Installation de turbine à gaz. ].'invention a pour objet une installation de turbine à. gaz du type comprenant un com presseur d'air, au moins une chambre de combustion et une turbine à gaz comportant un rotor portant des aubes, ledit rotor étant disposé pour tourner à l'intérieur d'une enve loppe et pour être actionné par des gaz de combustion dirigés contre ces aubes à partir (le ladite chambre de combustion à laquelle de l'air est fourni par ledit compresseur d'air.
Elle a pour but de fournir des moyens efficaces pour refroidir le rotor et. particu lièrement. les pieds des aubes que porte ce rotor, sans pertes d'énergie exagérées.
L'installation, objet de l'invention, est- ca ractérisée par ait moins un ajutage disposé pour fournir un jet d'air de refroidissement d'au moins un côté du rotor, entre celui-ci et l'enveloppe, aux pieds des aubes de ce rotor, par des moyens disposés pour prélever de l'air en au moins un point situé entre l'entrée du compresseur et un point d'introduction du combustible dans la chambre de combus tion, et par au moins un conduit disposé pour conduire de l'air ainsi prélevé audit. ajutage.
Les détails de construction de la turbine à gaz que comprend l'installation, objet de l'invention, peuvent varier de façon considé rable selon le genre de cette installation et selon d'autres considérations.
L'installation peut, en particulier, com prendre plusieurs chambres de combustion, s'étendant chacune entre un compresseur et une turbine dont les rotors sont montés sur des extrémités opposées d'un même arbre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instal lation de turbine à gaz selon l'invention.
La fi--. 1 en est une élévation en coupe partielle.
La fig. 2 est une élévation en coupe par tielle et à plus grande échelle du rotor de la turbine et des organes voisins.
L'installation représentée au dessin com prend une enveloppe 10, de forme générale tronconique, à l'extrémité évasée de laquelle est fixée la partie arrière 1l de l'enveloppe d'un compresseur d'air centrifuge 12.
La paroi frontale de l'enveloppe de ce compresseur se termine par un anneau cylin drique 13, au travers duquel se fait. l'admis sion d'air, et supportant un palier 15 par ]'intermédiaire de rayons 14. Ce palier est. prévu pour recevoir l'extrémité avant d'un arbre 16, dont l'extrémité arrière est suppor tée par un palier arrière 17, monté à l'extré mité étroite de l'enveloppe tronconique 10. L'extrémité avant de l'arbre 16 porte le rotor 12 du compresseur, et. un rotor de turbine 18 est fixé à l'extrémité arrière de ce même arbre. Le bord périphérique de ce rotor 18 porte des aubes de turbine 19.
La partie avant 21 de L'enveloppe de la turbine est fixée à l'arrière de l'enveloppe tronconique 10, tandis qu'un disque bombé 22, également supporté par cette enveloppe, porte Lin anneau injecteur 23 disposé en regard des aubes de la turbine. Cet anneau injecteur 23 comprend des aubes directrices fixes 24, ser vant à diriger les gaz de combustion contre les aubes 19 du rotor de la turbine.
Un espace annulaire constituant un diffu seur 25 est ménagé à la périphérie de l'en veloppe 11 du compresseur. Cet espace pré sente des ouvertures dans sa paroi arrière et un jeu de chambres de combustion 26 est dis posé entre ces ouvertures et des ouvertures correspondantes de la paroi avant de l'anneau injecteur 23. Les axes de ces chambres de combustion se trouvent sur la surface d'un cône de même axe que l'arbre 16.
Un jeu d'ouvertures 27, ménagées dans la paroi périphérique intérieure du diffuseur, communique avec un espace annulaire 28, mé nage dans la paroi arrière de l'enveloppe 11 du compresseur: Un jeu de conduits 29, au nombre de 10 ou plais, s'étend, à -partir de l'espace annulaire 28, vers l'arrière de l'ins tallation. Ces conduits communiquent avec un espace annulaire 30, ménagé entre la partie périphérique extérieure de la paroi avant de l'enveloppe 21 de la turbine, et la paroi cir culaire intérieure de l'anneau injecteur 23, et sont destinés à conduire de l'air de refroi dissement.
Les conduits 29 débouchent à, proximité de la partie périphérique du rotor 18 de la tur bine, dans laquelle les pieds des aubes 19 sont fixés.
Une fente annulaire 31 est ménagée dans la paroi arrière de l'espace annulaire 30 et constitue un jet annulaire faisant face à la partie périphérique du rotor 18. La. forme de ce jet, ses dimensions, les conduits au travers desquels il est, alimenté en air de refroidisse ment et le point auquel cet air est prélevé sont tels que, durant le fonctionnement, de l'air de refroidissement est envoyé à grande vitesse contre la partie périphérique du rotor de la turbine, à travers la fente annulaire 31.
Selon une variante, les conduits 29 peu vent également communiquer chacun avec une buse séparée, disposée dans la paroi avant de l'enveloppe de la turbine, pour diriger de l'air de refroidissement contre la partie périphéri que du rotor de cette turbine.
Dans tous les cas, la vitesse de l'air en voyé contre la périphérie du rotor est de pré férence telle, que cet air frotte violemment contre la, surface de ce rotor et tend ainsi à y empêcher la formation d'une couche d'air isolante au point de vue thermique.
De l'air de refroidissement est également. fourni par un conduit 32 à. un espace compris entre une paroi arrière 33 de l'enveloppe de la turbine et le rotor 1.8 de celle-ci, en un point voisin de l'axe de ce rotor. Cet. air est fourni à partir du même point 28 que l'air de refroidissement qui vient frapper la partie périphérique du rotor, et il sert à empêcher les gaz chauds de pénétrer, le long de la péri phérie du rotor 18, dans l'espace compris entre ce rotor et la paroi 33. De tels gaz chauds auraient tendance à. endommager la matière constituant le rotor.
De l'air de refroidissement. additionnel est également fourni à. une enveloppe intérieure 20 entourant le palier arrière 17, et à des con duits 34 ménagés dans ce palier. De l'air s'écoule à partir des conduits 3.1 et à travers des ouvertures 35 dans l'espace séparant. la paroi avant 21 de l'enveloppe de la turbine et le rotor 18 de celle-ci, de façon à s'écouler ra- dialement vers l'extérieur et à contribuer au refroidissement du rotor, après avoir refroidi le palier 1.7.
Cet air additionnel est amené aux conduits 34 à partir d'un point 39 de l'espace annulaire dans lequel l'air pénètre à sa: sortie du rotor du compresseur, en passant par un dispositif réfrigérant 38, disposé au voi sinage de l'admission d'air du compresseur, et par un conduit. 36 traversant un filtre à air 37. Au point. 39, la, pression de l'air est plus grande que celle des gaz dans la turbine.
Cet, air additionnel a également tendance à empêcher les gaz de la turbine de s'intro duire dans l'espace compris entre le disque du rotor de la turbine et son enveloppe 21.
Tous les jets d'air de refroidissement peu vent être alimentés en air au travers d'un filtre ou de plusieurs filtres. Dans la plupart des cas, cela. n'est cependant pas nécessaire, sauf pour le refroidissement du palier arrière 17 de l'arbre 16. L'air de refroidissement du ro tor de la turbine s'écoule vers l'extérieur de celui-ci, jusqu'à ce qu'il rencontre le courant clé gaz chauds parvenant à grande vitesse aux aubes 19, et est entraîné au travers des aubes par ce courant. Ainsi, le refroidissement du rotor est efficace au moins jusqu'au point où l'air de refroidissement rencontre les gaz chauds.
Le palier 17 est, en outre, refroidi par de l'huile qui lui est fournie à partir d'un réser voir -10 et à travers des conduits 41; le cou rant d'huile parcourt une chambre de refroi dissement annulaire 42 qui entoure le palier.
Dans l'installation décrite, de l'air de re l'roidissement vient frapper un seul des côtés de la partie périphérique du rotor de la tur bine, ce rotor ne comprenant qu'un seul étage, c'est-à-dire une seule roue. Un tel refroidisse ment, peut également être appliqué à un ou à plusieurs étages d'une turbine à gaz com prenant plusieurs étages. On peut également diriger de l'air de refroidissement sur les deux faces de la partie périphérique d'une ou de plusieurs roues du rotor.
Dans l'installation décrite, la partie péri phérique du rotor et les pieds des aubes sont. efficacement refroidis par au moins un jet d'air. Ce jet tend à former une couche annu laire d'air de refroidissement entre la partie du rotor dans laquelle les pieds des aubes sont montés et la partie adjacente de l'enveloppe, et cette couche a tendance à empêcher les gaz chauds de s'écouler radialement vers l'inté rieur, le long de la face du rotor. Un ou plu sieurs jets d'air peuvent également, si on le désire, être disposés de faon à. diriger de l'air vers l'extérieur du rotor et à empêcher plus efficacement encore toute fuite de gaz chauds vers ]'intérieur du rotor de la turbine.
Cette particularité permet de laisser sub sister des jeux plus considérables entre le rotor et l'enveloppe de la turbine. Jusqu'ici, ces jeux étaient maintenus le plus faibles possible pour réduire les pertes de gaz chauds, ce qui néces sitait une grande exactitude dans la fabrica tion de l'enveloppe et du rotor. Le nombre de jets d'air de refroidisse ment peut être modifié conformément au dia mètre du rotor et à d'autres considérations. Dans la plupart des cas, il est préférable de prévoir au moins dix jets, chacun de ceux-ci étant alimenté .à partir d'un point différent. de la périphérie du compresseur, ou un jet annulaire continu alimenté par au moins dix conduits séparés, disposés le long de la péri phérie de ce jet annulaire.
On obtient ainsi une répartition égale de l'air de refroidisse ment et une température uniforme de la par tie périphérique du rotor et de l'enveloppe.
Les conduits servant à diriger l'air de refroidissement vers les jets ou vers les aju- tages peuvent être constitués par des tubes distincts fixés, par exemple, à l'enveloppe de la turbine ou à l'ensemble des chambres de combustion. Ils peuvent. également être cons titués par des passages ménagés dans des organes de la partie non rotative de la tur bine.
Ces passages ou ces tubes peuvent être pourvus d'ailettes de refroidissement ou de dispositifs analogues, destinés à contribuer au refroidissement de l'air qui parcourt ces conduits.