Turbomachines montées sur palier à gaz

Description

[0001] La présente invention concerne un perfectionnement aux turbomachines montées sur palier à gaz.

[0002] Il existe de nombreux types de turbomachines montées sur palier à gaz, ces turbomachines pouvant être mono- ou multi-cellulaires. A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 1 une turbomachine comprenant trois rotors ou roues susceptible d'être utilisée dans les systèmes de conditionnement d'air pour avions.

[0003] Cette turbomachine comporte essentiellement une roue de ventilateur 1 constituée par une roue axiale comprenant un moyeu 1A se prolongeant par des aubages 1B ménageant entre eux des canaux au travers desquels peut s'écouler le fluide, à savoir l'air. Le chemin d'écoulement du fluide est représenté par les flèches f sur la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté, la roue axiale 1 est montée à l'extrémité d'un arbre creux 2. De manière plus spécifique, la roue axiale 1 est montée sur un tirant 3 et est solidarisée avec l'arbre 2 par l'intermédiaire d'un système d'écrou 4. La partie ventilateur de la turbomachine comporte de plus un distributeur d'air 5 amenant l'air extérieur vers les aubages 1B de la roue axiale 1. D'autre part, l'arbre 2 est monté à l'intérieur d'un stator 6 avec interposition de moyens de sustentation constitués par des paliers à gaz 7,8. Dans le cas de la turbomachine représentée sur la figure 1, une roue de compresseur 9 constituée par une roue radiale centrifuge est fixée sur l'arbre 2. De préférence, pour des questions de montage, l'arbre 2 est constitué d'une première partie 2A dans laquelle vient s'insérer une seconde partie 2B. La roue 9 est maintenue en butée entre un épaulement prévu sur l'arbre 2B et l'extrémité de la partie 2A. D'autre part, de manière connue, un distributeur 10' amène l'air vers la roue 9 qui après compression, est diffusé dans les volutes 10 d'où il s'échappe comme représenté par les flèches f1. De plus, la turbomachine de la figure 1 comporte une roue de turbine 11 constituée par une roue radiale centrifuge, cette roue 11 est fixée à l'extrémité de la partie 2B de l'arbre 2 opposée à la partie supportant la roue 9. Les deux parties 2A et 2B de l'arbre sont maintenues en position par l'intermédiaire du tirant 3. La roue 11 de turbine est alimentée en air par un distributeur 12 et l'air détendu est évacué par le diffuseur 13. Le chemin du fluide est dans ce cas représenté par les flèches f2.

[0004] Dans le mode de réalisation représenté, les paliers à gaz 7 et 8 sont positionnés respectivement entre la roue de ventilateur 1 et la roue de compresseur 9 et entre la roue de compresseur 9 et la roue de turbine 11 de manière à compenser la poussée radiale s'exerçant sur l'arbre lors de la rotation des roues. D'autre part, pour compenser la poussée axiale, on prévoit une butée axiale 15. Cette butée est constituée par un disque maintenu entre deux parois. Pour refroidir cette butée, elle est de préférence positionnée près de la roue de turbine 11, et une alimentation en fluide est réalisée à partir de volutes 14 reprenant l'air détendu. D'autre part, pour réaliser l'alimentation en gaz des paliers à gaz, la turbomachine comporte des canalisations 16 et 17 permettant la circulation du gaz entre l'enveloppe du stator et l'arbre creux 2 ainsi qu'à l'intérieur de l'arbre comme représenté par les flèches f3.

[0005] Dans les turbomachines du type ci-dessus, il est important pour obtenir un bon fonctionnement des paliers à gaz 7,8 positionnés respectivement entre la roue de ventilateur 1 et la roue de compresseur 9 et entre la roue de compresseur 9 et la roue de turbine 11, que le mobile soit le plus léger et le plus court possible afin d'obtenir la fréquence propre la plus élevée possible. Or dans la turbomachine décrite ci-dessus, la butée est une pièce indépendante fixée sur l'arbre 2 qui ne permet pas d'obtenir un ensemble le plus court possible.

[0006] D'autre part, pour des questions de refroidissement, la butée est de préférence positionnée près de la roue de turbine ce qui charge plus le palier positionné entre la roue de compresseur et la roue de turbine. Ceci peut conduire à un mauvais fonctionnement de l'ensemble.

[0007] Une turbomachine du type est décrite dans le document US-A-4503.683. Dans ce cas, la roue axiale constitue une roue médiane, toutefois, les butées sont positionnées comme mentionnées ci-dessus, avec les défauts déjà décrits.

[0008] La présente invention a donc pour but un nouveau positionnement de la butée qui permet de remédier à ces inconvénients.

[0009] En conséquence la présente invention a pour objet une turbomachine montée sur au moins un palier à gaz, ladite turbomachine comprenant au moins une roue de turbine, une roue de compresseur et une roue de ventilateur constituée par une roue axiale, la roue axiale constituant une roue médiane caractérisée en ce que le moyeu de la roue axiale est utilisé pour réaliser une butée axiale intégrée.

[0010] Cette caractéristique donne un meilleur équilibrage de l'ensemble entraînant un comportement dynamique plus stable avec des vitesses plus élevées.

[0011] Selon un mode de réalisation préférentiel, la butée est constituée par au moins deux patins articulés positionnés de chaque côté du moyeu de la roue.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description de divers modes de réalisation, faite ci-après , avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels :

• la figure 1, déjà décrite, est une vue schématique en coupe d'une turbomachine à trois rotors conforme à l'art antérieur ;
• la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une turbomachine à trois rotors conforme à la présente invention.

[0013] Pour simplifier la description, dans les figures les mêmes éléments portent les mêmes références.

[0014] On décrira, avec référence à la figure 2, un mode de réalisation préférentiel de la présente invention. Dans ce cas, pour obtenir un ensemble encore plus compact et éviter de charger trop l'un des paliers, la roue de ventilateur 1 est constituée par une roue axiale fixée au milieu de l'arbre 2 entre les deux roues radiales 11 et 9. Dans ce cas, la roue de compresseur 9 est fixée à une extrémité de l'arbre 2 et la roue de turbine 11 est fixée à l'autre extrémité de l'arbre 2. L'arbre 2 est sustenté par deux paliers à gaz 8,7 positionnés respectivement entre les roues 11 et 1 et entre les roues 9 et 1. Conformément à la présente invention, le moyeu 1A' de la roue axiale 1 présente un diamètre plus grand que le moyeu 1A du mode de réalisation de la figure 1. En effet, ce moyen 1A' est utilisé pour servir de butée axiale, conformément à la présente invention. Pour ce faire, le moyeu 1A' est positionné entre au moins deux patins 21, 22. Ces patins 21, 22 sont fixés de manière articulée sur la paroi du stator 6. De préférence, les patins sont fixés sur la paroi du stator 6 par l'intermédiaire du ressort. Les patins 21 et 22 sont ainsi placés à l'intérieur du stator de manière à recevoir l'écoulement de fluide circulant dans le rotor pour réaliser une butée à gaz. De manière connue, le moyen 1A' permettant l'écoulement du fluide. Ainsi, l'utilisation d'une butée intégrée sur la roue axiale du ventilateur permet de diminuer la longueur totale de la turbomachine ainsi que le poids de cette machine. Ceci permet d'avoir une fréquence propre plus élevée et aussi une plus grande vitesse de rotation.

[0015] Le mode de réalisation décrit ci-dessus a été donné à titre d'exemple. Il est évident pour l'homme de l'art que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la turbomachine sans sortir du cadre de la présente invention.

Revendications

1. Turbomachine montée sur au moins un palier à gaz, ladite turbomachine comprenant au moins une roue de turbine (11), une roue de compresseur (9) et une roue de ventilateur (1) constituée par une roue axiale, la roue axiale constituant une roue médiane, caractérisée en ce que le moyeu de la roue axiale est utilisé pour réaliser une butée axiale intégrée.

2. Turbomachine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée est constituée par au moins deux patins (21, 22) articulés, positionnés respectivement de chaque côté du moyeu (1a)' de la roue (1).

Claims

1. Turbo engine mounted on at least one gas bearing, the said turbo engine comprising at least one turbine wheel (11), one compressor wheel (9) and one fan wheel (1) formed by an axial wheel, the axial wheel forming a median wheel, characterised in that the boss of the axial wheel is used to effect an integrated axial stop.

2. Turbo engine according to claim 1, characterised in that the stop is formed by at least two articulated shoes (21,22), positioned respectively on each side of the boss (1a) of the wheel (1).

Ansprüche

1. Auf wenigstens einem Gaslager angebrachte Turbomaschine mit wenigstens einem Turbinenrad (11), einem Kompressorrad (9) und einem Lüfterrad (1), das durch ein axiales Rad gebildet ist, wobei das axiale Rad ein Mittelrad bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe des axialen Rades dazu verwendet wird, einen integrierten, axialen Anschlag zu realisieren.

2. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch wenigstens zwei angelenkte Schuhe (21, 22) gebildet ist, die an jeweils einer Seite der Nabe (1a') des Rades (1) positioniert sind.

Dessins