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" Perfectionnements apportës sux machines avec turbines à combustion interne ".
La présente invention est relative eux ma- chines avec turbines à combustion interne, et elle a pour but, surtout, d'améliorer les caractéristiques de démarrage ou mise en marche et de l'accélération des machines de ce genre.
Une contre-pression excessive à la sortie du. compresseur est une des causes principales d'un mauvais départ et d'une accélération défectueuse. Si l'on se sert d'un compresseur axial, une contre-pres- sion excessive provoque une perte de vitesse des au- bes du compresseur et, par conséquent, un dérangement
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du cycle opératoire et un effet analogue peut se produire pour des compresseurs centrifuges.
Les expériences ont montré que les caracté- ristiques de mise en marche et d'accélération de ce genre de machines avec turbines à gaz sont sensibles eu mode de constitution du système d'échappement et que plus le conduit d'échappement est long, plus on risque d'obtenir une contre-pression excessive. Même pour les machines servant à la propulsion d'avions par un jet réacteur pur, une tuyère à jet trop longue peut être préjudiciable à cet effet, plus spéciale- ment quand on se sert de compresseurs axiaux.
De plus, les longs conduits d'échappement nécessaires pour des machines importantes utilisées cornme généretrices d' énergie ou pour le propulsion de bateaux, sont égale- ment susceptibles des troubles encore plus grands pour la mise en marche et l'accélération?
On a déjà proposé de se servir d'une tuyère à jet de section variable pour faciliter la mise en marche et l'accélération par réduction de le contre- pression et il est également connu d'adjoindre, à cet effet, des soupapes de décharge à la sortie du com- presseur.
La présente invention a pour objet d'autres solutions du problème et que l'on suppose être égales ou mêmes supérieures aux dispositions connues dont question plus haut.
L'invention a pour objet une machine avec turbine à gaz dans laquelle une turbine entraîne un compresseur et qui comporte des moyens adjoints au conduit d'échappement de ladite turbine et propres à décharger dans l'air ambiant une partie des gaz depuis une zone telle dudit conduit et en quantité
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telle que, dans les conditions de marche normale, le rapport des pressions pour ladite turbine soit modifié suffisamment pour que l'on obtienne une amé- lioration du fonctionnement dudit compresseur.
L'invention e égalemant pour objet une ma- chine avec turbine à gaz dans laquelle une turbine entraîne un compresseur et qui comporte des moyens propres à produire dans un coudait normalement con- tinu, pour l'évacuation des gaz de le dite turbine, une ou plusieurs fentes pour décharger, dans l'air ambiant, une partie desdits gaz depuis une zone tel- le dudit conduit et en quantité telle que, dans les conditions de marche normale, le rapport des pres- sions pour le turbine soit modifié suffisamment pour améliorer le fonctionnement du compresseur.
L'invention a aussi pour objet une machine avec turbine à gaz dans Laquelle une turbine entraî- ne un compresseur et qui comporte des moyens propres à ouvrir et à fermer au moins une ouverture ménagée dans le conduit pour l'évacuation des gaz de ladite turbine pour décharger densl'air embiant une partie de:dits gaz depuis une zone telle dudit conduit et en quantité telle que,dans les conditions de marche nor- male, le rapport des pressions, pour la turbine, soit modifié suffisamment pour améliorer le fonctionne- ment du compresseur.
D'autres particularités et caractérisques de l'invention paraîtront eu cours de la description détaillée, donnée ci-après.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d' exemple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
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L e fige 1 montre, en coupe axiale, une machine avec turbine à gaz utilisée comme turbo- réacteur et établie comme à l'ordinaire.
La fig. 2 montre, semble blé ment, une ma- chine avec turbine gaz compound et qui comporte un premier mode de réalisation de l'invention avec des conduits en by-pass et de section réglable.
Les figs. 3 et 4 montrent, respectivement en coupe axiale et en vue de côté (parties arrachées, une machine analogue à celle de le fig. 1 et qui com- porte un deuxième mode de réalisation de l'invention.
La fig. 5 montre, en plan (parties en cou- pe), une variante du mode de réalisation selon la fig.
2 avec des conduits en by-pass commandés par des ven- nes ou étrangleurs.
La fig. 6 montre, parties en élévation et parties en coupe axiale, un troisième mode de réali- setion avec un orifice de décharge commandé thermi- quement.
Les figs. 7 et 8 montrent, semblablement, d'autres modes de réalisation pour lesquels on se sert de la dilatation et de la contraction thermi- ques.
Sur lesfigs. 1, 3 et 4 on a recours à un conduit d'échappement 1, relativement court, pour une machine avec turbine à gaz, servent par exemple à la propulsion d'un avion à l'aide d'un jet réacteur, ce conduit étant prolongé par une tuyère 2 qui peut être déplacée axialement par rapport audit conduit 1 (fig.
1) .
Somme visible sur les figs. 3 et 4 on monte la tuyère 2 sur le conduit 1 par des leviers coudés
3, 4 articulés à des pivots 5 portés par le bord
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libre du conduit 1, les bras 3 étant articules à la tuyère 2 alors que les bras 4 sont reliés, per des pi- vots, à une bague 6 qui entoure le conduit 1. La tu- yère 2 est déplacée axialement par rapport eu cond uit 1 à l'aide d'une commande 7. Quand la tige 7 occupe une de ses positions extrêmes, la tuyère 2 est en co@- tact avec l'extrémité libre du conduit 1 en formant un prolongement de celui-ci.
Quand la tige 7 se dé- place vers son autre position extrême, la tuyère 2 est déplacée axialement et un intervalle 8 est formé entre le bord libre du conduit 1 et le tuyère 2 par lequel une partie des gaz d'échappement peut être évacuée à l'air libre sans passer per le tuyère 2.
La disposition décrite plus haut convient tout particulièrement à des machines avec turbine à gaz, pour des turbo-réacteurs, dont le conduit d'é- chappement est relativement court, la fonction de l' intervalle 8 étant de réduire le contre-pression sur la tubine, en modifiant suffisamment le rapport des pressions pour la turbine en améliorant ainsi le fonctionnement du compresseur.
La fig. 5 montre un autre mode de réalisa- tion qui convient à des machines avec turbine à gaz avec un système d'échappement relativement long et qui n'est pas limité aux machines avec un jet réac- teur pur. Le conduit d'échappement 1 comporte des t@- besen by-pass 9 qui communiquent, par une extrémi- té, avec l'intérieur du conduit 1 bien en amont de la sortie dudit conduit, alors que leur autre extrémité débouche à l'air libre. Les tubes en by-pass peu- vent être supportés à la fois par le conduit 1 et le
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carénage usuel 10 du moteur'. Chaque tube 9 comporte une venne 11, un étrangleur, un papillon ou analo- gue qui peut être commandé à distance per une tring- le 12 pour régler la décharge d'une partie des gaz d'échappement à l'air libre.
Comme pour l'exemple précédent il existe une zone dans le conduit 1 hors de laquelle le dé- charge d'une partie des gaz d'échappement est plus efficace pour améliorer le fonctionnement du com- presseur en faisant varier le rapport des pressions pour la turbine et, d'une manière générale, quand le conduit 1 est relativement grand, les entrées des t@- bes en by-pass 9 sont de préférence aussi près que possible du rotor de la turbine ou du rotor final si celle-ci comprend plus d'un rotor.
Dans les machines avec turbines à gaz comprenant desturbines compound ou desturbines motricesauxi- liaires et pour lesquelles les différentes turbines ne sont pas établies les unes près des autres mais sont séparées entre-ellespar des chambres de chauf- fage, des échangeurs de chaleur ou des bouts de con- duits, comme montré schématique aient sur la fig. 2, une partie des gaz d'échappement peut être déchargée à l'air libre par des tubes en by-pass 9 avec étreng- leurs 11 et du type général montré sur la fig. 5.
Ces tubesont alors établis entre deux turbines ou des séries de turbines, afin que le contre-pression, produite par le ou les dernières turbines des sé- ries, puisse être réduite, tout au moins en partie, pendent le mise en marche et la période d'accéléra- tion jusqu'à la, vitesse normale.
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Suivant une autre particularité de l'in- vention, on relie opérativement les organes de com- mande dont question plus haut, c'est-à-dire les tiges de commande 7 ou 12,eux organesde commande du moteur de manière telle que, pendant le marche eu ralenti, on obtienne une décharge maximum des gaz alors que le ou les passages de décharge sont progressivement di- minués à mesure que la puissance et la vitesse aug- mentent, cette décharge étant complètement interrom- pue quand les commandes occupent des posisitons cor- respondant à le puissance et à la vitesse normale. par contre, une fermeture complète des passages de décharge ne peut avoir lieu jusqu'à ce que le rég- puissance lage pour obtenir la/maximum est réalisé.
L'ouverture et le fermeture d'une fente ou ouverture (ou ouvertures) dans le conduit d'échappe- ment peuvent être rendues entièrement automatiques, plus spécialement; quand on se sert d'un long conduit d'échappement, en se basent sur le dilatation et le contraction thermiques du conduit pour des condi- tions de marche différentes.
Une telle disposition, qui convient plus spécialement à la propulsion d'engins d'aviation, est montrée schématiquement sur la f ig . 6. Le con- duit d'échappement 1 est supporté, à ou à proximité de son extrémité arrière ou de sa sortie, par le ca- rénage 10, qui peut être le carter du moteur ou une partie de l'ossature de l'avion ou du support du mo- teur auquel le carénage 10 est fixé. Le conduit 1 est supporté, à son extrémité avat 14, par des biel- les oscillantes 13 qui permettent la dilatation et la
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contraction du conduit ce qui rapproche l'extrémité avant 14 ùe celui-cidu cône d'échappement 15 ou l' @écarte de ce dernier.
Les supports sont agencés et le longueur du conduit est choisie de manière telle que, lorsque le conduit est à la température atmosphérique, un intervalle annulaire dont la largeur, dans le sens axial, peut être de l'ordre de 10 à 25 mm, existe en- tre le cône. 15 et l'extrémité avant 14 du conduit.
Par contre, quand celui-ci est chauffé par le passa- ge des gaz d'échappement, il se produit une dilate- tion thermique et l'extrémité 14 vient en contact étanche avec le cône. 15.
Pour éviter le production d'efforts préju- diciables, quand le conduit 1 est chaud, on peut in- tercaler dans les supports du conduit, par exemple dans ceux qui se trouvent à l'arrière ou à la sor- tie, des moyens élastiques ou ces supports peuvent, eux-mêmes, être rendus élastiques ou fixés élastique- ment sur le carénage, le support du moteur ou l'ossa- ture de l'avion. Ces moyens élastiques interviennent également quand la longueur du carénage, du support ou de l'ossature en question varie, par rapport au conduit d'échappement et à cause desvariations de le température atmosphérique, par exemple aux basses tem- pératures à des altitudes élevées.
Pour le variante, montrée sur la fig. 7, le conduit 1 est supporté, comme ci-dessus, à son extré- mitéarrière (sortie) mais son extrémitéavant 14 est engagée téléscopiquement sur un prolongement 16 du cône d'échappement 15. Les parties, emboîtées l'une dans l'autre, comportent destrous 17 et 18 et, comme pour le mode de réalisation précédent, on obtient que
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per le dilatation et par la contraction thermiques du conduit 1 les trouas 17 et 18 viennent en regard quand le conduit 1 est froid et sont fermées quand il est chaud,
Pour la variante, montrée sur le fig. 8, l'extrémité avant 14 du conduit d'échappement 1 et le prolongement 16 du cône d'échappement 15 portent respectivement des flasques annulaires périphériques 19 et 20.
Bans la face latérale de la flasque 19 sont ménagées une ou plusieurs rainures circula ires 21 et 22 et sur la face latérqle, en regard, de la flasque 20 sont prévues des nervurescirculaires 23 et 24 propres à pénétrer dans les rainures 21 et 22 quand le conduit 1 se dilate pour former un joint à labyrinthe qui empêche le passage des gaz d'échap- pement. Comme pour les exemples des figs. 6 et 7, l'ouverture et la fermeture du joint sont obtenues pzr le dilatation et le contraction thermiques du conduit d'échappement et les mêmes dispositions sont adoptées pour empêcher le production d'efforts nui- sibles et de défauts d'alignement.
REVENDICATIONS
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