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Cette invention est relative à un moteur à turbine à gaz compor- tant un 'compresseur à courant axial.
Avec un tel moteur, il est bien connu que dans les premières ran- gées d' aillettes du compresqeur (après les aubes de guidage d' entrée) il y a tendance au décollement de la veine gazeuse loraque le 'compresseur tour- ne à des vitesses inférieures à la vitesse nominale et pour lesquelles la vitesse moyenne axiale de l'air dans le compresseur est considérablement réduite.
On a conclu d'expériences que le décollement dans une des premiè- res rangées d' ailettes d'un compresseur à courant axial contribue à faire vibrer ou battre les ailettes, particulièrement dans le cas de la première rangée d' ailettes du rotor et que ce battement des ailettes atteint parfois une telle ampleur que les ailettes de la rangée sont sollicitées au point de se rompre, endommageant ainsi le moteur.
Le but principal de l'invention est de réduire le décollement dans les premières rangées d' ailettes d'un compresseur à courant axial d'un moteur à trubine à gaz.
D'une manière générale,l'invention consiste à prévoir plusieurs volets imbriqués articulés par leurs extrémités amont à l'amont du com- presseur et sollicités élastiquement en sens inverse du courant d'air de ma- mère à s'étendre dans une partie intérieure annulaire de la prise d'air du compres- seur et à masquer cette partie, les volets pouvant se déplacer autour de leurs axes respectifs de pivotement contre la sollicitation élastique et en réponse à 1' accroissement de vitesse du moteur pour réduire l'aire de la partie masquée.
On fait de préférence entrer en jeu les volets pour des vitesses du moteur auxquelles le battement d'une des premières rangées d' ailettes pourrait se produire par suite d'un décollement de la veine gazeuse.
On décrira ci-après une forme d' exécution de l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une élévation de côté d'un moteur à turbine à gaz, une partie de la prise d'Air,du compresseur étant arrachée pour mon- -trér les volets suivants cette invention.
La figure 2 est une coupe transversale d'une partiede la prise d' air du compresseur montrant le montage des volets.
La figure 3 est une coupe axiale, en partie schématique, montrant le mécanisme de commande d'un volet et elle montre la coupe suivant la ligne II-II de la figure 2 et
La figure 4 est une coupe d'un mécanisme de valve commandé par un régulateur de vitesse représenté en bloc sur la figure 3.
Le moteur à turbine à gaz représenté sur la figure 1 a une forme conventionnelle sauf qu'au voisinage du compresseur axial 15 se trouvent plusieurs volets courbes imbriqués 10,11, disposés de telle manière que leurs extrémités aval, dans la position inactive)soient adjacentesaux extré- mités radialement internes des aubes de guidage 12 à l'entrée du compresseur. les volets 10,11 sont destinés à former,lorsqu'ils sont amenés dans leurs Positions inactives,la continuation d'une paroi radialement intérieure 13 ( figure 3) du passage d'entrée 14 du compresseur axial 15.
Les volets 10, 11 ayant chacun nécessairement un contour partiel- lement conique, sont montés sur des pivots 16 à leurs bords amont.Les volets 10, 11 sont imbriqués en 17el8 respectivement et, en dessous des volets 10, 11, se trouve une garde fixe 19 pour empêcher toute pièce qui pourrait se
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détacher de volet dans la prise d'air du compresseur.Les volets 10 , 11 sont montés par groupes de trois entre des entretoises radiales 9 de profil aérodynamique formant la liaison entre les parois intérieure et extérieure du passage d' entrée.
Il est désirable que les bords extérieurs des volets 10 soient maintenus aussi près que possible des entretoises 9 pendant le fonctionnement des volets et on y arrive en disposant les pivots 16 comme le montre la figure 2.
Les deux volets extérieurs 10 ont donc leurs pivots 16 faisant un petit angle avec le rayon de l'enveloppe du compresseur et le volet central 11 a son pivot 16 perpendiculaire au rayon de l'enveloppe du compresseur.
En d' autres termes, les pivots des volets 10 sont tangentiels à un cercle tracé avec un centre décalé par rapport au centre du cercle correspondant à l'enveloppe de compresseur. Comme le montre la figure 2, les centres correspondant aux volets 10 sont décalés en sens opposés.
Donc, lorsque les volets 10 sont actionnés, leurs bords extérieurs sont maintenus en relation étroite avec les entretoises 9 de section aérodynamique et l' imbrication des volets 10, 11 assure aussi une obturation en substance continue d'une partie intérieure annulaire de la prise d' air lorsqu'ils sont relevés dans leurs positions entièrement actives(par exemple d'un angle de 35 ).
Une biellette 21a est articulée sur chaque volet 10, 11 au moyen d'un axe 20(figures 2 et 3) et aussi en 21b sur un piston 21 coulissant dans un cylindre 22 .Entre une extrémité du cylindre 22 et le piston 21 est formée une chambre 23 dans laquelle peut être amenée de l' huile sous pression et entre l'autre:; extrémité du cylindre 22 et le piston 21 se trouvent trois ressorts à boudin coaxiaux 24, 25 et 26 représentés en compression.
Les ressorts à boudin 24,25 et 26 sollicitent élastiquement les volets associés 10 et 11 contre le courant d'air dans leurs positions actives ( comme le montre la figure 1).Les volets 10, 11 sont amenés dans leurs positions inactives( représentées sur les figures 2 et 3) par la pression de l' huile amenée dans la chambres 23 par untpassage 27.La partie du cylindre 22 contenant les ressorts à boudin est pourvue d'un évent 28.
Les mécahisme de commande des volets est placé dans le nez du compresseur comme le montre la figure 3.La disposition est telle que la ligne de poussée de chaque ressort, lorsque le volet occupe sa position active, est en substance perpendiculaire au volet.
L'huile sous pression amenée dans la chambre 23 provient d'une source quelconque appropriée telle qu'une pompe à huile-entraînée par le moteur, qui n' est pas représentée, car' la source de pression ne fait pas partie de l'invention.
L'huile est fournie à un accumulateur de pression 29 (figure 3) et de là par un tuyau 30 à une valve 31 commandée par un régulateur de vitesse de sorte que le déplacement du piston 21 est commandé en concordance avec la vitesse du moteur.
La valve 31 commandée par le régulateur comporte une enveloppe 32 (figure 4) dans laquelle tourne un corps de régulateur 33 porté par des paliers 34 et 35.Le corps du régulateur 33 est pourvu d'un arbre 36 qui traverse l'enveloppe 32 et est destiné à être entraîné par une commande appropriée sur le moteur à turbine à gaz.
Sur le corps du régulateur sont articulées trois masselottes de régulateur 37(dont une seule est représentée) dont le déplacement vers l'extérieur est limité par une garde 38.les masselottes
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sont pourvues de bras d' actionnement 39 destinés à entrer en contact avec une butée 40.Entre la butée 40 et un organe règlable à l'intérieur'du corps du régulateur 33 se trouve un ressort à boudin 41 et une arbre 42 d'un or- gane de valve coulissant 43 est supporté dans des paliers 42a dans la butée
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L'organe de valve 43 coulisse dans un manchon extérieur coulissant qui sert de piston suiveur 44.Entre la tête du piston 44 et un fourreau de valve fixe 45, se trouve un ressort à boudin 46.
L'enveloppe 32 est pourvue d'une entrée d' huile 47 à laquelle est fixée une extrémité du tuyau 30 et d'une sortie d'huile 48 à laquelle est fixée une extrémité du tuyau 27.Le mécanisme du régulateur est représenté dans sa position inactive , l'organe de valve 43 étant pourvu d'une plage
49 qui ferme les passages 50 et 51 en correspondance dans le piston 44 et le fourreau de valve 45 respectivement.
Il y a aussi d' autres passages correspondants 52 et 53 dans le fourreau de valve 45 et le piston 44 respectivement et ces passages sont en communication avec l'entrée 47, les passages 52 et 50 étant interconnectés (lorsque la valve est ouverte) par un passage annulaire 55 formé entre la tête de la valve 43 et la paroi interne du piston 44.La sortie d'huile 48 est reliée par un passage 54, à l'espace compris entre la tête du piston 44 et 1' enveloppe 32.
Les volets 10,11 fonctionnent de la manière suivante:
Lorsque le moteur à turbine a gaz est à l'arrêt et pour toutes les vitesses inférieures à une vitesse prédéterminée, par exemple 6.500 tours par minute, chaque volet 10,11 est maintenu dans sa position active, approximativement à 35 sur l'axe longitudinal du compresseur, comme le mon- tre la figure 1, par la pression des trois ressorts 24, 25 et 26 agissant sur le piston 21 et la biellette 21a.
Lorsque la vitesse du moteur s' élève au-dessus de 6.500 tours par minute, la pression sur la butée 40 des bras de manoeuvre 39, lorsque les masseloettes 37 sont chassées vers l'extérieure, surmonte la pression du ressort à boudin 41 de sorte que l'organe de valve 43 glisse longitudi- nalement (vers le bas sur la figure 4) dans le mécanisme de valve à régula- teur pour ouvrir les passages 50 et 51 et laisser passer l' huile sous pression de l'entrée d' huile 47 par les passages 52 et 53 et le passage annulaire 55 et de là par les passages 50 et 51 vers la amortie d'huile 48.
L'huile sous pression coule par le passage 27 dans toutes les chambres 23 et elle force les pistons 21 à se déplacer ( vers la droite sur la figure 3 pour fermer les volets 10 et 11 vers leur position inactive.La pression exercée dans les chambres 23 est contrecarrée par les ressorts 24, 25 et 26 et une.
positibn d' équilibre est atteinte pour laquelle les volets occupent une position intermédiaire suivant la vitesse du moteur.L'huile circulant dans le passage de sortie 48 coule aussi par le passage 54 vers la tête du piston 44 et force ce dernier à se déplacer ( vers le bas sur la figure 4) malgré l'action antagoniste du ressort 46 et lorsque 1' équilibre est atteint, le piston 44 ferme le passage 51 obturant le système , les volets occupait une certaine position prédéterminée.
Aussi longtemps que la vitesse du moteur reste constante, les volets restent dans cette position mais si la vtesse du moteur morte par exemple à 7.000 tours par minute, l'organe de valve 43 se déplace de nouveau pour ouvrir l' orifice 50 et une quantité supplémentaire dhuile -traverse la valve pour déplacer les volets finalement vers leur position inactive ou si la vitesse s'élève à quelque valeur intermédiaire,les voleta occuperont une position intermédiaire correspondante.
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Le piston 44 agit de nouveau comme piston suiveur pour fermer la valve, ce qui maintient les volets dans leur nouvelle position.
Il est donc clair qu'avec le mécanisme décrit ci-dessus,la valve commendée par le régulateur force les volets à prendre et à maintenir une position dépendant de la vitesse du moteur.
Si la vitesse du moteur baisse tandis que les volets sont dans une position quelconque autre que que la position pleinement active, l'orga- ne de valve 43 se déplace (vers le haut sur la figure 4) pour ouvrir les passages 50 et 51 et laisser échapper l'huile de toutes les chambres 23 par les passages 50 et 51 dans l'enveloppe 32. L'huile s'écoule de l'enve- loppe par une ouverture 56 vers un carter (non représenté).Le piston 44 remonte par suite de la réduction de pression sur la tête du piston jusqu' à une position d'équilibre atteinte lorsque le passage 50 est fermé par le plat 49.Les volets prennent donc une position plus voisine de leur posi- tion complètement active.
On considère qu'il est recommandable que les bords aval des volets (lorsqu'ils occupent leur position inactive) s' étendent près de et vers les racines des aubes de guidage d' entrée.En plaçant les volets plus en amont comme cela peut être nécessaire dans certaines conditions, on peut être obligé de faire lever les volets à une plus grande hauteur pour occuper les positions actives si on désire obtenir une réduction satisfaisante de la prise d' air,telle qu'elle évite le battement d'une des premières rangées d'ailettes par suite du décollement de la veine gazeuse.
En réduisant ou en évitant ce décollement dans les premières ran- gées d'ailettes du compresseur, on peut empêcher les vibrations ou le bat- tement des ailettes et par suite leur rupture.
En outre, on considère que l' amélioration de la stabilité et de l' accélération du moteur provenant de l' application de l'invention est telle que les aubes de guidage à l'entrée d' inclinaison variable, qu'on avait proposées jusqu'à présent , peuvent devenir inutiles.