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1982-10-08
Also published as: FR2503256B1; DE3210198C2; JPH0323728B2; JPS57176323A; DE3210198A1; US4773212A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE L'EQUILIBRAGE DU FLUX THERMIQUE ENTRE DES ELEMENTS ASSOCIES A UNE TURBINE A GAZ. LA CHALEUR EST DISSIPEE DU SYSTEME DE REFROIDISSEMENT 48 D'UN GENERATEUR ELECTRIQUE 46 ET ELLE EST TRANSFEREE AU SYSTEME D'ALIMENTATION DE CARBURANT 32 D'UNE TURBINE A GAZ. LE SYSTEME DE REFROIDISSEMENT 48 EST EN COMMUNICATION DE TRANSFERT DIRECT DE CHALEUR AVEC LA PARTIE D'AVAL DU SYSTEME D'ALIMENTATION VIA UN ECHANGEUR DE CHALEUR 76 ET EN COMMUNICATION DE TRANSFERT INDIRECT DE CHALEUR AVEC LA PARTIE D'AMONT DE CE SYSTEME D'ALIMENTATION VIA UN SYSTEME DE RECYCLAGE DE CARBURANT 42. L'INVENTION EST UTILISEE DANS LES TURBINES A GAZ POUR MAINTENIR UN EQUILIBRE THERMIQUE ENTRE CELLES-CI ET SES ELEMENTS GENERATEURS DE CHALEUR EN EVITANT LA FORMATION DE GLACE DANS LE CARBURANT.

Description

l.a pré'sente i nvnlt L Lion concerne des turbines à gaz à t lux axial et

cl ile concernl'e, cnil particulier, le maintien d'lUIIun quilibre tlhermique entre des éléments

necessitant un t.efroidiisement et des éléments nécessi-

tant utl chia ouffage.

Dans l' industrie des turbines à gaz, on a éla-

boré des éléments en vue de faire concorder les exigen-

ces inverses de chauffage et de refroidissement de la commande de carburant et du générateur électrique, mais ces éléments sont plus largement applicables à d'autres

éléments ayant des exigences semblables en ce qui concer-

ne la charge thermique.

Les turbines à gaz à flux axial comportent spé-

cifiquement une section de compression, une section de combustion et une section de turbine. Les gaz du milieu de travail sont aspirés dans la section de compression

dans laquel ie ils passent par plusieurs étages de com-

pression eni subissant ainsi une élévation de température et (le pression. Les gaz se mélangent au carburant dans la section de combustion et ils sont brêlés en formant ainsi des gaz chauds sous pression. Ces gaz constituent une source d'énergie pour la turbine. Ils subissent ensuite une expansion dans la section de turbine pour produire un travail. Tant la section de compression que la section d(le turbine comportent des éléments mobiles

tels que des paliers. Une huile lubrifiante est ache-

minée a ces éléments à la fois afin de les lubrifier et d'en dissiper la chaleur. La chaleur captée par llhuile

lubrifiante est renvoyée au système de carburant à mesu-

re que ce dernier s'écoule d'une source vers la section

die combustion de la turbine via une commande.

Dans les aéronefs à voilure fixe tels que

ceux pour lesquels les concepts de la présente inven-

tion ont été élaborés, la turbine est montée dans un logement fixé à une aile de l'aéronef. Ce logement a pour but à la fois de supporter et de localiser la turb ine vis-à-vis de] taéronef. Ces aé,'onefs volent

à haute altiLtude pendant de longues périodes à des tenim-

pératures aussi basses (lue -53,890C. Cette basse tempé-

rature a pour effet de refroidir également à basse tem-

perature lc carburant contenu dans les réservoirs d'ali-

umentation. Afin dtenrayer la formnation de glace dans des éléments critiques du système d'alimentation de carburant, par exemple, la commande de carburant, des gaz chauds du milieu de travail sont déviés du parcours

d'écoulement de ce dernier dans la section de compres-

sion via un dispositif de chauffage afin de chauffer le

carburant. Ce dispositif de chauffage est spécifique-

ment situé dans le fuseau-moteur d'un compartiment tel

que le compartiment central.

Une autre pièce d'un équipement auxiliaire installé dans le compartiment du fuseau-moteur est un générateur électrique alimentant l'aéronef en énergie

électrique. La production d'énergie électrique staccom-

pagne d'un dégagement de chaleur qui doit être dissipée

afin de prolonger la durée de vie du générateur électri-

que. Un système en vue de dissiper la chaleur est dé-

crit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.151.710 ayant pour titre "Lubrication Cooling System for Aircraft Engine Accessory", accordé aux noms de Griffin et al. Dans ce brevet, la chaleur est dissipée

par lhttile lubrifiante passant à travers le générateur.

La chaleur est renvoyée à l'air de refroidissement via

un échangeur de chaleur primaire installé dans le par-

cours d'élcoulement du milieu de travail de la turbine, puis elle est cédée au carburant via un échangeur de chaleur secondaire qui communique avec le carburant

(devant s'écouler vers les chambres de combustion.

Une autre méthode e vue de refroidir le géné-

raLteur electrique est décrite dans une demande de brevet connexe de la Demanderesse. La chaleur est renvoyée prinicipal!eiment au carburant via un échangeur de chaleur coilmmuuiqtiant avec le carburant devant siecouler vers Iets chambres de combustion et, secondaire,,ent, elle est cédée à l'air canalisé du parcours d'écoulement du milieu de travail via un échangeur de chaleur pouvant être mis en et hors circuit et éloigné du parcours d'écoulement

qui est situé dans un compartiment du fuseau-moteur.

Lorsqu'on utilise le carburant comme agent réfrigérant principal, la turbine récupère l'énergie dégagée par le générateur électrique. En outre, lorsqu'on utilise le carburant comme agent réfrigérant principal, on peut réduire les dimensions de l'échangeur de chaleur prévu pour l'air de refroidissement et l'on peut installer cet échangeur dans un compartiment éloigné du courant d'air, minimisant ainsi l'intrusion de cet échangeur de chaleur

dans ce courant d'air.

Suivant la présente invention, un équilibre thermique est maintenu entre une turbine à gaz et ses éléments accessoires en transférant la chaleur dégagée par lun générateur électrique entraîné par la turbine

vetrs une colmuande de carburant réglant le flux de carbu-

rant vers la turbine, afin dfempêcher la formation de gLace dans cette commande de carburant et en même temps

refroidir le générateur électrique.

Suivant une forme de réalisation spécifique de la présente invention, après le transfert de chaleur vers le système de refroidissement du générateur électrique à partir du système de carburant situé en aval de la

commande de carburant au cours d'un déséquilibre transi-

toire survenant dans ce système à la suite d'une brusque réduction de la puissance de la turbine, la chaleur est ramenée au système de carburant en amont de la commande

3( afin de refroidir le système de refroidissement et chauf-

fer la commande de carburant.

La présente invention est basée sur le fait qute des améliorations peuvent être apportées à un système de refroidissement de ce type en récupérant une énergie

supplémentaire sous forme de chaleur dégagée par le géné-

rateur électrique plutôt qu'en renvoyant cette chaleur à l'air de refroidissement qui a été dérivé du parcours

dlécoulement du milieu die Lravail. Cette énergie supplé-

nientaire récupérée sous forme de chaleur est utilisée

pour remplacer la chaleur destinée à la commande de car-

burant et dégagée préalablement par les gaz chauds du milieu de travail qui ont été dérivés du parcours d8écou-

lemnient primaire prévu pour le chauffage.

Une caractéristique principale de la présente

invention réside dans un générateur électrique qui pro-

duit de la chaleur perdue et peut ainsi faire office de source de chaleur. Une autre caractéristique de la présente invention réside dans une commande de carburant nécessitant un chauffage à basses températures. Un échangeur de chaleur est mis en communication avec un

fluide de refroidissement s'écoulant à travers le géné-

rateur électrique, ainsi qu'avec le carburant s'écoulant

à travers la commande précitée. Dans une forme de réa-

lisation spécifique, l'échangeur de chaleur est en communication, pour l'écoulement d'un fluide, avec un conduit destiné à recycler le carburant sous pression d'une sortie de la commande de carburant jusqu'à une entrée de cette dernière via un dispositif hydraulique de réglage d'aubes. Dans une autre forme de réalisation, mi premier échangeur de chaleur est installé dans la conduite de carburant en aval de la commande de carburant

afin de transférer la chaleur de l'huile de la turbine au car-

hurant de cette dernière, Un deuxième échangeur de chaleur est

installé dans la conduite de carburant en aval du pre-

mier échangeur de chaleur afin de transférer la chaleur

du fluide de refroidissement au carburant de la turbine.

Un troisième échangeur de chaleur destiné à transférer la chaleur du fluide de refroidissement aux gaz du milieu de travail à basse température est mis en communication,

pour l'écoulement d'un fluide, avec le générateur élec-

trique. Un avantage principal de la présente invention réside dans l'accroissement du rendement de la turbine suite à l'inhibition de la formation de glace dans la conulniade de carburant par. la chal]eur perdue dégagée par le générateur électrique plutôt que par transfert de chaleur à partir du parcours d'écoulement du milieu de

travail de la turbine en vue dtexercexr cet effet inhi-

biteur de frmation de glace. Un autre avantage réside dans l'accroissement du rendement de la turbine suite à l'utilisation du carburant s'écoulant à travers la

commande comme piège thermique au cours d'un fonctionne-

ment au ralenti en vol plutôt qu'en dissipant une

quantité équivalente de chaleur du fluide de refroidisse-

ment du générateur dans un échangeur de chaleur refroidi

par l'air d'un ventilateur.

Dans une forme de réalisation spécifique, un avantage réside dans l'efficacité résultant du renvoi de la chaleur au carburant pénétrant dans sa commande au cours d'états transitoires qui suivent une brusque

réduction (le puissance lorsque, par suite d'un déséqui-

libre thermique momentané, le carburant s'écoulant en aval de sa commande renvoie la chaleur au fluide de refroidissement via un échangeur de chaleur installé

entre le carburant et le fluide de refroidissement.

Les objets, caractéristiques et avantages ci-

dessus de la présente invention, ainsi que d'autres

apparaîtront plus clairement à la lecture de la descrip-

tion détaillée ci-après de la forme de réalisation pré-

f;rée de l'invention donnée en se référant aux dessins ainniexes dans lesquels:

la figure 1 est une vue partielle en perspec-

tive dl'une turbine à gaz à flux axial du t" > p e à double flux montéedans un fuseau-moteur d'un teronef, une partie du compartiment du ventilateur et du compartiment central étant élaguée pour illustrer des parties de la turbine et de l'équipement accessoire; la figure 2 est une illustration schématique

du parcours d'écoulement primaire, du parcours d'écou-

eminent secondaire de la turbine à gaz et d'une partie de lt'équipement accessoire installé da'ts le compartiment central tu t'usau--moteur autour' de la turbine

la figure 3 est un schéma d'une partie du sys-

teme d 'ai i.mentat ion de carburant, d'un système de recy-

clate de ce dernier et d'un système de refroidissement pour le générateur électrique. La figure 1 illustre une turbine à gaz 10 du type à flux axial et à double flux Un

fuseau-moteur 12 entoure cette turbine. Ce fuseau-

moteur est conçu à la ibis pour supporter et localiser la turbine vis-àvis d'une structure support telle qu'une aile d'un aéronef. Ce fuseaumoteur comporte

des compartiments dans lesquels sont logés les équipe-

ments auxiliaires tels qu'un compartiment de vetilateur

14 et un compartiment central 16.

Comme représenté schématiquement en figure 2, le compartiment central 16 est espacé radialement vers l'intérieur du compartiment de ventilateur 14, ménageant

ainsi, entre eux, un conduit de dérivation de ventila-

teur 18. Un parcours d'écoulement secondaire 20 pour

les gaz <lu milieu de travail slétend à travers ce con-

duit de dérivation. Un parcours d'écoulement primaire

22 pour les gaz du milieu de travail s'étend vers ltar-

vière à travers la turbine, laquelle comprend une sec-

tion de ventilateur 24, une section de compresseur 26, une section de combustion 28 et une section de turbine . Un système d' alimentation de carburant 32 est en communication, pour l'écoulement d'mu fluide, avec la

section de combustion.

La section de ventilateur et la section de compresseur sont désignées dans leur ensemble par l'expression "section de compression", La section de compression et la section de turbine comprennent des éléments de rotor 34 et des éléments de stator 36. Les

éléments de stator comprennent des aubes fixes varia-

btes 38 s'étendant en travers du parcours d'écoulement

primaire 22 prévu pour les gaz du milieu de travail.

Un dispositif hydraulique 40 prévu pour le réglage des aubes esL relie a ces dlernirées. Un système de recyclage det caburanit 42 fournissant la puissance hydraulique est cn copuouuîicationj pour l'écoulement d'un fluide> avec ce clispositif hydraulique de réglage des aubes. Un système d'alimentation dthuile 44 de la turbine est prévu pour lubrifier les éléments rotatifs tels que les paliers

supportant les éléments du rotor.

Un élément dégageant un excès de chaleur> par excmple, un générateur électrique 46 destiné à alimenter '1aéronef en énergie électrique à une fréquence constante, est également logé dans le compartiment central 16. Ce

générateur électrique est actionné par la turbine à gaz.

Un système de refroidissement 48 pour ce générateur électrique est mis en communication pour l'écoulement

d'un fluide avec ce dernier.

La figure 3 représente plus en détail le système

de refroidissement 48, le système de recyclage de carbu-

rant 42 et le système d'alimentation de carburant 32.

Le système dtalimentation de carburant comprend un réser-

( voir de carburant 50 installé spécifiquement dans l'aile de I llaélroneft', une pompe principale 52 et une commande 54 pour le carburant, ainsi qu'un élément en vue d'injecter le carburant dlans la chambre de combustion de la turbine, par exemlpl e, un ajutage de carburant 56. Une conduite 58 dans laquelle circule le carburant, s'étend depuis les ';:sorvoilrS jusqu'à l'ajutage via la pompe principale

et la commande-prévues pour le carburant.

Le système d'alimentation de carburant 32

tcomplrend une partie d'amont 60 et une partie d'aval 62.

3(! La partie d'amont s'étend entre le réservoir de carburant et la commande de carburant 54. La partie d'aval s'étend entre llajutage de carburant 56 et la commande dle carburant. La commande de carburant est conçue pour dlchlarger le carburant via une sortie 64 dans la partie d tiaval du système d alimentation tandis que, via une ettr.e 66, elle reçoit Le carburant venant de la partie d',imonit dle ce systènie d'ali. menta..ion. La partie d'amont comporte un filtre 68, ainsi qu'un élément en vue de chauffer le carburant de la turbine, par exemple, l'échangeur de chaleur 70. Cet échangeur de chaleur est en communication, pour l'écoulement d'un fluide, avec une source de chaleur, par exemple, les gaz chauds

du milieu de travail se dégageant du parcours d'écoule-

nient primaire. Par exemple, ces gaz peuvent être aspi.

rés d'un étage arrière de la section de compresseur.

Une soupape 72 destinée à régler l'écoulement des gaz chauds à travers l'échangeur de chaleur réagit à la

température du carburant pénétrant dans sa commande.

La partie d'aval 62 du système d'alimentation de carbu-

rant comprend un élément tel qu'un premier échangeur de chaleur 74 destiné à transférer la chaleur de l'huile de la turbine au carburant. La partie d'aval comporte également un élément tel qu'un deuxième échangeur de chaleur 76 destiné à transférer la chaleur entre le carburant circulant dans sa conduite et le fluide de

refroidissement circulant dans le système de refroidis-

sement 48 prévu pour le générateur électrique.

Le système de recyclage de carburant 42 s'étend entre la partie d'aval 62 et la partie d'amont 60 du système d'alimentation de carburant. Ce système de recyclage de carburant comprend un élément tel qu'un troisième échangeur de chaleur 78 destiné à transférer la chaleur du fluide de refroidissement circulant dans le système de refroidissement 48 au carburant circulant dans son système de recyclage. Le système de recyclage de carburant comprend une conduite 80. Cette conduite est en communication, pour l'écoulement d'un fluide,

avec la sortie 64 de la commande de carburant, le dispo-

sitif hydraulique 40 de réglage des aubes, le troisième échangeur de chaleur 78 et l'entrée 66 de la commande de carburant. Comme on le comprendra, cette conduite peut être en communication, pour l'écoulement d'un fluide, avec l'entrée de la commande de carburant via la partie d'amont de la conduite à carburante en amont

ou en aval dlu filtre 68 ou encore en aval de la pompe 52.

Le système de l'efroidissement 48 pour le géné-

rateur électrique 46 comprend un élément tel qu'un quatrième échangeur de chaleur 82 destiné à transférer

la chaleur du fluide de refroidissement à lair de re-

froidissement. Une conduite 84 s'étend entre le conduit (le ventilateur 18 et le quatrième échangeur de chaleur

afin de mettre ce dernier en communication, pour l'écou-

lement d'un fluide, avec une source d'air de refroidis-

sement. Cet air de refroidissement est déchargé de

l'échangeur de chaleur et il est évacué dans un comparti-

ment du fuseau-moteur tel que le compartiment de ventila-

teur 14 ou le compartiment central 16 de ce fuseau-moteur.

Une soupape 86 destinée à régler l'écoulement de l'air

s15 du ventilateur à travers la conduite 84 réagit à la tempé-

rature du fluide de refroidissement circulant dans le système de refroidissement 48 au point de décharge du générateur électrique. Un élément 88 destiné à faire circuler le fluide de refroidissement dans le système de refroidissement comprend une pompe (non représentée) et une conduite 90. Comme on le comprendra, cette pompe

pourrait faire partie intégrante du générateur électrique.

Cet élément est utilisé pour mettre le fluide de refroi-

dissemnent en communication de transfert de chaleur avec le générateur électrique, le quatrième échangeur de

chaleur, le troisième échangeur de chaleur 78 et le deu-

xièeie éclhangeur de chaleur 76. Cet élément 88 destiné àa faite circuler le fluide de refroidissement comprend une conduite de dérivation 92 reliée à l'entrée et à la sortie du troisième échangeur de chaleur afin d'empêcher le transfert d'une quantité excessive de chaleur vers le carburant. On utilise une soupape 94 réagissant à la tempeérature du carburant circulant dans le système de recyclage 42 afin de régler l'écoulement du fluide

lde refroidissement dans le troisième échangeur de cha-

leur. Une deuxième conduite de dérivation 96 est reliée

aux lunmiers d'iitrée et de décharge du deuxième échan-

geurl dle chaleur afin d empêcher l]es déperditions de

chaleur (lu fluide de refroidissement au cours du démar-

rage de la turbine à basse température. Une soupape 98 réagissant à la température du fluide de refroidissement et du système de refroidissement règle l'écoulement du fluide de refroidissement dans la conduite de dérivation

installée autour du deuxième échangeur de chaleur.

Au cours du fonctionnement de la turbine à gaz,

les gaz du milieu de travail sous forme d'air sont as-

pirés dans la turbine et comprimés dans la section de compresseur 26, provoquant ainsi une élévation de la température et de la pression de ces gaz du milieu de

travail. Les gaz s'écoulent dans la section de combus-

tion. Le carburant venant du réservoir 50 est injecté par ltajutage 56 dans la section de combustion 28. Le carburant et les gaz se mélangent et brûlent, élevant ainsi la température des gaz du milieu de travail. Les gaz subissent une expansion dans la section de turbine 30 afin de propulser ainsi l'aéronef équipé de la turbine

à gaz.

Les éléments mobiles de la turbine sont lubri-

fiés par l'huile s'écoulant vers ces éléments via le système d'alimentation dthuile 44 de la turbine. Cette zi huile atténue, mais n'élimine pas la friction entre les

différents éléments. La chaleur dégagée par cette fric-

tion est transférée à l'huile de la turbine qui l'ache-

mine au premier échangeur de chaleur 74. La chaleur est transférée de l'huile de la turbine au carburant sl'écoulant dans le système d'alimentation 32 jusqu'aux

ajutages 56. Le générateur électrique 46 dégage égale-

ment de la chaleur. Cette chaleur résulte principale-

ment du chauffage par résistance des éléments du géné-

Pateur au cours de la production de l'énergie électrique nécessaire à l'aéronef et secondairement, de la friction mécanique et de la friction visqueuse associées au fonctionnement du générateur électrique et au pompage

dlu flui(.1 d' refq'roi lissc.îedet. Cette chaleur est trans-

ti ute au t'luide du refroidissemient qui slécoule dans le

sy;st,èmxe dh rtfroidissement 48. Tout comme pour les pa-

liers( de lit turbine, le fluide de refroidissement est, de préférencei, L'huile lubrifiante. Après le passage du fluide de refroidissement à travers le générateur

électrique, la chaleur dégagée par ce fluide est ren-

voyée, dans la majeure partie des conditions de fonc-

tionneimen[t, à La fois au carburant de combustion dans

la partie d'aval 62 du système d'alimentation de carbu-

ralnt via le deuxième échangeur de chaleur 76, ainsi qu'au carburant sous pression circulant dans le système d(e recyclage 42 via le troisième échangeur de chaleur

78. Le carburant sous pression s'écoule vers la com-

mande 54. La chaleur est transférée du carburant à

Sa collmand e.

Lors d'un fonctionnement à faible puissance, l e débit du carburant de combustion circulant à travers le prenmier et le deuxième échangeur de chaleur 74, 76 (lants La conduite d'aval est considérablement réduit

comparativement à un fonctionnement à puissance élevée.

Sous l'effet d(le la quantité de chaleur transférée de I l'huile lubrifiante chaude de la turbine au carburant de combustion via le premier échangeur de chaleur en 2S pulesnce du faible débit de carburant à faible puissance,

I.t tempurattiue du carburant s élève considérablement.

1a t elp'-ipratutre plus élevée du carburant diminue, à faible puisisance, llaptitude du deuxième échangeur de chaleur

à dissiper la chaleur du fluide de refroidissement pas-

o -i.sait à travers le générateur électrique 46. En ren-

voyant la chaleur du fluide de refroidissement au tcarburant circuLant dans le système de recyclage 42 via le ttroisieme échangeur de chaleur 78, le quatrième thh:tl(geur de chaleur 82 est moins nécessaire et, dans l Ia plupart (les cas, il est complètement éliminé. Cette

tra t:'ristique est importante car ce quatrième échan-

ttl' ur' (l chaleur est utilisé pour tranîsférer la chaleur du fluide de refroidissement aux gaz du milieu de travail venant de la section de compression de la turbine. Comme on le comprendra, la perte de ces gaz (venant, par exemple, du parcours d'écoulement secondaire 20) réduit le rende-

ment de la turbine.

L'utilisation du troisième échangeur de cha-

leur 78 est également importante à haute altitude et lors d'un fonctionnement à faible puissance. A haute altitude, le carburant venant du réservoir 50 peut être à des températures aussi basses que -530 C. La présence d'humidité dans le carburant peut donner lieu à la formation de glace dans ce dernier. Le transfert de chaleur du fluide de refroidissement circulant dans le système de refroidissement au carburant recyclé inhibe la formation de glace dans la commande de carburant dans la majeure partie des conditions de fonctionnement

à faible puissance. Le carburant recyclé envoie égale-

ment la chaleur dégagée par le troisième échangeur de chaleur au carburant pénétrant dans le filtre, Cette chaleur a pour effet d'échauffer le carburant à une telpérature inhibant l'agglomération d'une paraffine cireuse sur le filtre, empêchant ainsi l'altération du

rendement du filtre que provoque cette agglomération.

Dès lors, grâce à l'utilisation du troisième échangeur de chaleur, il n'est plus nécessaire d'utiliser, à faible puissance (moins nécessaire à puissance élevée), les gaz chauds du milieu de travail déviés du parcours d'écoulement primaire vers léchangeur de chaleur 70 pour chauffer le carburant. En résumé, un équilibre

thermique est maintenu dans la turbine à faible puis-

sance grâce au transfert de chaleur du générateur élec-

trique vers la commande de carburant afin d'empêcher la formation de glace dans cette dernière et refroidir le générateur électrique lorsque le carburant circule

à de faibles débits.

Lors d (Itl tfonctionlltnemlent a puissance élevée, comparativeiment au onct. ioîiietment h faible puissance, une importante quantité dc chaleur plar unité de temps est dégaugée par les éléments de la turbine qui sont S refroidis par l'huile lubrifiante s'écoulant dans cette turbine via le système d'alimentation d'huile 44. Une

brusque réduction de puissance, par exemple, une dimi-

nution de puissance entre la puissance de croisière et la puissance de vol au ralenti, a pour effet de réduire le débit de carburant à travers le premier et le deuxième échangeur de chaleur 74, 76 dans la partie d'aval de la conduite de carburant. Pendant une courte période ultérieure, l'importante quantité de chaleur qui s'est accumulée dans les éléments et l'huile de la turbine, doit être dissipée par le premier échangeur

de chaleur 74 alors que le débit du carburant est ré-

<luit. En conséquence, la température du carburant

stélève rapidement jusqu'à ce qutelle dépasse la tem-

pérature <lu fluide de refroidissement s 'écoulant dans

21) le système dle refroidissement 48 prévu pour le généra-

teur électrique 46. De ce fait, la chaleur est trans-

férée au fluide de refroidissement via le deuxième échangeur de chaleur 76. Dès lors, pendant une courte période, le fluide de refroidissement ne renvoie pas la cthaleur au carburant, mais il reçoit celle dégagée par l E carbttrant circulant dans le deuxième échangeur dle clhaLeur. En utilisant le troisième échangeur de chaleur 78, cette cl-aleur dégagée par la partie d'aval de ta conduite de carburant est renvoyée à la partie

d'amont de cette dernière a partir du fluide de refroi-

dissement. Ce renvoi de la chaleur au carburant minimise

I 'efit transitoire exercé sur la température et la capa-

cité thermique du fluide de refroidissement à la suite d'une brusque réduction de la puissance de la turbine, tout en txerçant l'effet bénéfique souligné ci-dessus sur la commande de carburant et le filtre. En outre, grlce a] 'utilisai ion du tri,'sièuie échangeur de chaleur, il devient moins nécessaire dlutiliser le quatrième

échangeur l de chaleu. au cours de cette période transi-

toire, ce quatrième échangeur de chaleur donnant lieu à une perte de rendement de la turbine du fait que la

chaleur doit être dissipée du fluide de refroidissement.

Bien que l'invention ait été décrite et illus-

trée par certaines de ses formes de réalisation préfé-

rées, l'homme de métier comprendra que diverses modifi-

cations et omissions peuvent y être apportées tant dans

la forme que dans les détails sans pour autant se dépar-

tir de l'esprit et du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé en vue dte maintenir un équilibre th ltermique dans une turbinie à gaz ftonctionnant dans des conditions variables avec conmbustion d'un carburant pour produire de I 'énergie, le carburant circulant dans son système d'alimentation étant à une température inférieure au point de congélation de l ' eau grâce aux conditions dans lesquelles il est tenu en réserve, la consommation de carburant étant réglée par une commande, tandis qu'un

excès de chaleur est dégagé par un autre élément, carac-

térisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à trans-

fúérer l'excès de chaleur dégagé par cet autre élément vers le carburant s ' écoulant à travers la commande pour inhibel la formation de glace dans cette dernière et

ret'riidir l'élémellt précité.

2. Procédé en vue de maintenir un équilibre theirmique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que é l'lment dégageant un excès de chaleur est un

f,.I eateu. électLique destiné à produire l'énergie élec-

tlriqute et entrainé par la turbine à gaz.

3. Procédé en vue de maintenir un équilibre thernique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, au cours de l'étape de transfert de la chaleur du générateur électrique à la commande de carburant, une partie (du carburant s' écoulant à travers cette dernière e-st r{-cyc I ée d'un point du système d'alimentation de a irburanrt situé en aval de la commande de carburant vers un point du système d'alimentation de carburant situé nr amont de cette conunmmande, tandis que la chaleur est

3{; t rani fti te du générateur électrique au carburant recyclé.

4. Procédé en vue de maintenir un équilibre the.rmiqueu suivant la revendication 2, caractérisé en ce (lute au cours de l'étape de transfert de chaleur du g(renatetur électrique à la commande de carburant, un

t fluide dte refroidissement circule à travers le généra-

teiur électrique, tandis que la chai eur dégagée par ce t'luidt de 'efroidissememt est transféréee au carburant recycle. 5. Procédé en vue de maintenir un équilibre

therm'nique dans tune turbine à gaz à flux axial fonction-

nant à faible puissance avec combustion d'un carburant pour produire de le'énergie, un système d'alimentation de carburant étant utilisé pour amener le carburant à la chambre de combustion de la turbine, tandis que l'on

utilise une commande de carburant dans ce système d'ali-

mentation pour régler le débit du carburant à travers ce dernier, un échangeur de chaleur étant utilisé dans le

système d'alimentation de carburant en aval de la com-

mande de carburant pour refroidir l'huile circulant dans la turbine en renvoyant la chaleur de cette huile au carburant, un générateur électrique entraîné par la

turbine étant utilisé pour produire de l'énergie élec-

trique et de la chaleur perdue, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à:

transférer la chaleur dégagée par le généra-

teur électrique à un fluide de refroidissement;

transférer la chaleur entre le fluide de re-

froidissement et le système d'alimentation de carbu-

rant en un point situé en aval de l'échangeur de chaleur prévu pour l'huile de la turbine; recycler une partie du carburant s'écoulant à travers la commande de carburant d'un point situé entre l'échangeur de chaleur prévu pour l'huile de la turbine et la commande de carburant, vers un point situé en amont de cette dernière;

transférer la chaleur du fluide de refroidis-

sement au carburant recyclé; le transfert de chaleur du fluide de refroidissement au carburant en amont de la commande de ce dernier ayant pour résultat d'atténuer l'effet exercé sur la

température du fluide de refroidissement par le trans-

fert de chaleur transitoire du carburant en aval de la commande (le ce dernier au fluide de refroidissement au cours de brusques réductions de puissance*

(, Turbii ne-à,az du Lype dl,tnaS Jlqu el la con-

-.i()111116. i llt o1 ca l)tit'ant t:i * -t.]It t2y( il tI.llt] COlllalde I LI2:} somma t i du <e eib.ai t st rég C él par un e coummand e,

tandis qu'tiun ex es de ctalur:st dégagé par unr généra-

teuI lectri qute elitl'raîn par' la turbine, caractérisée en ce qu'el]e comprend unl 6lémenlit ien vue de transférer la chaleur dégagée par l e générateur électrique à la comniande de carburant, ce transfert de chaleur vers cette commanide ayant pour effet d'inhiber la formation de glace dans cette dernière en refroidissant en même temps

le générateur électrique.

7. Turbine à gaz suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la commande de carburant comporte une entrée et une sortie, tandis que l'élément destiné

à transférer la chaleur dégagée par le générateur élec-

trique à cette commande de carburant comprend: un échangeur de chaleur en communication de transfert de chaleur avec le générateur électrique, une pompe à carburant destinée à mettre sous pression Le carburant passant à travers la commande, et un conduit destiné à recycler le carburant

sous pression et qui est en communication, pour l'écou-

lemient dlu carburant, avec la sortie de la commande de carburatnt, I 'éch;,ngeur de chaleur et 1 entrée de cette comlmaldle de (carburant de tel le sor-te que le carburant riecytlé par ce conduit reçoive la chaleur dégagée par le génératetur électrique à mesure qu'il passe dans I Iéchangeur (ie caaleur ien transférant sa chaleur à

ctettet commande lors de son passage à travers cette der-

n ite e.

8. Turbine à gaz suivant la revendication 7,

caracterisce en ce qu'elle comprend également un dispo-

sitif' hydraulique destiné à régler Jes aubes fixes de

la turbinlie, ce dispositif hydraulique étant en communi-

cation, pour l'écoulement d(luni fluide, avec le conduit destiné à roecycler le carburant. sous pression de telle sorte que ce dispositif hydrauique de réglage d'aubes exerce une force hydraulique eli réponse à l'écoulement

du(t carburant sous p)riession dont il sreoit la c:haleur.

9. Turbine à gaz du type à dloubl)le fl'ux LIX lillS laquell l la conllsommation de carburant e. st reglée par une coiniande de carburant ayant des ouvertures dti 'admission et d'évacuation pour le carbu-

rant, lhluile de la turbine étant utilisée pour lubri-

fier les paliers de celle-ci, tandis qu'un générateur électrique produisant de l'énergie électrique dégage un excès de chaleur et est refroidi par un fluide de refroidissement, caractérisée en ce qu'elle comprend 1. un système d'alimentation de carburant comportant: la. une partie d'amont en communication, pour l'écoulement d'un fluide, avec l'entrée de la commande de carburant, et lb. une partie d'aval en communication, pour l'écoulement d'un fluide, avec

la sortie de la commande de carbu-

rant, cette partie d'aval comprenant: lbi. un premier échangeur de chaleur

en communication, pour l'écoule-

ment d'un fluide, avec la partie

d'aval de la conduite de carbu-

> î rvant afin de transférer la cha-

leur dégagée par l'huile de la turbine au carburant, Ibii. un deuxième échangeur de chaleur

en conmmunication, pour llécoule-

ment d'un fluide, avec la partie

d'aval de la conduite de carbu-

rant afin de transférer la cha-

leur entre le fluide de refroi-

dissement et I e carburant;

2. un système de recyclage de carburant com-

prenant:

2a. un conduit destiné à recycler le car-

burant solus pression, ce conduit s'éten(iant entre la partie d'aval et

la partie d'amont du système dfalimen-

tation de carburant, 2b. un dispositif hydraulique de réglage

d'aubes en communication, pour l'écou-

lement d'un fluide, avec le conduit de recyclage de carburant, 2c. un troisième échangeur de chaleur en communication, pour l'écoulement

d'un fluide, avec le conduit de recy-

clage de carburant afin de transférer la chaleur dégagée par le fluide de refroidissement au carburant recyclé; et

3. un système de refroidissement pour le géné-

at Leur électrique, ce système comprenant: 3a. un quatrième échangeur de chaleur en 2 t)o vue de transférer la chaleur du fluide de refroidissement à l'air venant du ventilateur, et 3b. un conduit prévu pour le fluide de refroidissement et en communication de ) transfert de chaleur avec le générateur électrique, le quatrième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur et le deuxième échangeur de chaleur; 1 e tro isièilme échangeur de chaleur transférant la chaleur *t:gtge t par le fluide de refroidissement au carburant d.Ilans la partie d'amont du système d'alimentation de airbutrant afin de minimiser l'effet transitoire de la lih.a leur transférée de l'huile de la turbine au fluide de r.efroidissement à travers le premier et le deuxième t. chlangeur de chaleur dans la partie d'aval de la conduite

de carburant au cours d'une brusque réduction de la puis-

sance de la turbine.

10. Turbine à gaz suivant l'une quelconque

des revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle

comprend un filtre en amont de la commande de carburant, tandis que le carburant recyclé passe à travers ce fil- tre avant de pénétrer dans cette commande de telle sorte que la chaleur transférée à ce filtre ait pour effet d'inhiber l'agglomération d'une paraffine cireuse sur

ce filtre.