CA2190479A1 - Echangeur thermique rotatif et turbine a gaz - Google Patents

Abstract

Echangeur thermique rotatif entre les gaz d'admission a les gaz d'échappement dans une turbine à gaz, comprenant un disque (1) on matière céramique alvéolaire, un conduit d'admission d'air amont (6) et un conduit d'admission aval (7) situés respectivement de part et d'autre du disque (1) et comportent à leurs extrémités en contact avec les faces latérales du disque (1) des anneaux de friction (13, 14). Des ressorts logés entre le disque (1) et une jante (2) d'entraînement en rotation du disque précompriment radialement la céramique et solidarisent par friction la jante (2) avec le disque (1). Des passages (32, 23, 41) font communiquer le trajet d'admission (A) avec une chambre périphérique étanche (64) ménagée entre la jante (2) et le disque (1) pour ajouter à la compression du disque (1) une composante proportionnelle à la pression d'admission. Utilisation notamment pour la motorisation de camions ou de véhicules, pour optimiser la précontrainte appliquée au disque.

Description

~ WO95/31683 2~ 9û479 r~llr~c~ 7 ECHANGEUR THERMIQUE ROTATIF POUR TURBINE A GAZ
Deqcr~tion La présente invention Annr~rnl~ un échangeur 5 thermique rotatif, en particulier pour érhAn~.or de chaleur entre les gaz d'~-iRRinn et les gaz d ' échappement dans une turbine à gaz . Elle vise é~ nt une turbine à gaz équipée de cet érhAn~Pl-r.
Un tel échangeur a pour but d ' exploiter la chaleur r~s;~11-.olle des gaz brûlés détendus, pour réchauffer les gaz d ' admission comprimés, avant leur entrée dans l ' espace de com. bustion .
On connaît d'après le ER-A-2 207 267 un é~ J~
thermique ~ t un disque alvéolé en céramique monté dans une jante mé~All;~lP dentée extéri~:uL~ L.
Les alvéoles ~l~fini Rs~ont dans la céramique de multiples conduits parallèles à 1 ' axe de rotation. La denture sert à entra~ner la jante en rotation, qui elle-même entraîne le disque.
L'air d'A~miRsinrl déjà comprimé se dirigeant vers la chambre de combustion ~Ldv~:L~e une région du disque en céramique qui est renouvelée en peL-,Id~ llce en raison de la rotation du disque. Une autre région du disque est traversée par le trajet d'ér ~FF . Ainsi, par la rotation du disque, chaque région An~ul A; re du disque se place successivement dans le trajet des gaz d' échd~ , qui la réchauffent, puis dans le trajet des gaz d'~m;Risinn, auxquels elle cède de la chaleur.
Les conduits d'~lmiRsinn fixes, en amont et en aval du disque, se terminent par des anneaux de friction appuyés de manière étanche contre les faces opposées du disque pour ~~h~r leg fuiteg d~air d'ArlmiR~inn. Ces anneaux présentent une forme de secteur angulaire comprenant deux bras radiaux, une partie radialement extérieure en arc de cercle, et un raccordement entourant un trou central du disque en céramique.

Wo 9~/31683 ~ ~ q a 19 F~,l/r~ 7 La cérami~ue e6t une matière supportant mal les contraintes de traction et de cisaillement. Or ces contraintes tendent à apparaître dans le disque d~échange à cause du couple d~entr;l~n t qui lui est 5 appliqué pour vaincre son inertie dt les frottements dus notamment aux anneaux d' ét~nrh~i té . De telles contraintes tendent également à apparaître en raison du gaz sous pression qui traverse les alvéoles du disque.
Le FR-A-2 207 267 enseigne de ' ttre ces lO contraintes ou en tout cas leurs effets en soumettant le disque à ~ une contrainte de compression radiale suffisante pour assurer la rr~hPqi~1n du disque. Deux variantes sont enseignées. Selon l'une, des ressorts radiaux sont interposés entre le disque et la jante.
15 Selon l'autre, on fait parvenir la pression d'admission dans une chambre ~nn~ ; re ménagée entre la périphérie du disque et la j ante . Les ressorts, pour être ef f icaces, doivent soumettre la céramique à une contrainte ~ermanente qui soit suf f isante pour 20 Ann;h;lPr les effets des plus fortes contraintes nuisibles susceptibles d' apparaître . Ceci peut conduire à renforcer la céramique, par exemple à prévoir des parois plus épaisses entre alvéoles, d' où un disque plus cher et créant plus de pertes de charge.
25L'ut;l;qPt;~-n de la pression d~ q~ n est insuf f isante car elle ~ ; l; hre s~ ' la contrainte d~ éclatement liée a la présence des gaz dans les alvéoles .
En outre, contrairement aux gaz d' ~m; qsi--n, les 3 0 ressorts assurent une liaison d' entr~ ~n ' par friction entre le disque et la jante, ce qui est commode .
Le but de la présente invention est de ,~ r à
ces inconvénients en propo3ant un ~ thorm; 'I~
35 assurant de manière plus r~t;~nn~lle la précontrainte en compression dans le disque en céramique.

Wo95131683 2 ~ ~ 0~ 7~ r~llr~
Suivant 1 ' invention, 1~ échangeur thermique rotatif entre les gaz d ~ A*m; ccinn et les gaz d ' éch~ dans une turbine à gaz, comprenant un disque en matière céramique alvéolaire entouré par une j ante munie de 5 moyens d~entrAfn t en rotation et des ressorts radiaux t1; cpos~c entre une paroi intérieure de la jante et une surface périphérique du disque de céramique, est caractérisé en ce que le disque et la jante *~f;n;csPnt entre eux une chambre Ann..l A; re sensiblement étanche t ~ uant avec le trajet d' admission.
Ainsi, d'une part la contrainte de compression du disque a grâce aux ressorts une, ,-~-nt~ constante sllff;cAnte pour neutraliser les risques de t~;CA;ll t de la céramique sous l'effet du couple d'PntrA~n t qui lui est appliqué, même lorsque 1 ' accélération angulaire atteint les valeurs maximales prévues. En même temps, les ressorts assurent l'PntrAî- du disque par friction à partir de la jante. Mais il s ' a; oute à cela la contrainte de compression due à la pression d' At' cC-inn des gaz . Cette contrainte équilibre avec en toutes circonstances une bonne marge de sécurité les contraintes d'Pt-lAt~ t du disque dues à la présence des gaz d' ~*-; csinn comprimés à
1' intérieur du disque.
Par conséquent, grâce à l'invention, la contrainte de compression appliquée au disque prend à chaque instant une valeur appropriée.
Pour conduire la pression dans la chambre Ann--lA;re, on peut prévoir des conduits ;nt~rnPC au dist~ue, qui font, ;tluer la chambre Ann~lA;re avec un trou central du disque. Ce trou central est alors lui-même relié au trajet d'admission à l'amont du disque. Sur les faces du disque, le trajet d'At~m;csinn peut être délimité par des anneaux de friction. Ces anneaux sont soumis à de forts gradients de température entre leur région radiale voyant déf iler la céramique chaude passant du trajet d'échc-~ dans le trajet

2 1 9 04 79 p~ llr d~ admission e~ leur autre région radiale voyant dé~iler la céramir~ue refroidie passant du trajet d~admission dans le trajet d'échc~
Le gradient est particulièrement fort dans la région proche de l ' axe du disque ~ui raccorde les deux régions radiales précitées. Il a été trouvé ~ue le gradient est moins défavorable si cette région proche de l ' axe ne contourne pas l ' axe du disque . Dans ce cas, le trou central du disque débouche à travers les faces du dis~ue en dehors du trajet d'~' RS;rn; des moyens, par exemple à soufflet, sont prévus pour faire ~~ ; rluer le trou central de manière etanche avec le trajet d'admission.
Suivant un autre aspect de l ' invention, il est proposé une turbine à gaz comprenant un échangeur thermiSIue selon l ' invention.
D ~ autres particularités et avantages de l ' invention apparaîtront encore dans la description ci-après, relative à des ~ l~c non limitatifs.
Aux dessins annexés:
- la figure l est un schéma d'une turbine selon l ~ invention ;
- la f igure 2 est une vue en perspective avec coupe partielle dlun erh~nre~1r ~h~rm;~1~ rotatif selon l ~ vention;
- la f igure 3 est une vue en coupe axiale de l ~ érh~nre--r - la f igure 4 est une vue en coupe axiale de la partie centrale de l ~ ~rh /nr~l1r à échelle

3 0 agrandie;
- la figure 5 est une vue d ' un détail de la f igure

4;
- les f igures 6 et 7 sont deux vues partielles de l 'un des anneaux de friction;
- les figures 8 et 9 sont deux vues en coupe de la p~riph~rj~ de l~échangeur, dans deux plans axiaux di f f érent s ~ Wo95l3l60~3 21 90~ 7q r~llr~ ~cr ?
- la figure lo est une vue en elévation de l'échangeur, avec coupe de la jante; et - les figures 11 et 12 sont des détails des figures 10 et 9, respectivement.
Comme le montre la f igure l, une turbine à gaz selon l'invention ~ , e~ld un élément moteur 101 entraînant d' une part un compresseur 102 et d' autre part, par l'int~ l;A;re d'un réducteur 103, un é~ yeu~ de chaleur rotatif 104 . L' Prll~n~el1r 104 comprend une j ante périphérique 2 présentant une denture périphérique 4 attaquée par un pignon 106 entrainé par le ré~l~rt~ r 103 . L' air, dont le trajet est sr~' t; Ré par des flèches, entre dans le compresseur 102, en sort comprimé, passe dans l'échangeur 104 où il se réchauffe, puis dans une chambre de combustion 107 où sa pression AU~ e.
Il se détend ensuite dans l ' élément 101 en prorl1-;RAnt de l'énergie sur l'arbre 108 de l'élément 101. Il sort de l'élément 101 à une température d'environ 600C et passe à travers l'ér h~n.J~, 104 où
il cède ses calories à l ' air comprimé produit par le compresseur 102.
Notamment pour des raisons de svmétrie des contraintes thermiques, il peut être prévu au moins deux ~ 'J~ tels que 104 disposés symétriquement par rapport à l'axe de l'arbre 108, et fnnr~;nnnAn~ en parallèle .
Comme le ellL les figures 2 et 3, l ' échangeur 104 ~ d un disriue 1 en matière céramique 3 0 alvéolaire monté à l ' intérieur de la j ante d ' acier 2 avec interposition d'un dispositif de serrage radial 3 ui sera décrit plus loin. Le dispositif de serrage radial 3 place la matière céramique alvéolaire sous une - précontrainte de compression radiale rui est très 35 favorable pour la résistance r ~-An;rll1P de la céramique en service. En même temps, le dispositi~ de serrage radial 3 assure entre le disque 1 et la j ante 2 une WO95131683 21 ~0~79 E~l/r~ 7 liaison par adhérence pour la rotation autour de l ~ axe du disque. La jante 2, entraînée en rotation grâce à la denture périphérique extérieure 4, entraîne à son tour le disque l en ffltation grâce à l~effet d~adhérence

5 assuré par ~e dispositif de serrs.ge 3. Le disque céramique rotatif 1 possede de très nombreuses alvéoles traversantes parallèles à son axe, a la maniere d' un nid d ' abeilles . Le disque 1 est intercalé
transvers~l t dans deux trajets jll~rt~rosPC . un 10 trajet d'admission A défini par deux condults alignés fixes 6 et 7 situés de part et d'autre du disque 1, et un trajet d~érh~,F E. Les conduits 6 et 7, qui sont représentés de manière sr~ t iriue à la f igure 2, ont la forme d'un secteur d'environ 120 sur les faces 15 planes du disque l. Le trajet d'Pr~Fr - E occupe le reste de la surface du disque, à savoir un secteur de 240O environ.
Chaque conduit 6, 7 (figure 2) a ainsi deux bras radiaux 8, 8a reliés l'un à l'autre par un arc 20 radialement extérieur 9 et un racc~,Ld_~L 11 proche de l ' axe de rotation 12 du disque .
Pour éviter la déperdition d ~ air d' admission comprimé, il est ~qq~nti,ol d'assurer l'~t~nr~;té entre les faces planes du disque 1 (figure 2) et les extrémités ~nnlll~;res des conduits d'admission 6 et 7 qui sont adj acentes au disque 1. A cet ef f et, le conduit amont 6 comporte à son extrémité tournée vers le disque 1, un anneau de friction 13. De même, comme le montre la figure 3, un anneau de friction 14 est prévu contre le disque 1 à l ' extrémité du conduit d~ ~i.qq;nn aval 7.
Le disque 1 est monté dans un logement 17 ( f igure 3) du bâti 26 de la turbine. Le trajet d'~ qsir~n amont, y compris le canal amont 6, est déf ini par un couvercle 16 (figure 3) qui ferme le logement 17. Le couvercle 16 a une f orme générale circulaire enveloppant la j ante 2 du disque 1. Dans le couvercle Wo 95/31683 2 1 9 ~ 4 7 ~ r~
16, l'e3pace situé autour du conduit 6 et de l~anneau de friction 13 constitue le conduit d'échd~ aval.
Le disque 1 comporte au centre de la zone alvéolée 18, une zone non alvéolée 19 traversée par un alésage 5 axial ou trou central 21. Un tirant 22 est monté selon l ' axe 12 du disque 1 dans 1 ' alésage axial 21. Le diamètre du tirant 22 est inférieur à celui du trou central 21 de manière à ménager entre eux un interstice Ann~ ;re 23 (figure 4). Le guidage en rotation du 10 disque 1 est assuré par exemple par des galets coopérant avec la j ante 2 de part et d ' autre de la denture 3 de manière à --;nt~n;r la ~ l;té entre le disque 1 et le tirant 22.
Le tirant 22 comporte à une extrémité un filetage 15 24 vissé dans le bâti 26 de la turbine. A son autre extrémité 28, également filetée, le tirant 22 traverse un renfort central 27 du couvercle 16 et coopére avec deux écrous de blocage 29 qui 8 ' appuient sur le renfort 27 par l'int~ ;re de rondelles Belleville 31. Le 20 tirant 22 a pour fonction d' Q-h.~r le couvercle 16 de se gonfler dans le sens qui l ' écarterait du disque sous l'effet de la pression du gaz d'~ qsinn. Les rondelles Belleville 31 ont pour fonction de -^;ntPn;r sur le couvercle 16 une force d' appui sensiblement 2s congtante i nr1~rl~n~' des variations de longueur du tirant 22 en fonction de sa température.
Le trou central 21 est situé en-dehors des conduits d' A~' qRion 6 et 7 et des anneaux de friction 13 et 14 .
(m~rpn~l~nt, il est prévu à travers le renfort 27 un 30 canal 32 faisant ;quer le trajet d~r~miRsinn A, côté amont du disque 1, avec le trou central 21, via un intervalle ~nnl1l ~; re 33 entre le tirant 22 et un alésage 34 d'une bague 35 rapportée dans le renfort 27.
L ' alésage 34 est en communication étanche avec le trou 35 central 21 du disque l grâce à un soufflet '~ll;que 36 disposé autour du tirant 22 entre la bague 35 et le disque 1. Un joint d'~t~n~-h6~;té 37 disposé autour du WO 9~ir31683 2 1 q 3 4 7 9 r~llr~ ?
tirant 22 emF~che llair d'admiseion de fuire vers l ~ extérieur du couvercle 16 . I,e soufflet 36 e6t porté
par la bague fixe 35 et s~appuie par un patin 40 de manière r~l i R~.nte contre la face latérale du disque 5 autour du trou 21.
A l'autre extrémité du tirant 22, un soufflet 38 est disposé autour du tirant 22 entre le disque 1 et le bâti 26 pour, de ce c8té-ci egalement du disque, isoler du trajet d'é~happement l'espace entourant dirert~ -10 le tirant 22. De même, le soufflet 38 est porté par unebague 35a, fixee cette fois au bâti 26, et s'appuie de maniere étanche mais ~l;csAnte contre l'autre face latérale du disque 1 au moyen d'un patin ~nnl-lA;re 40a.
nr~nt, un orifice de fuite 39 est ménagé au 15 voisinage de l ' extrémité f iletée 24 du tirant 22 entre l'espace entourant direct~ --t le tirant et l'espace d'Prh~rE . On etablit ainsi entre le trajet d'~m;R.'~inn A côte amont et la fuite 39, donc tout le long du tirant 22, une circ~ t;nn d'air d'admission 20 non encore r~rh~l1ffe, donc relativement ~rais (200C
environ). Ceci evite que le tirant subisse des variations de lo~gueur d' origine thermique excessives .
On va --;nt~n:~nt decrire en reference a la figure 5 la structure du conduit d' l~m;~inn amont 6 et de 25 l'anneau de fr;rt;nn 13.
L'anneau de friction est réalisé en métal a faible coefficient de dilatation et comporte sur sa face en contact avec le disr1ue 1 un dépôt 42 d'un materiau de friction, par exemple a base d~ oxyde de ~ickel et de 30 fluorure de calcium. La surface d'appui du dépôt 42 contre le disque est rodée.
Sur sa _ace opposée au dépôt 42, l ' anneau de friction 13 presente une rainure 43 recevant une bague 44 realisee en caoutchouc ~; l; Cnn~ resistant aux 35 températures elevees telles riue 260OC et ayant des proprietes d' Ptz~nrhP; te . La bague 44 s ' appuie librement contre le fond de la rainure 43, avec et~nrhP; tP.
_ _ _ _ , . .... _ _ _ _ . _ .. ..

Wo 95/31683 2 ~ 9 0 4 7 9 r~llr~s~ 7 Du c8té opposé .à 1~ anneau de friction 13, la bague 44 est reçue dans une gorge 46 formée à l'extrémité du conduit 6 ,~LU~r~ ~ dit tournée vers le disque 1. Il y a entre le fond de la gorge 46 et la bague 44 un 5 ressort de précûntrainte 47 qui est représenté
schématiquement du type hélicoïdal, mais qui en pratique peut plus ~ - ' t consister en une rondelle ondulée unique pour tout le pourtour du conduit 6. En outre, la largeur h de la bague 44 est 10 inférieure à celle H de la gorge 46. En service, la bague 44 a une face intérieure 4~3 exposée à la pression relativement élevée de l'air d'admission et une surface extérieure 49 exposée à la pression plus faible des gaz d'éch~u. t. Ainsi, la bague 44, moyennant une 15 certaine extension élastique de son périmètre, est plaquée d'une manière étanche contre la face extérieure 51 de la gorge 46. En outre, grâce à la différence entre les largeurs H et h, il s ' établit une communication 52 entre le trajet d'admission A amont et 20 une chambre 53 définie entre le fond de la gorge 46 et la f ace tournée vers lui de la bague 44 . Cette chambre est donc soumise à la pression du gaz d ' admission, laquelle pousse la bague 44, à la manière d'un piston ~nmllA;~e, contre l'anneau de friction 13 avec une 25 force qui est sensiblement proportinnn~lle à la pression d' A~m; CSi~m dans le trajet A. Ainsi, plus cette pression est élevée, plus le risque de fuite est sérieux, et plus, gr~ce à l'invention, l'appui de l~anneau de friction 13 contre le disque 1 s~effectue 30 avec une force importante.
Les moyens assurant le guidage du disque 1, qui agissent sur la j ante 2, par exemple au moyen de galets non représentés, permettent au disque 1 de se positionner librement dans le sens axial. La pression 35 excercée par 1 ' anneau de friction 13 contre le disque 1 pousse le disque 1 en appui avec la même force contre 1~ anneau de friction 14 . Ainsi, même du c8té aval de wo 9~/31683 21 (~ O 4 7 9 P l~r~ c ~ 7 1~ admission, 1~ anneau de ~rlction 14 est appliqué
contre le disque avec une force proportionnelle a la pre6sion d'~l~ qq;nn. Ceci est tres av~nta~ r car obtenu sans avoir a faire intervenir le gaz d~admission 5 du côté aval de l'~rhAn~e~-r, ce qui serait difficile compte-tenu de la forte température du gaz d~ T; c8inn du côté aval.
Comme le montre la figure 4, du côté aval, l'anneau de friction 14 est relié au conduit 7 lJL~J~JL~ ~ dit 10 par une ~ e 56 qui est déformable avec une subst~nt; ~ résistance élastique a la compression dans le sens de 1 ' axe 12 du disque . La membrane 56 est destinée a permettre a 1 ' anneau de friction 14 de s ' appliquer contre le disque 1 en rattrapant les 15 tolérences, notamment angulaires, de fabrication et de fonct; ,--- . La membrane 56 est protegée de la chaleur des gaz d'admission rchauffés par une jupe 57 qui est soudée a 1 ' anneau de f riction 14 et s ' étend a partir de celui- ci en direction opposée au disque 1 de 20 ~aniere a former un bol-rl; Pr th~rm; ~
Comme représenté a la f igure 2, 1 ' anneau de friction 13 présente dans la région du ra.~ L~' 11, c ~ est a dire au voisinage de 1 ' axe central 12, une f ente 5 8 qui a pour but de permettre a 1 ' anneau 13 de 25 s ' appuyer corrert sur toute sa longueur contre le disque 1 meme lorsque des contraintes d ' origine thf~rmi cr-.o tendent ~ le ~ r.
En particulier, si l'on suppose que le disque 1 est entraCné en rotation dans le sens de la fleche F a la 3 0 f igure 2, on comprend que le bras radial 8 du conduit 6 et de 1 ' anneau 13, qui voit arriver la cérami~aue fortement chauffée par tout son trajet a travers les gaz d ' ~h~rP t, est a une température bien plus élevée que le bras radial 8a qui voit passer la 35 céramique venant d'être refroidie au maximum apres avoir traversé completement le trajet d'a~ qQinn A.
Cette dif f érence de température entre les deux bras ~ Wo95131683 2 l 90479 r~llr~

radiaux 8 et 8a, ainsi que les gradients de temperature correspondants dans l ' arc 9 et le raccordement 11, tendent à distordre l ' anneau de friction 13 et à
l 'empêcher de s 'appliquer correctement en tous points 5 contre le disque 1.
I1 a été trouvé selon l ' invention que la fente 58, bien que créant une fuite locale, résolvait largement ce problème car elle permettait à l ' anneau 13 de s ' appuyer correctement en tout point contre le disque 1 10 quel que soit le régime de fonctinnn ~ de la turbine .
De manière non représentée, une ente analogue est prévue, pour des raisons analogues, dans l ' anneau de friction 14.
lS Comme le montre la f igure 6, il est avantageux que la fente 58 ait un profil oblique, pour -_ Pr la longueur du trajet de fuite, ou un profil en zig-zag (figure 7) pour créer en outre un effet de labyrinthe.
On va ~-;ntPn~nt décrire le dispositif de serrage 20 3.
La périphérie de la céramique du disque est parfaitement lisse et cylindrique, sans aucun usinage.
Cette périphérie est entourée par un revêtement 61 en matière rPfr~ct~;7-e déformable telle que de l'amiante.
25 Le revêtement 61 est lui-même cerclé par un collier métallique mince 62. Il y a entre le collier 62 et la j ante d' acier 2 un grand nombre de ressorts 63 travaillant en ~J.~I~-Lession radiale. On peut par exemple répartir les ressorts radiaux 63 par groupes de trois 30 ressorts 63 situés dans un même plan axial, comme représenté à la f igure 8 . De tels groupes de ressorts 63 sont répartis tout autour de la périphérie du disque 1, comme représenté à la figure 10. ~es ressorts radiaux 63 assurent dans le disque 1 une précontrainte 35 de compression radiale. Pour éviter que les spires des ressorts radiaux 63 adjacents dans une même rangée axiale s ' interpénètrent, on peut choisir pour le W095131683 - 12 ~ rh~5~
ressort central un sens d~ enroulement contraire de celui des deux ressorts d'extrémité. Dans ce cas, les ressorts radiaux 63 d' une même rangée peuvent être montés au contact les uns des autres et cnntr; h~ r 5 mutuellement~a leur positinnn et leur guidage.
En outre, le disque 1 est traversé par un ou plusieurs conduits radiaux 41 rlui l~hn~lrhf~nt à une extrémité dans le trou central 21 du disque 1 (figures 3 et 4) et à l'autre extrémit~ (figures 3 et 9) dans 10 1 ' espace réservé au dispositif 3 de serrage périphérique du disque, entre le disrlue 1 et la j ante 2. On amène ainsi contre la périphérie de disque 1 la pression d' ;l~mi R~inr de facon que celle-ci ajoute à la contrainte radiale de compression du disr~ue 1 par les 15 ressorts radiaux 63 une contrainte proport i nnn~l 1 e à la pression des gaz d' a ' R13i nn et donc proport i nnn~l 1 e à
la charge de la turbine.
Pour retenir le gaz d' ~` RSi n n comprimé à la périphérie du disque sans que le gaz puisse fuir, la 20 jante 2 et la périphérie du disque 1 forment entre elles une chambre ~nn11l~;re 64 r~ui est fermée le long de ses bords périphérirlues par des flasques 66, 67 dirigés radialement vers 1 ' intérieur et appartenant à
la jante 2. Le flasque 66 est réalisé d'une seule pi~ce 25 avec la j ante 2, tandis que 1~ autre 67 est une pièce rapportée pour permettre le montage. Il y a un dispositif d' ét~nrh~; té 68 entre chaque flasque 66 ou 67 et le disque 1.
Chaque dispositif d' ~t~nrh,5; té 68 comprend une 3 0 bague de pression 69 . Les deux bagues de pression 69 sont sollicitées 1 ' une à 1 ' écart de 1 ' autre par des ressorts axiaux 71 répartis dans la chambre périphérirlue 64. Comme le montre la firure 10, il y a par exemple alternativement le long de la périphérie du 35 disque 1 un ~roupe de trois ressorts radiaux 63 et un ressort axial 71. Il n~y a pratirluement pas de jeu cirrnnf~r~nt~ P1 entre les ressorts radiaux et les ~ Wo95/31683 2 1 ~ ~ 4 ~ 9 r~llrl~s~lG--~7 ressorts axiaux (figure 11) . Ainsi, les ressorts axiaux guident les ressorts radiaux et vice-versa. Chaque bague de pression 69 présente du côté opposé à l ' autre bague 69 une surface conique concave 72 située en regard d' une surface conique convexe 73 d' une bague support métallique 74 (voir f igure 12 ) appartenant à
une garniture d' angle 75 . Sous la poussée des ressorts axiaux 71, les surf aces coniques 72 et 73, f ormant rampes, s ' appuient l ' une sur l ' autre par 1 ' intermédiaire de billes 76, ce qui comprime radialement la bague support 74 contre la pourtour du disque 1 et la pousse ~ contre le flasque 66 ou 67 adj acent . La bague support 74 s ' appuie sur le revêtement 61 en amiante et sur le flasque 66 ou 67 par l'intermédiaire d'éléments d'~tAnrh~ité souples allt une tresse d' étAnrh~; té 77 montée dans l'angle formé par le revêtement 61 et le flasque, ain6i que deux tresses d' étanchéité ~ ; reS A~nRR~c contre la tresse 77, l ' une 78 appuyée contre le revêtement 61 l'autre 79 contre le flasque 66 ou 67.
Un complément d' é~AnrhP; té est assuré par une tresse 81 interposée entre chaque flasque 66 ou 67 et la face radiale corre~ du disque 1 au voisinage de sa périphérie. l:Jn revêtement Annlll i~; re en amiante 82 est fixé contre les faces radiales du disque 1, là où
s ' appuient les tresses 81.
En fr~nrt; r,nn- , la chambre 64 est soumise a la pression d' admission, ce qui ~rlll; l ;hre les contraintes d'éclatement du disque 1 sous l'effet de la pression d'admission régnant dans les alvéoles. En même temps, les ressorts radiaux 63 transmettent par friction le couple de rotation de la j ante 2, elle-même entraînée par la denture 4. Ce couple de rotation est susceptible - d' engendrer des contraintes néfastes dans la céramique 35 du disque, en particulier des contraintes de r; R~; 1 l ' ', que la céramique supporte très mal . Mais les ressorts radiaux 63, outre leur fonction de Wo 95/31683 2 i 9 0 4 7 9 F~ 7 tr~n---, c~c;on de couple, assurent dans la ceramique une importante précontrainte de compression radiale, grâce à laquelle la ceramique est partout en ~ ssion, même là où les autres efforts mécaniques s'exerçant sur 5 elle tendent à faire apparaître d~ autres modes de contrainte, beaucoup plus dll~ Le~ pour elle.
Les tresses 77 à 79, 81 sont par exemple réalisées à partir de f ibres d' amiante graphitée armées de fibres en Inconel souple.
Grâce aux rampes obliques 72, 73, l ' appui d~ét~n~hP;té est à la fois axial et radial. I,es rampes obliques 72, 73 et les billes 76 permettant un libre auto-poSit;.,nn en fonction des différences de .1; 1 A t A t; f~n thermique .
On peut également envisager pour chaque dispositif d~étanchéité la mise en oeuvre d'une bague unique se substituant à la bague de pression 69 et à la bague support 74. Il n'est plus alors n~c~s~A;re de prévoir des rampes a billes . Dans cette conf iguration, les tresses sont de préférence précomprimées pour ~ c~r à l'avance la rl;lAtAtion de la bague unique par rapport à la céramique du disque.
Bien sûr, l ' invention n' est pas limitée aux exemples qui viennent d' être décrits et de '-Aj 'a peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l~invention. Ainsi, le nombre de ressorts radiaux et axiaux disposés à la périphérie du disque de céramique n~est pas limité par l'invention.
Il en est de même pour le nombre de tresses mises en oeuvre pour l~t~n~ ;té latérale de la chambre périphérique. Par ailleurs, on peut envisager une grande diversité de types de matériau mis en oeuvre pour la r~Al; ~ation des ressorts, des bagues et des tresses .
~es moyens pour soumettre l ' anneau de friction à la poussée des gaz d' A~-; CCi on peuvent également être utilis~s avec un conduit d' admission entourant l ' axe du WO 9S/31683 2 l 9 0 4 7 ~ P~l/rl~

disque et le tiraIlt comme décrit dans le FR-A-2 207 267. Il en va de même en ce qui concerne la particularit~ ~lon laquelle les 6nneau7~ l~ont fen~u:.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Echangeur thermique rotatif (1) entre les gaz d'admission (A) et les gaz d'échappement (E) dans une turbine a gaz, comprenant un disque en matière céramique alvéolaire (1) entouré par une jante (2) munie de moyens d'entraînement en rotation (4), et des ressorts radiaux (63) disposés entre une paroi intérieure de la jante (4) et une surface périphérique du disque de céramique (1), caractérisé en ce que le disque (1) et la jante (4) définissent entre eux une chambre annulaire sensiblement étanche (64) communiquant avec le trajet d'admission (A).

2. Echangeur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts radiaux (63 ) sont disposés autour du centre du disque en céramique (1) suivant plusieurs rangées parallèles à l'axe de rotation.

3. Echangeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts (63) comprimés radialement alternent, le long de la périphérie du disque (1), avec des ressorts (71) comprimés axialement entre deux dispositifs d'étanchéité (68) adjacents chacun à l'un des bords périphériques de la chambre annulaire.

4. Echangeur selon la revendication 3, caractérisé
en ce que les ressorts comprimés radialement (63) sont montés sensiblement sans jeu entre les ressorts comprimés axialement (71), et inversement.

5. Echangeur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque dispositif d'étanchéité
comprend une garniture d'angle (74, 77 à 79) appuyée à
la fois contre la périphérie du disque (1) et contre un flasque (66, 67) solidaire de la jante (2), et en ce que les ressorts comprimés axialement s'appuient sur les garnitures d'angle par l'intermédiaire de moyens d'appui à rampes obliques (72, 73, 76) qui transforment la force axiale du ressort (71) en une force ayant une composante axiale et une composante dirigée radialement vers l'intérieur.

6. Echangeur selon la revendication 5, caractérisé
en ce que chaque moyen à rampe comprend deux faces coniques (72, 73) en regard l'une de l'autre, et des billes (76) interposées entre elles.

7. Echangeur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque garniture d'angle comprend une bague support (74) appuyée contre la périphérie du disque (1) et contre le flasque (66, 67) par l'intermédiaire d'au moins une garniture d'étanchéité
souple (77, 78, 79) qui est positionnée par la bague support (74).

8. Echangeur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre annulaire (64) communique avec le trajet d'admission (A) par des conduits (41) ménagés dans le disque en céramique (1) et reliant la chambre annulaire (64) avec un trou central (21) du disque.

9. Echangeur selon la revendication 8, caractérisé
en ce que le trou central (21) débouche à travers au moins une face du disque (1) en dehors d'anneaux de friction (13, 14) délimitant le trajet d'admission, et en ce que des moyens sensiblement étanches font comuniquer le trou central (21) avec le trajet d'admission.

10. Echangeur selon la revendication 9, caractérisé
par au moins un soufflet d'étanchéité (36, 38), appuyé
de manière glissante contre le disque autour de l'une au moins des extrémités du trou central (21) du disque (1), le soufflet étant porté par une pièce fixe (34, 39).

11. Echangeur selon la revendication 9, caractérisé
en ce qu'un soufflet d'étanchéité (36) est monté entre le disque (1) autour du trou central (21) et des moyens fixes (27) formant raccord adducteur de la pression d'admission dans le trou central, le soufflet étant appuyé avec liberté de rotation relative contre le disque.

12. Echangeur selon la revendication 9, caractérisé
en ce qu'à l'intérieur du trou central (21) est logé un tirant métallique (22) reliant un couvercle extérieur (16) de la turbine situé du côté d'un conduit d'admission amont (6) à un bâti intérieur fixe (26) situé de l'autre côté du disque (1), et en ce qu'un soufflet d'étanchéité est prévu autour du tirant (22) de chaque côté du trou (21), l'un des soufflets (36) communiquant de manière étanche avec l'intérieur du conduit d'admission d'air amont (6).

13. Echangeur selon la revendication 12, caractérisé par un moyen (29, 31) appuyé au moins indirectement sur le tirant (22) pour solliciter élastiquement vers le bâti intérieur fixe (26) une région (27) du couvercle (16) adjacente au tirant (22).

14. Turbine à gaz comprenant au moins un échangeur thermique selon l'une des revendications 1 à 13.