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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A DES CONDUITS DESTINES A TRANSPORTER DES GAZ
CHAUDS.
La présente invention est relative à des conduits destinés à transporter des gaz chauds, dont un exemple existe dans les systèmes de combustion de moteurs à turbines à gaz, systèmes à travers lesquels passe de l'air comprime avec une forte circulation et dans lesquels un combustible est brûlé pour chauffer l'air comprimée
De tels conduits comprennent souvent une paroi ou enveloppe intérieure en contact avec le gaz chaud et une paroi ou enveloppe extérieure portant la paroi ou enveloppe intérieure.
Ainsi, dans les systèmes de combustion de moteurs à turbines à gaz., il est souvent prévu une enveloppe ou chemise à air et à l'intérieur de l'enveloppe à air, un ou plusieurs tubes de flamme, une circulation d'air de refroidissement ayant lieu dans l'espace ou les espaces à l'extérieur du ou des tubes de flamme, entre ceux-ci et l'enveloppe à airo
La présente invention concerne des moyens perfectionnés pour fixer de telles parois ou enveloppes intérieures à de telles parois ou enveloppes extérieures tout en permettant aux parois ou enveloppes de se dilater l'une par rapport à l'autreo
Suivant la présente invention, il est prévu, dans un système de conduit pour transport de gaz chauds, comprenant un organe de paroi ou d'enveloppe de conduit tubulaire intérieur et un organe de paroi ou enveloppe de conduit tubulaire extérieur,
organes qui sont espacés, des moyens de liaison pour monter ledit organe intérieur dans ledit organe extérieur, comprenant une première pièce de liaison qui est fixée à l'organe intérieur en un premier emplacement dans l'axe du système de conduit et qui
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est prévue pour être capable d'un déplacement relatif, perpendiculairement à l'axe du système de conduit, par rapport à l'organe intérieur en un second emplacement dans l'axe du système de conduit, et une seconde pièce de liaison, qui est fixée à la première pièce de liaison audit second emplacement, est fixée à l'organe extérieur et est prévue pour permettre un déplacement axial relatif de ladite première pièce de liaison et de l'organe extérieur.
Avec l'agencement de la présente invention, l'emploi d'un joint, entre les organes intérieur et extérieur ayant des pièces pouvant glisser l'une par rapport à l'autre afin de permettre la dilatation relative, est évité et de plus l'agencement de la présente invention permet à l'organe intérieur à l'organe extérieur de se dilater et de se contracter l'un par rapport à l'autre non seulement suivant l'axe du système de conduit, mais aussi dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe du système de conduit.
Suivant une caractéristique de la présente invention, il est de préférence prévu plusieurs desdites secondes pièces de liaison entre ladite première pièce de liaison et l'organe extérieur, lesdites secondes pièces de liaison étant espacées suivant la périphérie des organes. Dans une forme de réalisation préférée, dans laquelle la paroi de conduit extérieure est circulaire, chacune desdites secondes pièces de liaison comprend un élément de bande s'étendant suivant la circonférence et l'axe depuis la première pièce de liaison jusqu'à l'organe extérieur, et chaque élément de bande est soudé, à une extrémité, sur une aile ou bride périphérique de la première pièce de liaison, et à son autre extrémité, sur une aile d'un organe à section en U, l'autre aile de l'organe à section en U étant boulonnée sur l'organe extérieur.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la première pièce de liaison peut comprendre un ruban s'étendant suivant la périphérie, soudé à l'organe intérieur au voisinage d'un premier bord du ruban et s'écartant de l'organe intérieur de telle sorte que son autre bord est éloigné de l'organe intérieur. Dans une forme de réalisation préférée suivant cette caractéristique de l'invention, le ruban est soudé sur l'organe intérieur au voisinage de son bord aval et s'écarte à un angle d'environ 5 par rapport à l'organe intérieur, vers son bord amont, et le ruban s'étend autour de toute la périphérie de l'organe tubulaire intérieur, sous forme d'un manchon.
Le manchon peut porter, soudé sur lui au voisinage de son bord amont, un organe de bâti à rebord ou à aile et la ou les secondes pièces de liaison sont, dans ce cas, soudées à un rebord ou à une aile de l'organe de bâti.
En appliquant l'invention à un système de combustion comprenant une série de tubes de flamme disposés dans un espace à air annulaire, chaque tube de flamme est placé parallèlement à l'axe du système de combustion à son extrémité amont ou entre ses extrémités, et il est fixé à la charpente de l'enveloppe à air à son extrémité aval au moyen desdites première et seconde pièces de liaison. De préférence, l'agencement de manchon est utilisé avec la charpente de bâti concentrique, et les bandes ou objets similaires formant la liaison effective sont fixés à une extrémité à l'organe de bâti le long de son côté adjacent à la charpente de l'enveloppe à air, et à l'autre extrémité à une pièce fixée rigidement à la charpente de l'enveloppe a air.
Une forme de réalisation d'un système de combustion sera maintenant décrite en détail, pour un moteur à turbine à gaz dans lequel une partie transportant des gaz chauds est fixée à la charpente extérieure suivant l'inventiono La description est faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est une vue schématique du moteur.
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La figure 2 est une coupe longitudinale suivant la ligne médiane de l'un des tubes de flamme du moteur, dans un plan perpendiculaire passant par l'axe du moteur et d'un côté de celui-ci..
La figure 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 20
La figure 4 est une vue à plus grande échelle d'une seconde par- tie de la figure 2.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 2.
La figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 6.
La figure 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la figure 5 , dessinée à l'échelle des figures 3 et 4.
La figure 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la figure 7, dessinée à la meme échelle que les figures 3, 4 et 8.
En se référant à la figure 1, le moteur à turbine à gaz y est représenté comme comprenant un compresseur à circulation axiale 10 dans lequel l'air est comprimé, un système de combustion de type annulaire 11 recevant de l'air comprimé du compresseur et du combustible qui y est amené pour être brûlé dans l'air, une turbine 12 qui regoit le gaz chaud du système de combustion 11 et un cône d'échappement 13 recevant les gaz d'é- chappement de la turbine 12.
Le système de combustion de type annulaire s'étend suivant l'axe du moteur depuis la sortie d'un compresseur 10 jusqu'à l'entrée d'une turbine 12.
Le système de combustion entoure un arbre 14 reliant le rotor de turbine 12a au rotor de compresseur 10a et comprend une enveloppe à air formée par une paroi intérieure 15 entourant l'arbre et portant un certain nombre de sections d'écran de façon à protéger la paroi 15 d'un chauffage excessif, les sections d'écran rentrant les unes dans les autres pour faciliter l'inspection des pièces du moteur à l'intérieur de la paroi 15 et étant fixées lors de l'assemblage par une vis de blocage 17a, et une paroi extérieure 16 éloignée, suivant le rayon de la paroi intérieure. La paroi extérieure 16, à son extrémité amont, est boulonnée sur la paroi extérieure 19 d'une section 18 de chambre de détente prévue à l'extrémité d'admission du système de combustion 11.
La paroi extérieure 16 s'étend suivant l'axe vers la turbine 12 et est reliée par des boulons 20, à son extrémité aval, à une enveloppe extérieure 21 d'une boîte de tuyère 22 à travers laquelle les gaz chauds sont amenés à la turbine 12.
Le système de combustion 11 comprend aussi plusieurs tubes de flamme qui sont construits comme décrit ci-dessous et sont disposés à l'intérieur de l'espace angulaire entre la paroi intérieure 15 et la paroi extérieure 16 de l'enveloppe à air, avec leurs axes placés suivant une circonférence et pratiquement parallèles à l'axe du moteur. Le système de com- bustion est donc du type connu généralement sous l'appellation tubo-annu- laireo
Chaque tube de flamme est composé commodément d'un certain nombre de sections de métal en feuille 23, 24,25, 26 qui sont reliées en soudant ensemble des parties cannelées se recouvrant.
La section d'échappement 26 du tube de flamme est de forme convergente dans le sens de la circulation qui s'y fait et présente une section transversale perpendiculairement à l'axe du tube de flamme (figure 5) qui est pratiquement un segment d'un tore circulaire de sorte que les échappements de la série des tubes de flamme forment un échappement annulaire pratiquement continu.
Chaque tube de flamme est alimenté en combustible à son extrémité
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amont par l'intermédiaire d'un injecteur de combustible 27 monté à l'extrémité d'un support 28 passant par une ouverture dans la paroi 19 de la chambre de détente 18. Le support 28 présente une bride 29 à son extrémité extérieure, par laquelle il est boulonné à un siège 30 sur la paroi 19.
La section d'extrémité d'admission 23 du tube de flamme est munie d'un anneau 31 fixé sur ce tube de façon à glisser sur un siège cylindrique 32 d'une pièce d'ajutage 33 qui est fixée par des boulons 34 à la paroi 19 et constitue un conduit d'admission pour l'air de combustion principal pénétrant dans le tube de flamme. Le reste de l'air circule à l'extérieur des sections 23,24, 25 , 26 et la plus grande partie de cet air pénètre dans le tube de flamme par les ouvertures 35 dans les sections 24, 25, 26 et par les passages entre les parties se recouvrant des sections.
De plus, chaque tube de flamme est fixé à son extrémité amont au moyen d'un goujon 36 qui, venant de la paroi extérieure 19 de la chambre de détente 18, pénètre dans une douille 37 prévue dans l'anneau 31. La section d'admission 23 du tube de flamme est munie intérieurement d'un évasement 38, en deux pièces, procurant des entrées d'air 39 et portant un assemblage 40 d'aubes de tourbillonnement dans lequel s'emboîte l'injecteur 27.
La section d'échappement 26 de chaque tube de flamme est reliée aux parois 16,17 de l'enveloppe à air et à la boîte de tuyère 22, de la façon suivante.
La section d'échappement 26 (figures 2, 3 et 9) présente un ruban métallique qui lui est fixé par exemple par soudure, pour former un organe de manchon 41 qui est en contact avec la surface extérieure de la section d'échappement 26 uniquement au voisinage de son bord aval et qui s'étend vers l'avant depuis le bord aval. Il est prévu que la section d'échappement 26 du tube de flamme et son manchon 41 sont écartés l'un de l' au- tre en amont du joint entre eux et, commodément, l'organe de manchon s'écarte de la paroi de la section d'échappement 26 à un angle d'environ 5 .
L'on se rendra compte que l'organe de manchon 41, de même que la section d'admission 26, a généralement la forme d'un segment d'un tore circulaire et comprend (voir figure 5) une partie 41a de paroi intérieure s'étendant suivant la circonférence,une partie de paroi extérieure 41b et une paire de parties 41c de parois s'étendant radialement et reliant entre elles les parties de parois 41a, 41b s'étendant suivant la circonférence.
Le ruban métallique peut, commodément, être fait en quatre pareilles parties soudées ensemble bout à bout, ainsi qu'il est indiqué en 41d (figure 6), les parties amont divergentes du manchon n'étant pas reliées, afin de permettre la flexibilité des parties respectiveso
Chacune des quatre parties de paroi de l'organe de manchon 41 porte, y étant fixée, par exemple par soudure, au voisinage de son bord amont, une partie correspondante 42a, 42b, 42c d'un organe de bâti 42 et les quatre parties de l'organe de corps sont reliées ensemble à leurs extrémités par des plaques d'angle 43 qui y sont soudées.
La partie extérieure 42b, s'étendant suivant la circonférence (figure 3) de l'organe de bâti 42, est de section à angle aigu et disposée de façon à ce qu'une de ses ailes s'étende pratiquement dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube de flamme, l'autre aile se trouvant à côté de l'organe de manchon 41 et y étant fixée. L'aile mentionnée en premier lieu porte, y étant fixée le long de la circonférence, une des extrémités de chacun des éléments d'un certain nombre (par exemple cinq) d'éléments de ruban 44 (figure 7), les autres extrémités étant soudées en des emplacements répartis angulairement sur une aile radiale 45 a d'un organe arqué à section en U 45.
Les deux ailes sur lesquelles les éléments de tuban 44 sont fixés, sont dans des plans parallèles et écartés l'un de l'autre suivant l'axe, et ainsi chaque élément de ruban 44 s'étend suivant la circonférence et légèrement parallèlement à l'axe depuis l'organe de bâti 42 jusqu'à l'organe à section en U 45.
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L'organe à section en U 45 est fixé, par son autre aile radiale
45b (voir figure 9), à une bride 46 formée sur l'enveloppe extérieure 21 de la boite de tuyère 22, par des vis de serrage 47 qui s'engagent dans des trous taraudés dans une plaque d'écrou 48 soudée à l'aile radiale 45b de l'organe à section en U 45. Les boulons 20 (figure 3), qui fixent la paroi extérieure 16 de l'enveloppe à air sur la boite de tuyère 22, s'en- gagent aussi commodément dans d'autres trous taraudés dans la plaque d'é- crou 48.
L'on serendra compte que l'agencement des éléments de ruban 44, bien que fixant sûrement la section d'échappement 26 du tube de flamme à la boîte de tuyère 22 et à la paroi extérieure 16, permet la dilatation axiale relative de ces pièces. De plus, l'organe de manchon 41, en étant fixé à la section d'échappement 26 en un emplacement axial et à l'organe de bâti 42 en un second emplacement axial et en s'écartant de la section d'échappement 26 entre ces deux emplacements, permetla dilatation du tube de flamme par rapport à l'enveloppe à air et à la boite de tuyère, dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe du tube de flamme.
De plus, l'agencement des éléments de ruban 44 procure une fixation latérale effec- tive de l'organe de bâti 42 par rapport à la paroi 16 de l'enveloppe à air, empêchant le déplacement en masse du tube de flamme transversalement par rapport à la paroi 160
La partie intérieure 42a, s'étendant suivant la circonférence, de l'organe de bâti 42 est également de section angulaire et disposée de telle sorte qu'une aile s'étend pratiquement perpendiculairement à l'axe du tube de flamme et que l'autre se trouve à côté de l'organe de manchon 41 et y est fixée, à l'aile menti onnée en premier lieu porte un ruban 49 arqué de section angulaire (figures 2 et 4) qui coopère, avec un léger jeu, avec l'une des sections d'écran 17 autour de la paroi intérieure 15 de l'enveloppe à air,
pour former un joint étanche au gaz pour empêcher une circulation d'air excessive depuis l'espace entre les tubes de flamme et la paroi intérieure 15 de l'enveloppe à air jusque dans la boite à tuyère 220
La partie extérieure 42b, s'étendant suivant la circonférence, de l'organe de bâti porte également un ruban arqué de section angulaire 50,au moyen de parties saillantes 50 a, (figures 3 , 5 , 7 et 9) et ce ruban d'étanchéité peut coopérer avec la partie de base de l'organe à section en U 45 pour isoler par conséquent les espaces entre les éléments de bande 44 et empêcher une circulation d'air excessive depuis l'espace entre le tube de flamme et la paroi extérieure 16 de l'enveloppe à air jusque dans la boîte de tuyère 22.
Chacune des parties 42c s'étendant suivant un rayon (figure 8) de l'organe de bâti 42 comprend un ruban soudé à l'organe de manchon 41 et présentant une aile à section en U 51 s'étendant le long d'un bord du ruban, un côté du profilé U s'étendant pratiquement perpendiculairement à l'axe du tube de flamme et la base du profilé en U étant pratiquement parallèle à l'axe,faisant saillie vers le tube de flamme adjacent et portant un ruban d'ajustage 52 qui est usiné pour donner un jeu voulu par rapport au ruban 52 correspondant du tube de flamme adjacento
Les plaques d'angle 43 sont soudées aux ailes aux parties 42a, 42b, 42c qui sont pratiquement perpendiculaires à l'axe du tube de flamme.
Avec l'agencement de la présente invention, la dilatation axiale relative et la dilatation relative perpendiculairement à l'axe du tube de flamme n'est pas permise, ainsi que c'était habituellement le cas précéde ment, par un déplacement relatif de pièces venant en contact telles que les languettes ou des coussinets d'appui sur une pièce, qui viennent en contact glissant avec une surface sur une seconde pièce et la réalisation de l'invention présente par conséquent l'avantage que l'usure par frottement des pièces permettant la dilatation relative est évitée.
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La boite de tuyère 22 peut avoir toute forme convenable et elle est représentée contenant plusieurs tuyères 53 en métal en feuille, une pour chacun des tubes de flamme, afin d'en recevoir les gaz chauds. Les tuyères sont fixées à l'enveloppe extérieure 21 de la structure par des bandes 54, s'étendant suivant la circonférence, qui sont soudées, chacune à une extrémité, à la surface extérieure de la tuyère correspondante 53 et à l'autre extrémité à un organe arqué à ailes 55. Les organes 55 sont fixés par des ailes 55 a à la paroi de l'enveloppe à air 16 et à l'enveloppe extérieure 21 de la boîte de tuyère 22, les boulons 20 et les vis de serrage 47 étant utilisés dans ce but.
L'organe de manchon 41 a été décrit s'étendant pratiquement de façon continue autour de la périphérie du tube de flamme, mais l'on se rendra compte qu'il peut y avoir à sa place un certain nombre de pièces séparées placées autour de la périphérie.
REVENDICATIONS.
1. Conduit destiné à transporter des gaz chauds, comprenant un organe de paroi ou d'enveloppe de conduit tubulaire intérieur et un organe de paroi ou d'enveloppe tubulaire extérieur, organes qui sont éloignés l'un de l'autre, et des moyens de liaison pour monter ledit organe intérieur dans ledit organe extérieur, comprenant une première pièce de liaison fixée à l'organe intérieur en un premier emplacement et prévue pour être capable d'un déplacement relatif, perpendiculairement à l'axe du conduit, par rapport à l'organe intérieur en un second emplacement, et une seconde pièce de liaison, fixée à la première pièce de liaison audit second emplacement, étant fixée à l'organe extérieur et prévue pour permettre un déplacement axial de ladite première pièce de liaison par rapport à l'organe extérieur.
2. Conduit destiné à transporter des gaz chauds suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première pièce de liaison s'étend autour d'une partie au moins de la périphérie de l'organe intérieur, et en ce qu'il existe plusieurs desdites secondes pièces de liaison entre ladite première pièce de liaison et l'organe extérieur, lesdites secondes pièces de liaison étant espacées suivant la périphérie des organes.
3. Conduit destiné à transporter des gaz chauds, suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque seconde pièce de liaison comprend un élément de bande s'étendant suivant la péri- phérie et parallèlement à l'axe par rapport au conduit, depuis la première pièce de liaison jusqu'à l'organe extérieur, l'élément de bande étant fixé par ses extrémités à ladite première pièce de liaison et à l'organe extérieur respectivement.
4. Conduit destiné à transporter des gaz chauds suivant la revendication 3,caractérisé en ce que chaque élément de bande est soudé, à une extrémité, à une aile périphérique sur la première pièce de liaison et, à son autre extrémité, à une aile d'un organe à section en U, l'autre aile de l'organe à section en U étant boulonnée à l'organe extérieur.
5. Conduit destiné à transporter des gaz chauds suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque première pièce de liaison comprend un ruban s'étendant suivant la périphérie, soudé à l'organe intérieur au voisinage d'un premier bord du ruban et s'écartant de l'organe intérieur de sorte que son autre bord est écarté de l'organe intérieur.
6. Conduit destiné à transporter des gaz chauds suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le ruban est soudé à l'organe intérieur au voisinage de son bord aval et s'écarte d'un angle d'environ 5 de l'organe intérieur vers son bord amont.
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