FR2534313A1 - Moderateur de vitesse de turbine pour turbomachines - Google Patents

Abstract

LE ROTOR DE TURBINE 14 D'UN MOTEUR A TURBINE A GAZ COMPORTE UN MECANISME 25 CONCU POUR BASCULER SUR LE TRAJET DES AUBES DU ROTOR DE LA TURBINE, DE MANIERE A PROVOQUER LA DECELERATION DU ROTOR EN CAS DE RUPTURE D'UN ARBRE 24 QUI RELIE LE ROTOR DE TURBINE 14 A UN ROTOR DE COMPRESSEUR 12. LE MECANISME 25 COMPREND UN ENSEMBLE D'AUBES DE STATOR SEGMENTEES DANS LEQUEL LES SEGMENTS SONT PORTES PAR UNE PARTIE STATIQUE. EN CAS DE RUPTURE DE L'ARBRE 24, LE MOUVEMENT EN ARRIERE DU ROTOR 14 EST UTILISE POUR DETACHER LES SEGMENTS DES DIRECTRICES DE TUYERE ET LES FAIRE BASCULER SUR LE TRAJET DES AUBES DE ROTOR DE LA TURBINE, DE MANIERE A PROVOQUER LA DECELERATION DU ROTOR 14. LES SEGMENTS DES DIRECTRICES DE TUYERE ET LES AUBES DE ROTOR DE LA TURBINE SE DETRUISENT RECIPROQUEMENT ET LES DEBRIS PRODUITS SONT EJECTES HORS DU CONDUIT 22 EN DETRUISANT LES AUTRES ETAGES DE LA TURBINE SITUES EN AVAL.

Description

Modérateur de vitesse de turbines pour turbomachines
La présente invention est relative à un mécanisme permettant d'empêcher un rotor de turbine, dans une turbomachine à gaz, de se mettre à tourner à une vitesse dangereuse.

La première condition à realiser pour la construction des machines à turbine à gazes qu'aucune avarie affectant une pièce quelconque de la machine ne puisse mettre en cause la sécurité de l'avion ou de l'aéronef sur lequel le moteur est installé, même si cette avarie a peu de chances de se produire.

L'invention vise spécialement le cas d'une avarie affectant l'arbre qui relie un rotor de turbine à un compresseur ou à un rotor à aubes.

Pendant leur marche normale, le compresseur et les rotors de la turbine tournent à des vitesses qui ne dépassent pas une valeur maximal déterminée. Les forces aérodynamiques des aubes de la turbine entraînent le compresseur, et les forces aérodynamiques du compresseur freinent la rotation du rotor de la turbine. De même, la charge axiale de la turbine est largement compensée par la charge axiale du compresseur. Si l'arbre qui relie le rotor de la turbine au rotor du compresseur vient à se rompre, les charges aérodynamiques qui s'exercent sur le rotor de la turbine lui impriment une accélération très rapide (en quelques millisecondes) car il n'y a plus de freinage dû au rotor du compresseur. Dans ces conditions, le rotor de turbine peut accélérer sa rotation jusqu'à atteindre une vitesse à laquelle le disque ou le tambour qui maintient les aubes de la turbine éclate.Les fragments d'aubes et de disque sont alors projetés sous l'action d'une force centrifuge très élevée qui peut leur faire traverser l'enveloppe du moteur. Les mesures qu'il faudrait prendre pour être sûr que, dans ces conditions extrêmes et improbables, tous les fragments d'aubes et de disque restent à l'intérieur de l'enveloppe de la machine, impliqueraient desdisposi- tifs lourds et coûteux. On court donc le risque qu'un ou plusieurs fragments d'aubes ou de disque causent des avaries à l'avion ou à l'aéronef.

Les dispositifs qui assurent la liaison du rotor du compresseur avec la turbine qui l'entraîne et avec le palier de butée qui supporte l'arbre doivent être conçus de telle manière qu'en cas d'avarie survenant à l'arbre, le rotor de turbine ne soit pas maintenu par le palier de butée, mais soit libre de se déplacer dans le sens axial sous l'action de sa charge axiale et ne soit plus équilibré par le compresseur.

On peut montrer qu'en se bornant à laisser le rotor buter contre un ensemble de stator fixé en aval du rotor, on ne ralenti pas le rotor d'une manière appréciable, car la chaleur produite par le frottement provoque la fusion des surfaces des aubes du rotor et du stator èt assure la lubrification par le métal du rotor pendant un temps plus long que celui qu'il faut au disque pour éclater.

La présente invention est fondée sur l'idée qu'on peut concevoir un dispositif dans lequel le mouvement axial du rotor est utilisé pour provoquer la décélération du rotor jusqu'à des vitesses admissibles auxquelles les aubes ont moins de chances d'être projetées à travers l'en- veloppe de la machine.

Le but de l'invention est de permettre la réalisation d'un mécanisme empêchant le rotor de turbine d'une machine à turbine à gaz de dépasser une vitesse déterminée à l'avance si un arbre reliant le rotor de turbine à un rotor de compresseur vient à se rompre et à transmettre ses contraintes de torsion et ses efforts dans le sens axial au rotor de la turbine.

La présente invention consiste à utiliser le mouvement axial vers l'arrière du rotor de la turbine lors de la rupture de l'arbre pour déclencher la libération de segments d'un ensemble d'aubes de stator immédiatement en aval du rotor de la turbine et les faire se heurter aux aubes du rotor de turbine pour provoquer la décélération du rotor en détruisant les aubes de rotor dans des conditions déterminées et contrôlées.

L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'un exemple en se référant au dessin ci-joint dans lequel
La figure 1 représente schématiquement une machine à turbine à gaz comprenant un mécanisme (25) suivant l'invention destiné à éviter qu'un rotor de turbine (14) dépasse une vitesse prédéterminée si l'arbre reliant le rotor de la turbine à un rotor de compresseur vient à se rompre.

Les figures 2, 5 et 8 sont des coupes transversales de la turbine (14) de la machine représentée par la figure 1 et montrent d'une manière plus détaillée divers mécanismes (25) pendant le fonctionnement de la machine.

Les figures 3 et 6 sont des coupes dans le sens radial de la turbine (14) de la machine représentée par ia figure 1 et montrent d'une manière plus détaillée le mécanisme (25) des figures 2 et 5 après la rupturedel'ar- bre et le mouvement en arrière du rotor.

Les figures 4 et 7 représentent des variantes-de l'ensemble de directrices de turbine différentes de celui montré par les figures 2 et 6.

Les figures 9 et 10 représentent des variantes du mode de montage des segments de l'ensemble des directrices de turbine différents de celui montré par la figure 8.

La figure 1 représente un moteur à turbine à gaz à deux enroulements du type à by-pass. La machine comprend un ventilateur comprésseur à basse pression (12) entrainé par une turbine (14) à basse pression, un compresseur (16) à haute pression à écoulement axiale plusieurs étages, entraîné par une turbine à haute pression (18), une chambre de combustion (20) et une tuyère (22);
le mécanisme qui empêche la turbine (14) de dépasser une vitesse admissible déterminée à l'avance en cas de rupture de l'arbre (24)(qui relie le rotor de turbine (14) au ventilateur de compression (12) est désigné par la référence (25). Pour plus de commodité, on n'a-représenté que la turbine (14) comprenant le mécanisme (25), bien que la turbine (18) puisse évidemment comporter également un mécanisme analogue à celui qui est désigné par (25).

Les figures 2 et 3 montrent que, dans l'exemple décrit, la turbine (14) est une turbine à deux étages Le mécanisme (25) qui doit empêcher le rotor de turbine de tourner trop vite est constitué en partie par l'ensemble (26)-de directrices de tuyère inter-étages. L'ensemble (26) de directrices de tuyère comprend plusieurs segments (26) constitués chacun par des aubes ou palettes de stator (28) reliant l'un à l'autre les manchons intérieur et extérieur (30) et (32).

Le carter extérieur (34) de la turbine est muni d'une bride (36) qui est orientée vers l'intérieur et constitue une butée contre laquelle-les manchons extérieurs (32) viennent prendre appui, ce qui empêche les segments (26) de se déplacer vers l'arrière.

Les extrémités intérieures, dans le sens radial, des segments (26) sont munies chacune de deux brides (38,40) situées à une certaine distance l'une de l'autre dans le sens axial et faisant saillie vers l'intérieur dans le sens radial. Chacune de ces brides (38,40) comporte une partie saillante (41,43) en forme de crochet qui s'engage dans une partie en retrait ménagée dans une pièce intérieure (42).

Cette pièce intérieure (42) comprend un élément cylindrique (45) qui comporte deux brides (44,46) faisant saillie vers l'extérieur dans le sens radial. Les brides (44,46) sont relativement souples pour une flexion dans le sens axial.

La première bride (44) est située du côté amont de la pièce (42) et comporte une surface de butée (48) tournée vers l'extérieur dans le sens radial et une surface de butée (50) tournée vers l'avant, sur lesquelles la bride (38) prend appui. La deuxième bride (46) est située du côté aval de la pièce (42) et comporte une surface de butée (52) tournée vers l'intérieur dans le sens radial et une surface de butée (54) tournée vers l'arrière, sur lesquelles la bride (40) prend appui. Dans ces conditions, la bride (44) constitue un organe de compression, et la bride (46) constitue un tirant qui s'oppose au moment de rotation axial exercé sur l'ensemble des directrices (26) par la poussée des gaz La contrainte axiale intéressant les segments (26) est exercée aux extrémités extérieures de ces segments (26) par la bride (36).La poussée axiale qui s'exerce sur la pièce (42) pendant le fonctionnement normal est transmise aux segments (26) par la bride et la surface (54) et se répercute sur la bride d'enveloppe extérieure (36) Les moments de flexion des segments(26) sont contrecarrés par les surfaces (48) et (52) des brides (44) et (46). Les poussées de torsion que les gaz exercent sur les aubes de stator (28) sont absorbées par des crochets (56) situés sur les extrémités extérieures des segments qui sont en contact avec des pièces d'arrêt (58) situées sur l'enveloppe extérieure (34).

Les segments (26) comportent une surface de butée (60) tournée vers l'avant (en forme de partie rentrante périphérique) et l'enveloppe extérieure (34) comporte une surface de butée (62) tournée vers l'arrière également en forme de partie rentrante périphérique. Des pièces intermédiaires (64) reparties sur la périphérie à une certaine distance les unes des -autres sont intercalées entre les surfaces de butée (60,62) et servent. à maintenir les extrémités extérieures des segments en place au contact de la butée (36). es pièces (64) constituent à leurs extrémités aval, un point d'appui permettant aux segments (26) de basculer sur le trajet des ailettes de rotor (65), comme on le verra ultérieurement.

Pour éviter que les brides (44,46) ne déverrouillent et ne libèrent les extrémités intérieures des segments d'une manière intempestive sous l'action de la pression des gaz s'exerçant en amont des brides (44), ces brides (44) sont munies d'un trou d'évent (58) qui permet au gàz sous pression de pénétrer à l'intérieur de la cavité délimitée par les brides (44,46) et les segments. Le rotor de la turbine et la pièce (42) ont des formes telles que, lors du mouvement en arrière, le premier contact important se produit sur la bride (44), par exemple au niveau d'une partie saillante cylindrique (66) du disque de turbine.

La bride (44) comporte également une partie saillante cylindrique (68). Ces parties en saillie (66,68) font que, lorsque le rotor se déplace dans le sens axial à la suite de la rupture de l'arbre (24), la partie saillante (66) est la première partie de la turbine qui heurte la pièce (42).

De ce fait, en reculant, le rotor de turbine (14) pousse la bride (44) vers l'arrière dans une position dans laquelle elle n'agit plus comme pièce de compression et où les segments tombent vers l'intérieur, comme l'indique la figure 3. -11 en résulte que l'extrémité amont extérieure, dans le sens axial, des segments (26) bascule sur le trajet des aubes (65) du rotor de turbine en les cassant en petits morceaux qui sont éjectés vers l'arrière dans l'é- tage suivant du rotor de turbine. Les débris éjectés dans les-étages aval de la turbine (14) détruisent les aubes des étages aval du rotor de turbine (et d'autres turbines des machines qui comportent d'autres turbines en aval).De plus, les extrémités intérieures aval des segments (26) se heurtent au second étage'du rotor de turbine (14) pour en détruire les aubes.

Dans ces conditions, l'efficacité aérodynamique de la turbine est annulée et la chute de puissance, associée à l'enchevêtrement des pièces, a pour effet de réduire fortement la vitesse du rotor jusqu'à une vitesse non dangereuse et d'éviter son éclatement.

Comme le montre la figure 4, la bride (44) de la pièce (42), sur laquelle les segments (26) sont montés, a la forme d'une bride séparée qui est fixée par boulonnage, par des boulons (72) sur une courte bride radiale (70) située sur la partie cylindrique de la pièce (42). La bride (70) et la zone intérieure de la bride (44) sont découpées de telle manière qu'elles puissent être assemblées en baïonnette en faisant tourner la bride (44) sur la bride (70) pour aligner les trous des boulons.

Les figures 5 à 7 représentent un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'appareil comprend un ensemble (26) de directrices de tuyère, comme la turbine (14) à deux étages du moteur représenté par la figure 1. Chacun des segments (26) est muni, à son extrémité intérieure dans le sens radial, de deux brides (142, 144), écartées l'une de l'autre dans le sens axial et faisant saillie vers l'intérieur dans le sens radial. Les extrémités intérieures des segments (26) sont maintenues en place par un dispositif amovible ayant la forme d'une pièce de fermeture (146) qui constitue'également la partie statique d'un joint d'air à labyrinthe.

Les segments (26) sont munis d'ergots (138) et l'enveloppe (34) est munie d'ergots situés à proximité immédiate de l'extrémité amont du segment (26) correspondant.

Les segments (26) sont montés de manière à pivoter sur l'enveloppe (34) au moyen de chevilles (140) qui traversent les ergotes (136, 138). Les charnières (140) sont orientées chacune tangentiellement aux segments (26).

La pièce de verrouillage (146) est cylindrique et comporte, à son extrémité amont, une surface extérieure périphérique qui constitue une surface de butée (148) tournée vers l'extérieur dans le sens radial, et sur laquelle les brides (142) viennent buter. La pièce de verrouillage (146) comporte un épaulement qui constitue une surface de butée (150), tournée vers l'avant, sur laquelle les brides (142) et les segments (26) prennent appui. Les brides (152) comportent une partie en retrait (154) tournée vers l'avant. La partie en retrait délimite un crochet (156) à l'extrémité libre des brides (152).

La bride (144) de chaque segment comporte une partie cylindrique qui forme un crochet (158) dirigé vers l'arrière. Les crochets (158) se logent dans la partie en retrait (154). En cours de fonctionnement, la poussée des gaz sur l'ensemble (26) des directrices de turbine exerce un moment de couple qui tend à pousser les brides (142) vers l'intérieur dans le sens radial et à tirer les brides (144) vers l'extérieur dans le sens radial. Dans ces conditions, le crochet (156) qui se trouve sur la pièce de verrouillage comporte une face de butée (159) orientée vers l'intérieur dans le sens radial et une surface de butée tournée vers l'avant.

La pièce de verrouillage (146) comporte plusieurs filetages (160) de vis hélicoïdales répartis sur une circonférence et tournés vers les segments (26). Les filetages (160) sont en prise avec des filetages correspondants (162) ménagés dans les segments (-26). Pour empêcher les pièces de verrouillage (146) de tourner par rapport aux segments (26)d'une manière accidentelle, des axes lisses (164) sont engagés dans les crochets (156) et (158).

Le rotor (14) comporte un dispositif de liaison (166) constitué par un grand nombre de parties en relief ou dentées, tournées vers l'ensemble de directrices- de tuyère (26). Les segments (26) sont également munis de parties saillantes placées de telle manière qu'en cas de rupture de l'arbre (24) et de déplacement du rotor (14) vers l'arrière, jusqu'à heurter la pièce de verrouillage (146),le dispositif de liaison (166) se met en prise avec la pièce de verrouillage et la fait tourner par rapport aux segments (26). I1 en résulte que les axes lisses se brisent et que la pièce de verrouillage tourne dans le sens axial vers l'arrière, de manière à faire sortir les crochets (158) de la partie en retrait (154). Les segments ne peuvent pas tourner par rapport à l'enveloppe extérieure (134) en raison de la présence des chevilles (140) et des crochets répartis à la périphérie de l'enveloppe extérieure.

Lorsque les crochets (158) sont libérés, la poussée des gaz sur les segments (26) provoque le pivotement autour des chevilles (140) et, de ce fait, le basculement des extrémités intérieures des segments (26) vers l'arrière et vers l'extérieur. Ce mouvement a pour effet d'ouvrir un interstice entre les manchons extérieurs (32) des segments. Le mouvement en arrière du rotor fait que les bouts des aubes de rotor heurtent les segments et se brisent. Les débris restent à l'intérieur de l'enveloppe extérieure et sont éjectés vers l'arrière du tube de jet où ils détruisent les étages aval de la turbine.

De plus, le bord arrière des extrémités intérieures dans le sens axial des segments (26) se place sur le trajet du rotor du deuxième étage et annule complètement son efficacité aérodynamique.

Comme le montre la figure 7, la pièce de verrouillage (146) comprend un cylindre creux comportant des brides radiales (168, 170) situées respectivement à l'extrémité amont et à l'extrémité aval de la pièce (146). La bride (168) forme une surface de butée tournée vers l'avant, contre laquelle les brides (142) des segments viennent prendre appui. Une surface périphérique de la pièce (146), à son extrémité amont, forme une surface de butée (172) tournée vers l'extérieur, sur laquelle les brides (142) des segments prennent appui.

La bride arrière (170) est rainurée (rainures (172)) et comporte une partie entrante tournée vers l'intérieur, de sorte que la bride (170) forme en fait un grand nombre de crochets espacés (174) qui exercent une contrainte vers l'intérieur et vers l'carrière sur les crochets (158) des segments (26). Les surfaces opposées (176, 178) des crochets (158, 174) sont disposées suivant une hélice, de manière à suivre le trajet d'un filetage.

En cours de fonctionnement lorsque le rotor heurte la pièce de verrouillage (146), cette pièce de verrouillage tourne de telle sorte que les crochets (158) pénètrent dans les intervalles compris entre les crochets (174), de sorte que la pièce de verrouillage (146) est poussée dans le sens axial. Ce mouvement a pour effet de libérer les crochets (158), ce qui permet aux segments de basculer autour des chevilles dans les conditions déjà- indiquées par les figures 5 et 6. Les axes lisses (180) ont pour fonction d'empêcher la pièce de fermeture (146) de tourner intempestivement avant qu'elle ne soit heurtée par le rotor.

Les figures 8 à 10 représentent un troisième mode de réalisation de l'invention. Dans ce cas également, l'appareil comprend un ensemble (26) de directrices de tuyère inter-étages comme dans la turbine (14) à deux étages représentée par la figure 1.

Chacun des segments de l'ensemble (26) de directrices de tuyère comporte, à son extrémité intérieure dans le sens radial, deux pièces (238,240) qui font saillie vers l'intérieur dans le sens radial. L'une de ces pièces (238) se trouve à l'amont du segment (26) et comporte une bride radiale (242) et une partie (244) qui fait saillie vers l'avant pour former un crochet (246). L'autre pièce (240) est montée en aval sur chaque segment (26) et comporte une bride radiale (248) et une partie (250) qui fait saillie vers l'arrière pour former un crochet (252).

Les crochets arrière (252) comportent des rainures (254) réalisées soit en rainurant la partie (250), soit en laissant des intervalles entre les parties (250) de segments voisins (26).

Les extrémités intérieures de l'ensemble (26) des directrices de tuyère sont montées dans la partie (256) de la machine qui comprend deux éléments (258,260). Le premier élément constitutif (258) comprend un cylindre creux comportant une bride radiale (262) qui fait saillie vers les segments (2). La bride (262) comporte une partie en retrait périphérique ménagée dans une surface de la bride (262) tournée vers l'arrière et constituant des surfaces de butée (266, 268) qui sont tournées vers l'arrière (266) et vers l'extérieur dans le sens radial (268). Les crochets avant (246) de chaque segment (26) sont en prise dans la pièce en retrait (264), et l'élément (258) exerce un effort axial vers l'extérieur et en arrière sur les segments (26).L'élément (258) comporte une surface (270), tournée vers l'avant, qui coopère avec le rotor du premier étage (14) pour constituer un joint d'air.

L'extrémité aval du premier élément (258) est rainurée de manière à s'engager dans la rainure (254) ménagée dans les crochets (246) pour empêcher la pièce (258) de tourner par rapport aux éléments (26).

Le deuxième élément (260) comprend un cylindre creux qui porte la partie statique d'un joint d'air à labyrinthe (272) inter-étages. L'élément (260) comporte une bride radiale (274) qui fait saillievers les segments (26).

Cette bride (274) comporte une partie en retrait périphérique (273) ménagée dans une surface de la bride (276) tournée vers l'avant, de manière à former des surfaces de butée (278, 280) qui sont tournées vers l'intérieur dans le sens radial (278) et vers l'avant (280). Les crochets (252) des deuxièmes éléments (240) se placent dans la partie en retrait (276) et prennent appui contre les surfaces de butée (278, 280). De ce fait, les éléments (260) exercent un effort, dirigé vers l'intérieur dans le sens radial et vers l'avant dans le sens axial, sur les deuxièmes éléments (240) du segment (26).

Le premier élément (258) comporte un filetage héli cotidal (282) à la périphérie de sa surface intérieure. De même, le deuxième élément (260) comporte un filetage (284) à la périphérie de sa surface intérieure, qui se met en prise avec le filetage (282) du premier élément (258).

Le rotor t14) du premier étage comporte un dispositif de mise en prise (286) qui a laforme d'une surface conique (288)et, lorsque le rotor (14) se déplace vers l'arrière, se met en prise avec une surface (290) ayant une forme complémentaire et située sur l'élément (260), de manière à constituer un engrenage à simple friction.

En cas de rupture de l'arbre (2-4), le rotor (14) se déplace et pousse vers l'arrière le premier élément (258) pour maintenir sa contrainte sur les crochets avant (246) de tous les segments (26). En même temps, les surfaces coniques (288, 290) se mettent en prise et le deuxième élément (260) bascule dans le sens axial vers l'arrière par rapport au premier élément (250), de manière à libérer tous les crochets arrière (252).La poussée des gaz sur les segments des aubes du stator a pour effet de les faire basculer autour du point d'appui constitué par la partie en retrait (264) ménagée dans la bride (262).Les extrémités extérieures aval des segments (26) s'ouvrent à la périphérie de manière à permettre aux parties amont des segments (26) de détruire les unes après les autres les aubes de turbine (292).L'efficacité aérodynamique du rotor de turbine diminue donc énormément, et le rotor ralentit jusqu'à une vitesse ne présentant plus aucun danger. Les débris des aubes de-rotor (292) sont éjectés vers l'arrière, restent dans l'enveloppe (34) de la turbine et détruisent les étages aval de la turbine (14) et de la turbine (18).

On peut faire en sorte que les segments (26) basculent sur le trajet du premier étage du rotor, leurs extrémités intérieures aval se déplaçant vers l'arrière jusque sur le trajet des aubes du rotor du deuxième étage.

La figure 9 représente une variante de l'ensemble de pièces (256) sur lequel les extrémités intérieures des segments de l'ensemble (26) des directrices de tuyère sont montées. L'ensemble comprend deux éléments (294,296).

L'un de ces éléments (294) comporte une surface de butée (266)tournée vers l'extérieur dans le sens radial et une surface de butée (268) tournée vers l'arrière sur laquelle les premières pièces (238) prennent appui. L'élément (204) comprend un cylindre creux muni d'une bride radiale (298) à son extrémité amont de sorte qu'il comporte des faces de butée (266, 268). La. périphérie de la bride (298) est munie de rainures (300) qui donnent de la souplesse à cette bride (298). Les autres éléments sont constitués par deux parties (302,304) qui s'engageant l'une dans l'autre par des rainures. La partie amont (302) comprend un cylindre creux comportant une bride radiale (306) par laquelle il est boulonné sur la partie aval (304). La partie amont (302) comporte une bride radiale (308) qui présente une zone souple (310).La bride (308) s'étend dans le sens radial vers l'inl'extérieur et comporte un rebord périphérique (312) qui entoure la bride (298) de l'élément (294) et le côté extérieur des crochets (246) des premiers éléments (238). L'extrémité du rebord (312) est munie de rainures (314) de manière que ce rebord (312) soit souple.

La pièce aval (304) du deuxième élément (296) comporte une bride radiale (316) qui s'étend vers les segments (26). Une partie en retrait (318) est ménagée dans la bride (316), de manière à former une surface de butée (278), tournée vers l'avant, et une surface de butée (280) tournée vers l'intérieur dans le sens radial, contre laquelle les crochets (252) des deuxièmes éléments (240) viennent se placer.

L'extrémité aval de l'élément (294) est munie de rainures de manière à pouvoir s'adapter aux rainures (254) ménagées dans les crochets (252).

Le rotor de premier étage (14) comporte, de son côté aval, un outil de coupe (320) muni à son extrémité d'une mise en carbure de tungstène et placé de manière à agir sur la zone (310) de la bride (308) qui doit se briser en cas de rupture de l'arbre (24) et de recul du rotor (14).

Au moment où la bride (308) est coupée, les éléments (294, 296) sont poussés vers l'arrière, retiennent les crochets avant (246) des segments (26) et libèrent les crochets arrière (252). La poussée des gaz qui s'exerce sur les segments (26) des directrices~de tuyère produit un moment de couple qui pousse l'extrémité intérieure amont des segments (26) vers l'intérieur et tire les extrémités aval vers l'extérieur. Dans ces conditions, la poussée des gaz fait basculer les segments (26) sur le trajet des aubes de turbine (292). Les brides rainurées (298, 308) sont assez souples pour limiter ce mouvement de bascule des segments (26) sur le trajet des aubes de rotor (292) de la turbine
Comme le montre la figure 10, les crochets (246) des segments (26) maintenus par un élément unique (322) constitué par un cylindre creux comportant deux brides radiales (324, 326).La bride avant (324) comporte une partie en retrait (328) tournée vers-l'arrière, tandis que la bride arrière (326) comporte une partie en retrait (330) tournée vers l'avant. L'élément (322) a des dimensions telles que le déplacement axial de cet élément (322) retient les crochets avant (246) mais libère les crochets arrière (252). Pour éviter toute libération intempestive des crochets arrière (252), des axes lisses (332) sont montés dans les crochets avant (246) et dans la pièce (322).

Ces axes lisses (322) sont concus de manière ànese rompre que lorsque la partie (256) est touchée par le rotor (14) lors de son recul en cas de rupture de l'arbre (24). Pour faciliter l'introduction des segments (26) dans les parties en retrait (328,330) et pour donner de la souplesse à la bride avant (324),tout en ne limitant pas le mouvement de bascule des segments (26) et en réalisant un point d'appui on peut munir la bride (32fol) de rainures (338). Les segments (26) sont mis en charge par l'insertion des crochets arrière (252) dans la partie en retrait (320) et par abatis.

sement des crochets avant (246) à travers les rainures (338) dans la partie en retrait (328). Les segments (26) tournent ensuite autour de la partie en retrait (328) de manière à écarter les crochets (246) de leur alignement avec les rainures (338).

Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la rotation des segments (26) par rapport à l'enveloppe extérieure (34) est rendue impossible par la présence des ergots (340) répartis à la périphérie.

Claims (25)

- REVENDICATIONS

1. - Mécanisme empêchant le rotonde turbine (14) d'un moteur à turbine à gaz de dépasser une vitesse déterminée au cas où un arbre reliant le rotor de turbine à un rotor de compresseur viendrait à se rompre et à libérer ses contraintes de torsion et ses contraintes axiales sur le rotor de turbine, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble (26) d'aubes de stator segmentées situées en aval de l'un des étages du rotor (14) de turbine, un dispositif de contrainte permettant d'empêcher les extrémités des segments de l'ensemble précédent (26) situées à l'extérieur dans le sens radial de se déplacer massivement vers l'aval, et une partie statique (42::46) du moteur sur laquelle les extrémités des segments (26) situées à l'intérieur dans le sens radial, sont montées, cette partie statique comprenant un dispositif déplaçable (46,146) qui intervient, lorsqu'il est frappé dans le sens axial par le rotor à la suite de la rupture de l'arbre, pour libérer les extrémités intérieures des segments (26) et permettre à ces segments de basculer sur le trajet des aubes du rotor de la turbine et, par conséquent, de détruire ces aubes et de ralentir le rotor de la turbine.

2. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble sur lequel les segments (26) sont montés comporte une pièce de maintien déplaçable (42,146) qui retient les segments en place en aval de l'étage du rotor et intervient, lorsqu'elle est frappée dans le sens axial, pour libérer les extrémités des segments situées à l'intérieur dans le sens axial.

3. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend une ou plusieurs pièces de compression, chacune de ces pièces de compression utilisées dans le moteur exerce une force orientée vers l'extérieur dans le sens radial sur une zone amont des extrémités intérieures des segments, chaque pièce de compression est constituée de telle manière qu'elle ne peut servir de support aux segments si l'ensemble est frappé par le rotor dans le sens axial à la suite de la rupture de l'arbre, et les extrémités intérieures, dans le sens axial des segments, situées en amont sont forcées de se démanteler vers l'intérieur dans le sens radial sous l'action de la poussée des gaz exercée sur les aubes de stator et, de ce fait, de basculer sur le trajet des aubes de rotor dé la turbine.

4. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend également un ou plusieurs tirants et chacun de ces tirants utilisés dans le moteur exerce une force dirigée vers l'intérieur dans le sens radial sur une zone située en aval de chaque segment,et en ce que chacun de ces tirants est constitué de telle manière qu'il libère les segments simultanément lorsque les pièces de compression ne peuvent plus servir de support aux segments.

5. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend un cylindre creux comportant une première bride périphérique s'étendant vers l'amont des extrémités intérieures des segments et vers la première bride constituant une pièce de compression utilisée dans le moteur et en ce qu'il est constitué de manière à comporter une surface de butée tournée vers l'extérieur dans le sens radial et une surface de butée tournée vers l'avant, le cylindre com-portant une deuxième bride périphérique s'étendant vers les extrémités intérieures aval des segments et constituée comme un tirant utilisé dans le moteur, de manière à réaliser une surface de butée tournée vers l'intérieur dans le sens radial et une surface de butée tournée vers l'arrière, chacun de ces segments comportant, à leurs extrémités intérieures amont et aval, un premier et un deuxième élément qui prennent appui sur les surfaces de butée offertes par la première et la deuxième bride.

6. - Mécanisme selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une première et une deuxième bride du dispositif déplaçable et les segments délimitent une cavité annulaire, et un évent relie l'intérieur de cette cavité du côté aval de la première bride à un espace ménagé du côté amont de la première bride.

7. - Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de contrainte situé aux extrémités extérieures des segments dans le sens radial, comprend une enveloppe extérieure de la turbine présentant deux surfaces de butée, dont la première est placée à proximité immédiate du bord aval de chaque segment contre lequel le segment vient buter pour limiter son mouvement dans le sens axial vers l'aval et dont la deuxième est tournée vers l'aval, une butée des segments à proximité immédiate d'une zone aval de son extrémité extérieure, ces butées étant placées de manière à être tournées vers l'amont, et plusieurs pièces de recouvrement, réparties sur la périphérie, dont chacune s'étend entre la deuxième surface de butée de l'enveloppe extérieure et la surface de butée de l'un des segments.

8. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque segment comporte un premier et un deuxième éléments faisant saillie vers l'intérieur dans le sens radial et situés respectivement dans la partie amont et dans la partie aval de l'extrémité intérieure de chaque segment, et en ce que la partie statique du moteur est constituée et montée, par rapport au rotor de-la turbine, de telle manière qu'elle est en prise avec le premier et le deuxième éléments et qu'elle exerce une contrainte orienté vers l'extérieur dans le sens radial et vers l'arrière dans le sens axial sur les premiers éléments et une contrainte orientée vers l'intérieur dans le sens radial et vers l'avant dans le sens axial sur le deuxième élément et que, lorsque l'arbre se rompt et que le rotor de la turbine vient frapper cette partie dans le sens axial, cette partie exerce une contrainte sur le premier élément de chaque segment et réalise un point d'appui autour duquel les segments tournent et, en même temps, libèrent leurs contraintes axiale et radiale sur le deuxième élément de chaque segment utilisé, de sorte que la poussée des gaz sur le segment fait basculer une zone extérieure amont des segments autour du point d'appui sur le trajet des aubes du rotor de turbine.

9. - Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier élément comprend un crochet dirigé vers l'avant qui est délimité par une bride radiale faisant saillie vers l'intérieur dans le sens radial à partir du segment et une partie qui s'étend vers l'avant à partir de l'extrémité libre de la bride et en ce que la partie en question comporte une partie en retrait, tournée vers l'arrière, dans laquelle le crochet vient se loger.

10. - Mécanisme selon la revendication 9, caractérisé en ce que le deuxième élément comprend un crochet dirigé vers l'arrière et en ce que ce crochet est délimité par une deuxième bride radiale qui fait saillie vers l'intérieur dans le sens radial à partir du segment, qu'une deuxième parti s'étend vers l'arrière à partir d'une extrémité libre de la deuxième bride et que la partie statique comporte une partie en retrait, tournée vers l'avant, dans laquelle se place le deuxième crochet.

11. - Mécanisme selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la partie statique comprend deux éléments dont le premier est conçu pour coopérer avec les premiers éléments, et le deuxième pour coopérer avec les deuxièmes éléments, et un dispositif détachable qui, dans le cas où le rotor frappe la partie statique dans le sens axial, intervient pour que le deuxième élément recule par rapport au premier élément pour libérer les deuxièmes éléments.

12. - Mécanisme selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend un filetage hé- licoidal sur le premier élément, un dispositif empêchant la rotation du premier élément, un filetage hélicoldal sur le deuxième élément qui est en prise avec celui du premier élément et un dispositif de mise en prise sur le rotor de la turbine qui peut intervenir pour se mettre en prise avec le deuxième élément lorsque le rotor de la turbine heurte la partie statique et fait tourner le deuxième élément par rapport au premier élément, ce qui provoque un déplacement axial relatif entre le premier et le deuxième élément

13. - Mécanisme selon la revendidation 11, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend un élément qui peut être brisé et est constitué et placé de telle manière qu'il puisse être éjecté par une partie saillante ménagée sur une surface arrière du rotor de la turbine lorsque le rotor de la turbine frappe la partie statique dans le sens axial arrière et en ce que l'élément qui peut être brisé fixe le deuxième élément dans le sens axial par rapport au premier élément jusqu'à ce que l'élément fragile soit brisé.

14. - Mécanisme suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'élément qui peut être brisé fait partie intégrante du premier ou du deuxième élément.

15. - Mécanisme selon la revendication 1O, caractérisé en ce que la partie statique comprend un corps qui peut se déplacer d'un bloc dans le sens axial et comporte une partie en retrait tournée vers l'arrière à l'une de ses extrémités amont pour recevoir les premiers crochets et une partie en retrait tournée vers l'avant à une extrémité aval pour recevoir les deuxième crochets.

16. - Mécanisme selon la revendication 15, caractérisé en ce que la partie en retrait ménagée en amont dans le corps unique est constituée par une bride rainurée.

17. - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des segments est monté de manière à pouvoir pivoter sur l'enveloppe extérieure dans une zone voisine d'une extrémité amont extérieure dans le sens radial de chaque segment et que la partie statique comprend un dispositif déplaçable qui, lorsque cette partie statique est heurtée par le rotor de la turbine, peut intervenir pour libérer les extrémités les plus à l'intérieur des segments et leur permettre de basculer vers l'arrière et l'extérieur autour du point d'attache des segments sur l'enveloppe extérieure, tout en maintenant les extrémités extérieures amont des segments sur le trajet de rotation des aubes du rotor de turbine de manière quelles se heurtent aux aubes et provoquent la décélération du rotor de turbine.

18. - Mécanisme selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif déplaçable comprend une pièce de verrouillage qui, dans une première position, fixe les extrémités intérieures des segments et en ce que le rotor de turbine comporte un dispositif qui coopère avec la pièce de verrouillage lorsque le rotor de turbine se déplace vers l'arrière de manière à placer la pièce de verrouillage dans une deuxième position pour libérer les extrémités intérieures des segments.

19. - Mécanisme selon la revendication 18, caractérisé en ce que la pièce de verrouillage comporte une surface de butée tournée vers l'avant et en ce que chaque segment comporte une surface de butée tournée vers l'arrière qui se met en prise avec la surface de butée de la pièce de fermeture.

20. - Mécanisme selon la revendication 18, caractérisé en ce que la pièce de verrouillage est montée de manière à pouvoir tourner pour passer de la première position à la deuxième position et en ce que le rotor comporte un dispositif de mise en prise permettant de mettre en place la pièce de verrouillage et de la faire tourner pour l'amener à la deuxième position, et en ce qu'un dispositif permet d'empêcher la pièce de verrouillage de tourner intempestivement pour se placer dans la deuxième position.

21. - Mécanisme selon la revendication 18, caractérisé en ce que chaque segment comporte un filetage hélicoldal tourné vers la pièce de verrouillage, que la pièce de fermeture comporte un filetage hélicoïdal qui se met en prise avec le filetage des segments et qu'un dispositif d'arrêt limite le mouvement de torsion de chaque segment autour de l'axe de rotation du rotor'de turbine et en ce que les filetages sont disposés de telle manière que la rotation de la pièce de verrouillage, pour passer de la première position à la deuxième position provoque son déplacement axial vers l'arrière en suivant les filetages des segments et, de ce fait, libère les crochets Ide la pièce de verrouillage

22. - Mécanisme selon la revendication 18, carac térisé en ce que l'ensemble des aubes du stator comporte un grand nombre de crochets répartis à la périphérie et que chaque segment comporte au moins un crochet, que la pièce de verrouillage comporte plusieurs parties en retrait, réparties sur lia périphérie, dans lesquelles les crochets s'engagent de sorte que, dans la première position de la pièce de verrouillage, cette pièce de verrouillage exerce une contrainte, dirigée vers l'intérieur dans le sens radial et vers l'avant dans le sens axial, sur les extrémités intérieures de chaque segment, les zones de la pièce de fermeture situées à la périphérie entre les parties en retrait étant constituées de telle manière que, lorsque la pièce de verrouillage tourne autour de son axe de rotation pour se placer dans la deuxième position du fait que le rotor de turbine s'est déplacé vers l'arrière et a heurté la pièce de verrouillage, les crochets se dégagent des parties en retrait et que la contrainte exercée dans le sens radial et axial sur les extrémités intérieures des segments se relâche.

23. - Mécanisme selon la revendication 22, caractérisé en ce que les extrémités libres des brides comportent des crochets qui font saillie vers l'intérieur dans le sens radial à partir de la zone aval des extrémités intérieures des segments de l'ensemble des aubes de stator et sont délimités par les segments d'un cylindre creux qui s'étend dans le sens axial et par une première rainure tournée vers l'extérieur dans le sens radial, les parties en retrait de la pièce de verrouillage étant constituées par une deuxième rainure tournée vers l'intérieur dans le sens radial et ménagée à la périphérie intérieure de segments répartis à la périphérie d'un cylindre creux à l'extrémité libre d'une bride de la pièce de verrouillage qui fait saillir vers l'extérieur dans le sens radial et en ce que, dans la première position de la pièce de verrouillage, une paroi latérale de la première rainure est en contact avec une paroi latérale de la deuxième rainure.

24. - Mécanisme selon la revendication 20, caractérisé en ce que le dispositif de mise en prise qui coopère avec la pièce de verrouillage pour placer la pièce de verrouillage est une surface dentée de la turbine qui est tournée vers la pièce de fermeture et en ce que la pièce de fermeture comporte une surface dentée faisant face à celle du rotor de turbine.

25. - Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif qui empêche la pièce de verrouillage de tourner intempestivement est constitué par un ou plusieurs axes -lisses conçus pour se rompre lorsque le rotor de turbine heurte la pièce de fermeture en cas de rupture de l'arbre.