FR2464371A1

FR2464371A1 - Moteur a turbine a gaz comportant un dispositif de reglage de jeu en fonctionnement et procede de reglage

Info

Publication number: FR2464371A1
Application number: FR8018735A
Authority: FR
Inventors: Wallace Milton Schulze
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1981-03-06
Also published as: FR2464371B1; IT1132485B; IT8024304A0; GB2057574A; JPS64564B2; US4304093A; DE3032402A1; JPS5641422A; GB2057574B; DE3032402C2

Abstract

MOTEUR DONT LE JEU DE FONCTIONNEMENT VARIE EN FONCTION DE SON MODE DE FONCTIONNEMENT. IL COMPREND UNE CONDUITE 14 D'AIR DE REFROIDISSEMENT RACCORDEE A DES TUBES 18 QUI ENTOURENT LE CARTER 16 DE LA TURBINE ET PROJETTENT SUR LUI DE L'AIR POUR PROVOQUER SA CONTRACTION THERMIQUE ET REDUIRE LE JEU ENTRE LES AUBES DE LA TURBINE ET L'ENVELOPPE QUI LES ENTOURE. UNE CONDUITE DE DERIVATION 30 MUNIE D'UNE VANNE DE COMMANDE 32 EST RACCORDEE A LA CONDUITE DE REFROIDISSEMENT DU CARTER, LA VANNE ETANT COMMANDEE PAR UN DISPOSITIF 36 SENSIBLE A LA VITESSE ET PAR UN DISPOSITIF BAROMETRIQUE 38 POUR DETOURNER UNE PARTIE DE L'AIR DE REFROIDISSEMENT DU CARTER DANS CERTAINS MODES DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR. APPLICATION NOTAMMENT AUX MOTEURS A TURBOSOUFFLANTE D'AVION.

Description

La présente invention concerne les moteurs à turbine à gaz et elle se

rapporte, plus particulièrement, au réglage du jeu de fonctionnement entre les organes tournants de la machine et

une enveloppe ou organe d'étanchéité extérieur.

Au cours des recherches effectuées en vue d'améliorer les

performances des moteurs à turbine à gaz de la présente généra-

tion,de.nombreuses études de développement ont été effectuées

en vue d'essayer d'utiliser le plein potentiel des gaz de com-

bustion en réduisant les fuites d'air de la turbine à gaz chauds.

Une de ces régions de fuite est celle qui est située entre les extrémités des aubes de turbine rotatives et une enveloppe ou organe d'étanchéité extérieur du compartiment de la turbine, qui provoque une perte importante du rendement de la turbine et un accroissement de la consommation de combustible. On peut réduire

ces fuites en munissant le moteur de moyens commandés pour re-

froidir le carter de turbine qui enferme et supporte l'enveloppe ou organe d'étanchéité extérieur. Le refroidissement de ce carter,

soit par des moyens internes, soit par des moyens externes, pro-

voque une contraction thermique autour des extrémités des aubes de turbine en rotation et réduit l'espace libre aux extrémités

des aubes. Cette technique est habituellement connue des spécia-

listes de la technique sous l'appellation de réglage de jeu et

elle est actuellement introduite dans les moteurs d'avion mo-

derne pour en améliorer les performances.

Bien que le dispositif de réglage de jeu utilisé pour diriger

un courant d'air de refroidissement sur le carter de turbine amé-

liore les performances de la turbine à gaz, on peut obtenir des avantages encore plus importants en modifiant ou en modulant ce courant d'air de refroidissement, ce qui fait ainsi varier le fonctionnement du dispositif de réglage de jeu. Du fait que le

moteur fonctionne à des vitesses et à des températures diffé-

rentes, le jeu entre les aubes de turbine et l'enveloppe ou organe d'étanchéité extérieur dans les moteurs qui ne sont pas munis d'un dispositif de réglage de jeu varie en fonction de la vitesse de rotation des aubes et des températures des gaz à l'intérieur du moteur. Pour accroître au maximum les performances du moteur, il est souhaitable de maintenir le jeu entre les aubes et l'enveloppe à une valeur minimale au cours des divers modes de fonctionnement du moteur. En modulant la quantité d'air de refroidissement envoyée sur le carter du moteur et en adaptant la quantité d'air de refroidissement au mode de fonctionnement actuel du moteur, on peut obtenir des jeux moins importants. On peut apporter un autre perfectionnement au fonctionnement du moteur en répartissant sélectivement le courant d'air de refroidissement entre le dispositif de réglage de jeu et d'autres équipements ou d'autres espaces libres à l'intérieur du groupe

moteur qui peuvent tirer avantage d'un abaissement de leur tempé-

rature. En bref, suivant l'aspect relatif à un appareil de la présente invention, un moteur à turbine à gaz est muni de moyens pour envoyer de l'air de refroidissement à un dispositif de-réglage de jeu situé au niveau du carter de turbine pour régler le jeu de fonctionnement entre le carter et les organes tournants de la turbine situés à l'intérieur du carter. L'air de refroidissement est fourni par une partie de compresseur et distribué par une

conduite de refroidissement du carter. La conduite de refroi-

dissement du carter est munie d'un raccordement à une conduite de dérivation pour rediriger des proportions variables du courant

d'air-de refroidissement vers d'autres régions contenues à l'in-

térieur du compartiment moteur et sur lesquelles le courant d'air de refroidissement peut avoir un effet favorable. On exécute la

fonction qui consiste à faire varier le réglage de jeu en modi-

fiant ce détournement d'air de refroidissement par la conduite

de dérivation.

Dans un premier mode de réalisation de la présente invention, la conduite d'air de refroidissement du carter et la conduite de dérivation sont toutes deux munies de vannes ou analogues pour commander l'écoulement de l'air de refroidissement; et, dans un autre mode de réalisation de l'invention, seule la conduite de dérivation est munie d'une telle vanne. Dans une application de la présente invention à un moteur d'avion, la vanne montée dans la conduite de dérivation fonctionne en réponse à un dispositif barométrique de manière que cette vanne soit fermée pendant le fonctionnement à haute altitude et, notamment, pendant que l'avion est en vol de croisière afin de provoquer l'écoulement de la totalité ou de la plus grande partie de l'air de refroidissement par la conduite de refroidissement du carter jusqu'au dispositif de réglage de jeu pour diminuer le jeu. Aux plus basses altitudes, la vanne montée dans la conduite de dérivation est ouverte pour détourner une partie importante de l'air de refroidissement par

la conduite de dérivation jusque dans l'espace libre du compar-

timent moteur afin de refroidir et ventiler divers éléments du moteur. L'ouverture de la vanne de la conduite de dérivation peut

être modulée pour extraire des quantités variables d'air de re-

froidissement afin de moduler plus complètement l'écoulement d'air jusqu'au dispositif de réglage de jeu. La vanne montée dans la conduite de refroidissement du carter fonctionne en réponse à un

paramètre du moteur, tel que la vitesse, et est fermée pour ré-

duire le courant d'air de refroidissement du carter à une faible valeur ou à une condition d'absence d'écoulement lorsque le moteur tourne à la vitesse de ralenti ou à une vitesse proche de la vitesse de ralenti du fait que les changements de vitesses à partir de cette condition de fonctionnement peuvent alors être effectués en un temps plus court sans qu'il se produise des frottements entre les organes tournants de la turbine et le

carter de la turbine.

Suivant l'aspect relatif à un procédé de la présente invention, on modifie le réglage du jeu en redirigeant une partie du courant d'air de refroidissement de la conduite de commande de jeu sur d'autres parties du compartiment moteur qui ont besoin d'air de refroidissement. Cette dérivation de l'air de refroidissement est effectuée pendant des périodes appropriées du fonctionnement du moteur au cours desquelles il n'est pas souhaitable de réduire le jeu comme, par exemple, lorsque le moteur est au ralenti ou

lorsqu'il décélère.

La suite de la description se réfère aux figures annexées qui

représentent, respectivement:-

Figure 1, une vue schématique d'un mode de réalisation de l'invention monté sur un moteur d'avion à turbosoufflante à gaz; Figure 2, une vue partielle en coupe, à plus grande échelle,

d'une partie d'un dispositif de réglage de jeu du type repré-

senté sur la figure 1; et, Figure 3, une vue schématique d'un autre mode de réalisation

de la présente invention utilisé sur un moteur d'avion à turbo-

soufflante à gaz.

Sur la figure I à laquelle on se référera maintenant, on a représenté un moteur d'avion à turbosoufflante à gaz désigné par la référence 10 dans lequel une source d'air de refroidissement est fournie par l'air de dilution refoulé par une soufflante 12 disposée dans une partie avant du moteur 10. La soufflante 12

constitue une source commode d'une quantité suffisante d'air com-

prime qui est relativement froid et entièrement approprié pour

refroidir un carter de turbine situé en aval de la soufflante.

Dans une application de l'invention à des moteurs autres que des moteurs d'avion à turbosoufflante, l'air de refroidissement peut provenir d'un compartiment compresseur du moteur, de préférence

d'un étage avant du compresseur.

Réglage du jeu Cet air de refroidissement comprimé est envoyé par une conduite 14 de refroidissement du carter jusqu'à un dispositif de réglage de jeu 15 situé dans une partie du moteur qui utilise un courant

d'air de refroidissement dans le but de régler le jeu de fonction-

nement. Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, la partie refroidie du moteur est un carter de turbine 16 qui est refroidi dans le but de modifier le jeu entre les aubes de turbine rotatives et une enveloppe de turbine qui les entoure à l'intérieur du carter. L'air de refroidissement est envoyé autour du carter de turbine 16 au moyen d'une série de

tubes 18 qui entourent le carter de turbine.

Sur la figure 2 à laquelle on se référera maintenant, on a représenté une vue en coupe d'une partie du dispositif de réglage

de jeu 15, du carter de turbine 16 et des tubes qui l'entourent.

Pour refroidir le carter de turbine 16 dans le but de réduire le jeu, l'air de refroidissement est envoyé par des trous 19

formés dans les tubes 18 de façon à projeter l'air de refroidis-

sement sur la circonférence du carter 16, provoquant ainsi la

contraction du carter et de l'enveloppe de turbine 22 et la ré-

duction du jeu.

La réduction du jeu au moyen de cette technique est utile

pour une large plage de vitesses du moteur. A l'intérieur du car-

ter 16 de la turbine, les gaz de turbine chauds s'écoulent vers l'aval provoquant la rotation à grande vitesse des aubes de turbine 20. La rotation provoque un allongement radial élastique des aubes 20. En outre, la haute température des gaz de turbine

provoque une dilatation thermique des aubes 20. Lorsque la vi-

tesse du moteur s'accroit, l'effet combiné de l'allongement

radial élastique et de la dilatation thermique provoque un allon-

gement radial vers l'extérieur des extrémités des aubes 20, ce qui réduit le jeu entre elles et la partie du carter 16 qui entoure les aubes, habituellement appelée enveloppe de. turbine 22. Cependant le fonctionnement continu du moteur à une certaine vitesse provoque l'accroissement de la température du carter de turbine 16, ce qui provoque une dilatation thermique qui accroît le jeu entre les aubes 20 et l'enveloppe 22. Un objectif général est de réduire à une valeur minimale le jeu entre les extrémités des aubes 20 de la turbine et l'enveloppe 22 de la turbine; mais ceci doit être effectué d'une manière qui empêche les frottements, ce qui dépend du mode de fonctionnement du moteur. Il existe trois modes de base de fonctionnement du moteur qui nécessitent trois débits de base du courant d'air de refroidissement par les

tubes 18 du dispositif de réglage de jeu 15.

Dans le premier mode, le moteur fonctionne au ralenti à des

vitesses relativement faibles pour lesquelles il est sans impor-

tance ou il n'est, au plus, que peu important d'utiliser le plein potentiel des gaz de turbine qui s'écoulent le long des aubes de turbine 20. Dans ce mode, il n'est pas considéré très important de réduire le jeu entre les extrémités des aubes 20 de

la turbine et l'enveloppe 22. Par conséquent, il n'est pas sou-

haitable d'envoyer de l'air de refroidissement ou il n'est souhaitable, au plus, que d'envoyer une faible quantité d'air

de refroidissement dans le dispositif de réglage de jeu 15.

Dans le second mode, on fait fonctionner le moteur à pleins gaz pour obtenir la puissance maximale du moteur. A pleins gaz, il est souhaitable qu'il existe un faible niveau de jeu entre les aubes 20 et l'enveloppe 22 Pour obtenir des performances élevées et une forte poussée du moteur. Cependant, pendant le changement de vitesse jusqu'au mode de fonctionnement pleins gaz, le carter de turbine 16, qui est quelque peu isolé des gaz chauds de la turbine, est encore relativement froid et ne s'est pas complètement dilaté. Ainsi, il est souhaitable de fournir un courant réduit ou modulé d'air de refroidissement au dispositif de réglage de jeu dans le but de réduire le jeu sans provoquer

de frottement des extrémités des aubes.

Le troisième mode de fonctionnement est celui qui existe lorsque le moteur fonctionne à des vitesses supérieures à la vitesse de ralenti dans des conditions de régime permanent ou relativement stables, comme ceci est le cas, par exemple, lorsque l'avion est en vol de croisière et que le carter de turbine 16 a été complètement chauffé et s'est complètement dilaté radialement provoquant la formation d'un jeu relativement important. Pendant ce mode de fonctionnement, la condition la plus avantageuse

consiste à fournir un débit plus important d'air de refroidisse-

ment au carter de turbine 16 pour refroidir le carter 16 et l'en-

veloppe 22 afin de réduire le jeu entre les aubes et l'enveloppe.

Ce refroidissement plus important du carter réduit au minimum l'échappement autour des aubes des gaz chauds qui ne transfèrent pas de ce fait d'énergie motrice aux aubes. Cette réduction du jeu contraint la quasi-totalité des gaz à transférer une force

motrice à la turbine, améliorant ainsi le rendement du moteur.

La présente invention a pour but de faire varier ou moduler le débit d'air de refroidissement du carter de façon à adapter la contraction du carter du turbine 16 à la dilatation et à la contraction radiales des aubes de turbine 20 pour maintenir un faible jeu entre les aubes et l'enveloppe sur un large intervalle

de conditions de fonctionnement du moteur.

Premier mode de réalisation.

Comme représenté sur la figure 1 à laquelle on se référera à nouveau, une conduite de dérivation 30 est accordée directement à la conduite 14 de refroidissement du carter à un emplacement situé entre la source d'air de refroidissement et les tubes de

refroidissement 18. Cette conduite de dérivation 30 sert à détour-

ner une partie de l'air de refroidissement en écoulement dans la conduite 14 de refroidissement du carter et à envoyer cette partie détournée sur d'autres éléments du moteur ou dans l'espace

libre du compartiment moteur, qui ont besoin d'air de refroidis-

sement. La conduite de dérivation 30 constitue un moyen avantageux pour réduire le débit d'air de refroidissement fourni au carter de turbine 16 du fait que cette partie d'air de refroidissement

peut être employée utilement à l'intérieur du moteur. Avantageu-

sement, dans une application caractéristique de l'invention à un

moteur d'avion, la partie de l'air de refroidissement qui estdé-

tournée est d'un emploi particulièrement intéressant pour refroi-

dir divers éléments du moteur pendant les conditions de réglage de la commande des gaz à une forte puissance, à basse altitude

et à température ambiante élevée, qui correspondent au fonctionne-

ment du moteur pour lequel il n'est pas besoin d'envoyer le débit d'air maximal au dispositif de réglage de jeu qui coopère avec

le carter du turbine 16.

Le débit d'air de refroidissement qui s'écoule dans la con-

duite de dérivation 30 est commandé par une vanne 32 de conduite

de dérivation. Lorsqu'il est nécessaire d'envoyer le débit maxi-

mal d'air de refroidissement sur le carter de turbine 16, la vanne 32 de la conduite de dérivation est fermée, et il n'y a pas d'air détourné par la conduite de dérivation 30. La conduite 14 de refroidissement du carter et le reste du circuit d'alimentation

en air sont dimensionnés pour assurer qu'un débit volumique suf-

fisant d'air à une pression suffisante est introduit dans les tubes 18 de refroidissement du carter du dispositif de réglage de jeu 15 pendant la condition de débit volumique maximal. On réduit le débit d'air de refroidissement fourni au carter de turbine 16 à une faible valeur en ouvrant la vanne 32 de la conduite de dérivation et en permettant à une partie de l'air de

refroidissement de s'écouler dans la conduite de dérivation 30.

La vanne 32 de la conduite de dérivation est commandée par de l'air comprimé provenant d'un compartiment compresseur du moteur et fourni par une conduite 34 d'air du compresseur. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'écoulement dans la conduite 34 d'air du compresseur est commandé par un robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur monté en série avec un robinet de commande barométrique 38. Le robinet de commande

barométrique 38 est un dispositif anéroide qui change sa posi-

tion en fonction de la pression barométrique. Le robinet de com-

mande barométrique 38 s'ouvre complètement à une altitude pré-

déterminée, ce qui permet ainsi à l'air comprimé de s'écouler dans la conduite haute pression 34 quand le robinet 38 est ouvert et d'actionner la vanne 32 de la conduite de dérivation pour la placer dans une position fermée. La fermeture de la vanne 32 a pour effet que la totalité de l'air de refroidissement qui s'écoule dans la conduite 14 de refroidissement du carter s'écoule au-delà de la conduite de dérivation 30 et parvient au dispositif

de réglage de jeu 15 pour refroidir le carter de turbine 16 pen-

dant le fonctionnement de l'avion en vol de croisière, à haute altitude. Tandis que le robinet de commande barométrique 38 fonctionne en réponse à l'altitude, le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur est utilisé dans le but de modifier la position de la vanne 32 de la conduite de dérivation en réponse à un paramètre du moteur. Pour remplir cette fonction dans un premier mode de réalisation de l'invention, le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur est mécaniquement couplé à un bras de commande 39 monté sur une commande d'aubes de stator réglables du compresseur du moteur. La position des aubes de stator du moteur est modifiée en fonction de la vitesse du moteur

par des mécanismes indépendants qui ne font pas partie de l'in-

vention et ces mécanismes provoquent le changement de position du bras de commande 39 par rapport au moteur directement en réponse

à la vitesse du moteur. Le bras de commande 39 est couplé au ro-

binet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur pour provo-

quer mécaniquement l'ouverture du robinet 36.

On peut utiliser d'autres moyens pour actionner le robinet 36, tels que des signaux de pression ou de température fournis

par le moteur qui sont dans une relation appropriée avec la vites-

se du moteur. Lorsque le robinet 36 est ouvert, aux vitesses

modérées ou élevées du moteur, le robinet 38 à commande baromé-

métrique devient l'unique commande de la vanne de dérivation

32, lui permettant de fonctionner de la manière ci-dessus décrite.

Inversement, aux plus basses vitesses du moteur, le robinet 36 se ferme supprimant tout effet du robinet 38 et interrompant l'écoulement de l'air du compresseur par la conduite -04 d'air à haute pression lorsque le moteur décélère ou est au ralenti. Le robinet 36 provoque ainsi le retour de la vanne 32 de la conduite de dérivation à sa position de repos ouverte de sorte qu'il dé-

tourne de l'air de refroidissement de la conduite 14 de refroi-

dissement du carter. Ainsi, aux faibles vitesses du moteur, lors-

que les rendements des organes du moteur sont moins importants, de l'air de refroidissement peut être détourné de la commande

de jeu par le robinet barométrique permettant au jeu de s'ac-

croître et évitant les frottements entre les aubes de turbine et

l'enveloppe de turbine.

Dans une variante de ce mode de réalisation, la vanne 32 est une vanne à position réglable et la grandeur de son ouverture est commandée par le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur. Normalementl'importance de l'ouverture de la vanne 32 est inversement proportionnelle à la vitesse du moteur de

sorte qu'elle permet un écoulement plus important dans la com-

mande de jeu 15 lorsque la vitesse du moteur s'accroit.

Une caractéristique supplémentaires, utilisée facultative-

ment dans le dispositif, est représentée sur la figure 1, par un clapet 42 monté dans un embranchement de la conduite d'air à haute pression 34. Ce clapet 42 est raccordé à une conduite 43 d'alimentation en agent extincteur pour provoquer une fermeture automatique de la vanne 32 de la conduite de dérivation dans le cas d'un début d'incendie pendant que l'agent extincteur est injecté

dans le compartiment moteur. Le clapet 42 est un clapet anti-

retour qui permet à la pression de l'agent extincteur de fermer automatiquement la vanne 32 tout en empêchant les actionnements de la vanne 32 d'agir sur le dispositif extincteur. L'arrêt de l'écoulement d'air dans la conduite de dérivation 30 pendant un incendie supprime l'envoi à cette source éventuelle d'oxygène

dans la région de combustion.

Second mode de réalisation Sur la figure 3 à laquelle on se référera maintenant, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention dans

lequel les moyens servant à régler l'écoulement d'air de refroi-

dissement jusqu'au dispositif de réglage de jeu ont été modi-

fiés par rapport au mode de réalisation représenté sur la figure 1. La modification principale que présente le mode de réalisation représenté sur la figure 3 est l'inclusion d'une vanne 50 de commande de la conduite de refroidissement du car- ter, montée dans la conduite 14 de refroidissement du carter en un emplacement situé entre la conduite de dérivation 30 et le

dispositif de réglage de jeu 15. Cette vanne 50 de la conduite de re-

froidissement du carter, est prévue dans le but, soit d'arrêter l'écoulement d'air dans la conduite 14 de refroidissement du carter, soit de le réduire à une très faible valeur pendant

les périodes de ralenti ou de très faible vitesse du moteur.

Comme précédemment décrit, les performances du moteur n'ont qu'une très faible priorité pendant que le moteur est au ralenti et il est de loin préférable d'empêcher les aubes 20 de frotter contre l'enveloppe de turbine 22 pendant l'accélération du moteur à partir d'une faible vitesse plutôt que d'améliorer les

performances du moteur dans cette condition de fonctionnement.

Dans une variante de ce mode de réalisation, la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter peut être une vanne à

ouverture réglable et peut être utilisée dans le but de com-

mander directement le débit d'air de refroidissement qui s'écoule

dans la conduite 14 de refroidissement du carter jusqu'au dis-

positif de réglage de jeu 15. Ce mode de réalisation est parti-

culièrement avantageux lorsque le jeu de fonctionnement doit être commandé uniquement en fonction de la vitesse du moteur sans tenir compte d'une quelconque manière de l'altitude du moteur. Au cours du fonctionnement de l'appareil représenté sur la figure 3, le débit d'air maximal est fourni au dispositif de réglage de jeu par la fermeture de la vanne 32 de la conduite de dérivation et par l'ouverture de la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter. On obtient un débit intermédiaire ou

modéré dans la conduite 14 de refroidissement du carter en ou-

vrant à la fois la vanne 50 ce la conduite de refroidissement du carter et la vanne 32 de la conduite de dérivation. L'ouverture de la vanne 32, provoque le détournement d'une partie de courant d'air de refroidissement qui s'écoule dans la conduite 14 de refroidissement du carter par la conduite de dérivation 30. Le courant d'air détourné est ensuite envoyé, comme décrit en se référant à la figure 1, à d'autres régions libres du compartiment moteur auxquelles l'envoi d'un courant d'air de refroidissement peut être avantageux. Dans cette gamme intermédiaire de débits dans la conduite 14 de refroidissement du carter, il est possible d'effectuer une modulation supplémentaire du courant d'air en réglant l'ouverture de la vanne 50 de la conduite 14, ce qui a ainsi pour effet que des débits variables d'air de refroidissement traversent la vanne et parviennent au dispositif de réglage de jeu 15. Enfin, on obtient des conditions de très faible débit ou de débit nul dans la conduite 14 de refroidissement du carter en

fermant la vanne 50 de la conduite principale.

Au cours du fonctionnement de l'appareil représenté sur la figure 3, lorsque ce dernier est monté sur un moteur d'avion,

l'air de refroidissement est envoyé par la conduite 14 de re-

froidissement du carter jusqu'au dispositif de réglage de jeu 15 à un débit maximal pendant le fonctionnement du moteur à haute altitude, fonctionnement qui englobe les conditions de vol de croisière normales. Ce mode de fonctionnement correspondrait à

un fonctionnement en régime permanent à forte puissance des grou-

pres moteurs terrestres ou marins, régime pour lequel l'air de refroidissement serait fourni au dispositif de réglage de jeu au débit maximal. Le courant d'air de refroidissement est fourni à un débit intermédiaire ou faible pendant le fonctionnement à

basse altitude d'un groupe moteur d'avion ou, d'une manière cor-

respondante, pendant le fonctionnement à puissance réduite de groupes moteurs terrestres ou marins. Enfin, le courant d'air de refroidissement est fourni au dispositif de réglage de jeu à un très faible débit ou à un débit nul pendant le fonctionnement du moteur à la vitesse de ralenti et, en outre, pendant le début du passage au fonctionnement à pleins gaz, période pendant laquelle les variations thermiques importantes qui se produisent sont les plus susceptibles de produire un contact de frottement entre les aubes de turbine et l'enveloppe qui les entoure. Ces trois modes primaires de fonctionnement du dispositif de réglage de jeu permettent au moteur de fonctionner avec un jeu aux extrémités des aubes relativement faible sur une gamme complète de vitesses du moteur sans créer des conditions qui provoqueraient un contact

de frottement des aubes avec la structure environnante.

Comme précédemment indiqué, pour assurer le refroidissement maximal du carter de turbine 16, on ouvre la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter et on ferme la vanne 32 de

la conduite de dérivation. La vanne 50 de la conduite de refroi-

dissement du carter est commandée par le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur. Le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur est actionné par le moteur en. fonction de la vitesse de ce dernier, comme on l'a précédemment décrit en se référant à la figure 1, au moyen d'une liaison mécanique avec le bras de commande 39. Lorsque le moteur fonctionne à une vitesse modérée ou élevée, le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur provoque l'ouverture de la vanne 50 de la conduite de

refroidissement du carter par rapport à sa position de repos nor-

malement fermée, ce qui permet à l'air de refroidissement de s'écouler jusqu'au dispositif de réglage de jeu de sorte que le dispositif de réglage de jeu diminue le jeu de fonctionnement

pendant que le moteur est placé dans une condition de fonctionne-

ment à grande vitesse et, notamment, pendant le fonctionnement de l'avion en vol de croisière. D'une manière correspondante, la

vanne 32 de la conduite de dérivation est fermée pendant le fonc-

tionnement de l'avion en vol de croisière pour interrompre ou

réduire considérablement le détournement de l'air de refroidisse-

ment de son trajet jusqu'au dispositif de réglage de jeu 15. La vanne dedérivation 32 est actionnée par le robinet de commande barométrique 38 qui sert à fermer la vanne de dérivation 32 chaque

fois que l'avion s'élève au-dessus d'une altitude prédéterminée.

Dans sa position de repos, la vanne de dérivation 38 est ouverte.

Le robinet de commande barométrique 38 ferme la vanne 32 en per-

mettant à un courant d'air comprimé de s'écouler par une con-

duite 33 d'air du compresseur jusqu'à la vanne chaque fois que la pression barométrique, telle que détectée par le baromètre 37,

indique que l'avion vole au-dessus de l'altitude prédéterminée.

Bien que l'appareil de la présente invention soit construit de façon à fournir un volume maximal d'air de refroidissement au dispositif de réglage du jeu pendant le fonctionnement en vol de croisière, il est souhaitable de modérer ou réduire le débit

à une valeur intermédiaire pendant certaines périodes de fonc-

tionnement du moteur, telles que le fonctionnement à basse alti- tude ou pendant le fonctionnement à puissance réduite. On obtient

un débit modéré en ouvrant la vanne 32 de la conduite de dériva-

tion. Dans l'application de l'invention à un moteur d'avion,

représentée sur la figure 3, la réduction du débit d'air est pro-

duite en partie par le robinet de commande barométrique 38 qui permet à la vanne de dérivation 32 de rester ouverte dans sa position de repos lorsque l'avion vole au-dessous de l'altitude prédéterminée. Lorsque la vanne de dérivation 32 est ouverte, une partie importante du courant d'air de refroidissement s'écoulant dans la conduite 14 de refroidissement du carter est détournée par la conduite de dérivation 30 pour refroidir l'équipement

du compartiment moteur, en particulier aux basses altitudes aux-

quelles l'air ambiant environnant est à une température relati-

vement élevée. Comme précédemment mentionné, on peut obtenir une réduction supplémentaire du débit d'air en modifiant l'ouverture de la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter en

réponse aux variations de la vitesse du moteur.

L'emploi du troisième mode de fonctionnement est avantageux

lorsque le moteur tourne à une très faible vitesse ou à la vi-

tesse de ralenti. Dans ce mode, la vanne 50 de refroidissement du carter est fermée par le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur de sorte qu'il ne s'écoule, au plus, qu'un très faible courant d'air de refroidissement jusqu'à la commande de jeu 15. La position de la vanne 32 de la conduite de dérivation est fonction de l'altitude et cette vanne est ouverte lorsque l'avion est au sol pendant les conditions de ralenti normales,

permettant que le courant d'air en excès soit envoyé par le con-

duite de dérivation 30 dans d'autres régions du moteur.

Quel que soit le mode de fonctionnement du moteur, des dis-

positions ont été incorporées à la présente invention pour les

accélérations rapides-aucours desquelles le moteur accroit rapi-

dement sa vitesse de rotation et au cours desquelles les varia-

tions thermiques transitoires les plus importantes se produisent dans la partie turbine du moteur. Dans ces conditions, les aubes de turbine 20, représentées sur la figure 2, tournent à grande vitesse, ce qui provoque une déformation élastique des rotors. En outre, les gaz de turbine atteignent rapidement des températures élevées provoquant une dilatation thermique des aubes de turbine plus rapide que celle de l'enveloppe de turbine 22 du fait de la plus grande masse de l'enveloppe par rapport à celle des aubes et du fait que les aubes sont plus directement exposées aux gaz chauds. Du fait de ces conditions qui règnent à l'intérieur de la turbine, il est souhaitable de retarder la projection d'air de refroidissement sur le carter 16 de la turbine

d'une certaine période de temps après l'accélération rapide jus-

qu'à ce que la température du carter de turbine 16 et de l'enve-

loppe de turbine 22 qui entoure les aubes se soit accrue provo-

quant, la dilatation thermique de l'enveloppe. Ce retard est'prb-

duit par la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter et par la conduite 34 d'air à haute pression qui sont construites de telle sorte que la vanne 50 ne s'ouvre pas immédiatement mais

s'ouvre progressivement sur la base d'un fonctionnement retardé.

Dans un mode de réalisation de la présente invention, la source ne s'ouvre complètement qu'une brève période de temps, par exemple de l'ordre de quelques secondes, après le début du signal d'actionnement de la vanne. Ainsi, lorsqu'une ouverture rapide de la commande des gaz se produit et que le bras de commande 39 se déplace pour ouvrir le robinet de commande 36 sensible à la vitesse du moteur, la vanne 50 de la conduite de refroidissement du carter ne s'ouvre en grand qu'une brève période de temps après que l'ouverture rapide des gaz ait commencé, réduisant ainsi le

risque d'une frottement entre les aubes 20 et l'enveloppe 22.

Des dispositions ont été également prises dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3; comme dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, pour le cas o un incendie se déclare dans le compartiment moteur. Lorsqu'un incendie se produit, il est souhaitable d'interrompre l'écoulement d'air dans

la conduite de dérivation 30, de même que dans le mode de réa-

lisation représenté sur la figure 1,du fait que l'oxygène contenu dans l'air de refroidissement entretiendrait la combustion et que

l'air de refroidissement diluerait les agents extincteurs intro-

duites pour éteindre le feu à l'intérieur du compartiment. Un clapet antiretour 42 qui est actionné par la pression régnant dans la conduite à agent extincteur est monté dans une conduite 44 qui

est raccordée à la conduite 33 entre le robinet de commande baro-

mètrique 38 et la vanne de dérivation 32.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à turbine à gaz comportant un carter moteur et une partie de machine tournante montée à rotation dans ce carter, des moyens d'étanchéité entourant la périphérie circulaire extérieure de la partie de machine tournante et étant fixe au carter moteur et un dispositif de réglage de jeu comprenant des moyens pour envoyer de l'air de refroidissement sur le carter moteur pour le refroidir, réglant ainsi le jeu de fonctionnement entre la partie

de machine tournante et les moyens d'étanchéité, moteur caracté-

risé en ce qu'il comprend: des moyens (30, 32, 50) de commande d'air de refroidissement pour faire varier la quantité d'air de refroidissement envoyée sur le carter moteur, les moyens de commande d'air de refroidissement comprenant une conduite de dérivation (30) qui communique avec une

conduite (14) de refroidissement du carter pour détourner une.

partie de l'air de refroidissement de la conduite de refroidis-

sement du carter dans le but de faire varier la quantité d'air

de refroidissement fournie au dispositif de réglage de jeu (15).

2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite de dérivation (30) est munie d'une vanne (38) de conduite de dérivation qui est ouverte pendant les modes de fonctionnement

appropriés du moteur pour permettre au courant d'air de refroi-

dissement d'entrer dans la conduite de dérivation.

3. Moteur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend, en outre - une vanne (50) de conduite de refroidissement du carter montée dans la conduite (14) de refroidissement du carter, en aval de la conduite de dérivation (30), dans le but de commander directement le courant d'air de refroidissement qui s'écoule dans

la conduite de refroidissement du carter.

4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne (50) de la conduite (14) de refroidissement du carter fonctionne en réponse à la vitesse du moteur dans le but de

supprimer l'écoulement d'air de refroidissement jusqu'au dispo-

sitif de réglage de jeu à une vitesse du moteur inférieure à une

vitesse prédéterminée.

5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, - une conduite d'air (34) qui fournit de l'air comprimé à la vanne (50) de la conduite de refroidissement du moteur dans le but de commander l'ouverture de la vanne (50) de la conduite de refroidissement du carter; et - un robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur qui est commandé par un appareil (39) sensible à la vitesse du moteur pour admettre ou interrompre l'admission d'air comprimé dans la conduite d'air (34), commandant ainsi l'ouverture et la fermeture de la vanne (50) de la conduite de refroidissement du carter. 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur est raccordé à un dispositif d'actionnement de stator réglable monté

sur une partie de compresseur du moteur et en ce que le disposi-

tif d'actionnement de stator réglable change d'état en réponse à la vitesse du moteur, commandant ainsi l'ouverture et la fermeture

du robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur.

7. Moteur selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et

6, caractérisé en ce que la vanne (32) de la conduite de dérivation (30) fonctionne en réponse à la pression barométrique de sorte que cette vanne de la conduite de dérivation est fermée au-dessous

d'une pression barométrique prédéterminée.

8. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne (32) de la conduite de dérivation (30) est commandée par une pression de fluide et en ce qu'il comporte, en outre - une source (43) d'agent extincteur sous pression incorporée au moteur; et - une conduite sous pression qui raccorde la source d'agent

extincteur sous pression à la vanne (32) de la conduite de dé-

rivation dans le but de fermer la conduite de dérivation (30)

pendant le dégagement d'agent extincteur.

9. Moteur à turbine à gaz comportant un carter moteur et une partie de machine tournante montée à rotation dans ce carter, des moyens d'étanchéité entourant la périphérie circulaire extérieure de la partie de machine tournante et étant fixés au carter moteur et une commande de jeu comprenant des moyens pour envoyer de l'air

de refroidissement sur le carter moteur pour le refroidir, com-

mandant ainsi le jeu de fonctionnement entre la partie de machine tournante et les moyens d'étanchéité, moteur caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens (30, 32, 50) de commande d'air de refroidissement pour faire varier la quantité d'air de refroidissement envoyée sur le carter moteur par une conduite (14) de refroidissement du carter de façon qu'il vienne frapper le carter moteur (16), ces moyens de commande fonctionnant en réponse aux variations de la

vitesse du moteur pour faire varier le débit d'air de refroidis-

sement en réponse aux variations de la vitesse du moteur.

- Moteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de commande précités comprennent:

- une vanne (50) de commande de la conduite (14) de refroi-

dissement du moteur qui commande le volume du courant d'air de refroidissement envoyé sur le carter moteur (16); - une conduite d'air qui utilise de l'air comprimé pour faire varier l'ouverture de la vanne de commande de la conduite de refroidissement du carter; et - un robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur, qui est commandé par un appareil (39) sensible à la vitesse pour faire varier la quantité d'air comprimé fournie à la vanne de la

conduite de refroidissement du carter, commandant ainsi l'ouver-

ture de la vanne de la conduite de refroidissement du carter et

le débit d'air de refroidissement envoyé sur le carter moteur.

11. Moteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur est raccordé mécaniquement à un dispositif (39) d'actionnement de stator réglable prévu sur une partie de compresseur du moteur et en ce que le paramètre de commande du débit d'air du dispositif d'actionnement de stator réglable change d'état en fonction de la vitesse du moteur, modifiant ainsi l'ouverture et la fermeture

du robinet de commande (36) sensible à la vitesse du moteur.

12. Procédé pour faire varier la commande de jeu dans un moteur à turbine à gaz comportant un carter moteur et une partie de machine tournante montée à rotation dans ce carter, des moyens d'étanchéité entourant la périphérie circulaire extérieure de la partie de machine tournante et étant fixés au carter moteur et un dispositif de réglage de jeu comprenant des moyens pour envoyer de l'air'de refroidissement sur le carter moteur pour le refroidir, réglant ainsi le jeu de fonctionnement entre la partie de machine tournante et les moyens d'étanchéité procédé caractérisé en ce qu'il consiste: - à envoyer de l'air d'un compresseur dans le dispositif de

réglage de jeu (15) pour fournir ainsi une source d'air de refroi-

dissement; - à prévoir des moyens (30, 32) pour détourner une partie de cet air de refroidissement vers d'autres régions du moteur dans le but de faire varier la commande de jeu; et - à détourner une partie dudit air de refroidissement pendant des périodes appropriées de fonctionnement du moteur au cours

desquelles il n'est pas désirable de réduire le jeu de fonction-

nement entre la partie de machine tournante (20) et les moyens

d'étanchéité (22).

13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le détournement de l'air de refroidissement est effectué pendant le fonctionnement du moteur au ralenti ou pendant la décélération

du moteur.