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"Perfectionnements apportés aux turbines."
La présente invention a trait aux turbines à fluides gazeux et plus particulièrement aux turbines à vapeur du type radial etelle a pour objet des perfec-' tionnements permettant d'obtenir une machine simple,de construction facile, économique, compacte, légère et de rendement élevé. La turbine faisant l'objet de cette in= vent ion comprend deux rotors (dont l'un correspond au distributeur et l'autre au;rotor des turbines usuelles) dont les arbres concentriques sont reliés entre eux, à une extrémité, à l'aide d'un mécanisme différentiel et sont pourvus, à l'extrémité opposée, d'un dispositif d'embrayage, au moyen duquel lesdits arbres peuvent être reliés alternativement à un troisième arbre, qui sera dé=
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nommé ci-près arbre moteur.
Par cette disposition, l'arbre moteur peut être fait tourner à volonté dans un sens ou dans l'autre en l'accouplant au moyen du dispositif d'embrayage à l'un ou à l'autre rotor. Le rotor, qui n'est pas accou- plé avec l'arbre Licteur, peut être laissé tourner libre= ment et ledit arbre tourne alors à une vitesse égale à la moitié de la vitesse relative des deux rotors ; ou bien le rotor non accouplé peut être bloqué, par exemple à l'aide d'un dispositif de-blocage convenable;dans ce cas l'arbre moteur tourne à une vitesse double par rapport à la précédente.
La caractéristique principale de cette inven= tion consiste dans le fait que tous les organes consti= tuant la turbine (enveloppe, rotors, aubes, garnitures à labyrinthe, mécanisme différentiel, dispositif d'em= brayage, etc.. ) sont montés simplement par vissage sui= vaut l'axe de l turbine et concentriquement à ce der= nier, de façon à simplifier considérablement la construc= tion de la turbine ; les opérations de montage et de démon= tage et le réglage des différents organes peuvent être effectués simplement et rapidement.
Le dessin ci-joint montre, à titre d'exemple, une forme de construction de turbine réversible, dans laquelle les deux rotors peuvent tourner librement en sens oppose.
La figure 1 est une coupe verticale longi= tudinale de la turbine.
La figure 2 est une coupe sur la ligne 2-2 de la fig.l.
La figure 3 montre à plus grande échelle, une partie de la section de la figure 1.
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La figure 4 est une vue partielle en pero= pective d'un élément de garniture à labyrinthe réalisé suivant l'invention.
La figure 5 montre le dispositif d'embraya- ge en coupe partielle.
La figure 6 est une coupe sur la ligne 6-6 de la figure 5.
La figure 7 est une coupe diamétrale du disque sur lequel sont obtenues les bagues de sépara tion des aubes après l'exécution des rainures.
La figure 8 est une coupe diamétrale de l'un des cercles de résistance du rotor extérieur.
La figure 9 est une vue en perspective d'une portion de bague de séparation des ubes.
La figure 10 est une coupe radiale d'un des éléments destinés à supporter les bagues séparatrices.
La figure 11 est une coupe analogue à la précédente montrant la méthode de fixation des aubes à l'élément de support.
La figure 12 est une coupe analogue à la précédente montrant une phase de la fabrication de l'é= lément de support.
La figure 13 est une coupe radiale de l'élé= ment de support fini.
La figure 14 est une coupe sur la ligne 14-14 de la figure 13.
La figure 15 est une coupe longitudinale de la garniture à labyrinthe avant le montage.
La figure 16 est une coupe longitudinale de la garniture à labyrinthe montée en position.
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La figure 17 est une coupe longitudinale d'une tome codifiée de garniture à labyrinthe, et la figure 18 montre en plus grande échelle un détail de la. garniture.
Sur les figures 1 et 2, le bâti de la ma=
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chine coi.-reijdune base 1, de laquelle est solidaire une enveloppe cylindrique 2, fermée par des couvercles laté=
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raux 3 et 4 vissés à la base. Le couvercle 3 porte sur le côté extérieur un manchon 5, sur l'extrémité libre du= quel est vissée la bague 6 sur laquelle sont vissés à
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leur tour, rwcïi.lez.mrrt, des colliers 7, dans lesquels aont montes les porte-coussinets 8, la bague 6 se termi= n:::.n"G :;:..1' un r...a..schon 10, dans lequel est vissé axiale= r..ent P 2.nnb&.U de support 11.
J.ns l'enveloppe z> sont montés, tournant 3 ri ssiio opposés, les deu>: rotors de 1- turbine. L'un de ces rotors ue l'on dénommera à la suite, pour plus de clarté, IIrú tor interne", comprend un disque porte-aubes 54, dont le noyeu 55 est calé par une clavette 56 direc= tement sur un arbre central 12 ayant un prolongement 13, lequel s'étend axialeraent à travers le manc1j,on 5 et la bague 6 et porte calée à l'extrémité une roue planète 17,
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donc le 1:.0J eu le est supporté par l'anneau 10 aved l'in= terposition d'un roulement à billes 19.
L'autre rotor, que l'on dénommera rotor externe, comprend un disque por-
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te-¯tubes 2C, dont le moyeu 21 entoure l'arbre 12 et son :roio;,;e;.rent Ij et porte la roue planète 22 disposée vis- à-vis de la roue 17 et fixée au moye-; 21 par vissage de son moyeu 23 en 24 et vis de blocage 25. Le moyeu 21 est supporté par le manchon 5 avec l'intermédiaire du roulement à billes 26.
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Les roues planétaires 17 et 22 engrènent avec des satellites 14 dont les pivots 15 sont pivotés dans les porte-coussinets 8 avec l'intermédiaire de roulements à billes 16.
Chaque collier 7 est pourvu d'une série de mortaises 9, dans lesquelles on peut adapter un outil approprié en vue de régler avec précision, en vissant plus ou moins le collier, l'engrènement parfait des sa= tellites avec les roues planétaires.
Le rotor externe comprend en outre un dis- que 27 ayant une saillie annulaire 28 et un moyeu 29 lequel passe à l'extérieur à travers un trou central du couvercle 4 et forme avec le moyeu 21 du disque 20 l'ar- bre creux du rotor externe.
Sur la face externe du couvercle 4 est vis= sé un anneau 30, auquel est vissée à son tour une boîte d'embrayage 31, dans laquelle arrive aussi l'arbre 12, entouré par l'élément d'embrayage 32 muni de dents 33 et vissé dans l'extrémité du moyeu 29 supporté par l'anneau 30 avec l'intermédiaire d'un roulement à billes 34 (fi= gure 5). A cette extrémité de l'arbre 12 est vissé l'au- tre .élément d'embrayage 35 muni de dents 36.
La boîte 31 est fermée par un couvercle 45 vissé sur son extrémité libre et supporte, par l'inter= médiaire d'un roulement à billes 38 et chapeau relatif 39, l'arbre moteur 37, dont l'extrémité interne 40 en forme de coupe renferme l'élément d'embrayage 35 et est pourvue de prolongements 41 en forme de doigts e'éten- dant jusque par dessus les dents 33. Entre la pivot 42 de l'élément d'embrayage 35 et la coupe 40 est placé un roulement à billes 43, et entre la coupe 40 et la boîte est situé un roulement à billes 44.
Aux figures 5 et 6, sur l'arbre 12 est monté 1
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leu entra las surfaces 33 et 36 l'élsraent mobile de '- 1 --e consistant en une bague 46 pourvue la- téraleusnt de dents 47 et 48 destinées à s'engager avec les surfaces 33 et 36 respectivement. La bague 46 peut touxner dans la rainure d'un secteur 49, lequel peut
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suGi-2 des tLesrlc.Ce:....-''..ïtvS axiaux, nais non pas angulaires, étant fixé à l'aide d'une tige 50 à un curseur 52 s'en=
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gageant dans une rainure axiale 1 sur le corps 31. Une poignée 53 sert pour la Manoeuvre de lleinbray:-;e.
Les disques 20 et 54 sont pourvus sur leurs faces internes de minces nervures cylindriques 57 et 58 concentriques à l'arbre 12 et filetées dans la face in= terne 59.
Aux nervures 57 et 58 sont vissées les cou= ronnes de base 6c supportant les séries circulaires d'au= bes, lesquelles sont reliées à leur extrémité libre et
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..ittn=.zss e2: par des couronnes d'extrémité 61 mu= nies d'une paire de côtes circulaires 62,lesquelles, une fois la 1..ont:::G'- achevé, sont divergentes de façon L frotter à fratteiaent doux sur les surfaces c$iindri = es internes ase 1 couronne de base adjacente 60 et de la. nervure adjacente 57 ou 58, respectivement .La lon= gueur des ubes des séries circulaires concentriques
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varie d-ns le juste rapport, augmentant à partir du sen= tre vers la périphérie;cette variation est obtenue en faisant les faces internes des disques 20 et 54 diver= gentes vers l'extérieur;
on facilite ainsi la construc= tion car les organes de montage sont de ce fait identiques pour toutes les séries circulaires d'aubes. Les cou= rondes de base et d'extrémité 60 et 61 respectivement sont pourvues dans leur face interne d'une rainure cir=
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culire 65 (figures 1C et 11). Dans ces rainures sont
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emboîtées les bagues séparatrices 64.
Ainsi que l'on voit clairement aux figu= res 11,12 et 13 chaque aube 65 est pourvue à son extrémi= té d'un tenon en queue d'aronde 66 emboîté dans la ba= gue 64 ; dans ce but ce dernier élément est obtenu à l'aide d'une machine spéciale; formant l'objet d'une autre demande de brevet au même nom, laquelle sert pour découper les bagues séparatrices 64 d'un disque 67 après y avoir ménagé les entailles courbes 68 destinées à re= cevoir les tenons en queue d'aronde 66.
Après avoir in= troduit les tenons 66 dans les entailles 68, on place les couronnes avec les bagues et les aubes dans une machine à refouler convenable, laquelle refoule les côtés 63 des entailles directement sur les tenons, lesquels sont emboîtes dans une encoche en queue d'aronde limitée par leurs faces inclinées et par les cotés 64' de la. bague 64. Les figures 12 et 13 montrent les résultats de cette opération.
Ainsi qu'illustré aux figures 10,11 et 12 les côtés circulaires 62 sont faits perpendiculaires à la face cylindrique des couronnes de base 61 et on les fait diverger successivement à l'aide d'une machine ou outil convenable 69, appliqué contre les côtés pour ob= tenir le résultat illustré à la figure 13.
Les disques 20 et 27 du rotor externe sont reliés entre eux à l'aide de bagues 70 vissées dans la surface cylindrique filetée desdits disques et portant la série circulaire externe d'aubes. Dans ce but chacune d'elles est pourvue sur sa face interne d'une rainure à parois parallèles 71 destinées à recevoir les bagues sé- paratrices, fixées de la manière décrite ci-avant lors- qu'il a été question des couronnes 60 et 61.
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Le 1i.ncJj.on 5 est pourvu d'ouvertures 72 e11s Gat fixé le tube 73 d'admission de la vapeur.
La v'J...;":'l1' e.itre p-.r ce tube, atteint l'espace annulaire 74 d.tre 1;:....:..nO:;'1011 5 et 1 e tc eu 21 et arrive au centre es :ro1.;o:::o3 travers les ouvertures 75 prévues dans 2e @cyeu 21.
Afin d'isoler la vapeur vive du contact
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avec l'arbre 12, le r.:G;reta 55 du disque 4 est pourvu d'un i...:roloI1beL;;;llt tubulaire isolateur 7 entourant la partie centrale de l'arbre 12 duquel il est convenablement é= crté et auquel il est vissé en 77,immédiatement au-de=
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là du ,;uû d'admission 73* L',,-,s:!.j.:o:.ce 7e entre le prolongeaient 7 et I*urbr3 12 foiv-ô un i301é'nt excellent de clialsur pour ce .Vjr;.ii'.
V;. ;,:'rr:L..:.re coiiveiiaolcs .-Adjacente c..;.l.lX ouver:::: .¯'¯.:..;¯¯..:.î:ïr t;..:yvf.' les fuites de vapeur & tre . ¯i :3 lis :..,¯'i.3.CVS .CL:ï Y'i ¯tI v 5..rett garniture comprend ,.'2...x¯ .¯. 7? "T..i.;v:' i¯.l.f3 .....¯.aC.¯U?1 et pourvu, verj l' 1 ¯ ...-' ¯'¯::..: è:'u.; cO faisant saillie vers le ::.wye.- 21 ett :.ü a.¯.x t,. -le l'ouverture 7? entre le loyeu 21 et ...,j .u 7*. -ut inaC-rûe -.c.l- .rnioure ol retenue l;.l' lz 0,::L;: ¯0 coutre lacjaailu elle est co,.priuée par un anneau iiiton.i; L.":' vissé sur l'élément 79 et pourvu de dents c pour 1 . prise d'un outil de réglage approprié .
Une garniture de construction semblable indiquée simplement
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1;--r c4 en figure 1 a le but d 'empêcher les fuites de Vapeur à travers l'espace annulaire 85, entre le moyeu 21 et prolongement 76 et l'arbre 12, vers le mécanisme différentiel.
La boîte d'embrayée 31 est isolée de la
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c:...ure c:." d.4ci...a.rge b6 au moyey, d'une garniture analogue .
87 interposée entre le moyeu 29et le couvercle 4. Une '
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garniture égale 89 est aussi insérée entre le moyeu 29 et l'arbre 12 et sert pour la fermeture étanche de la chambre 88 formée par le disque 27 en vue d'équilibrer la poussée du disque 54.
Le fuites de vapeur du tube d'admission 73 vers la chambre de décharge 86 sont empêchées par une garniture spéciale à labyrinthe illustrée en vue détail= lée aux figures 3,15,16,17 et 18. Sur le moyeu 21 sont vissées des bagues 90 en toute proximité du disque 20 et des bagues semblables sont vissées sur une -nervure radiale et la surface interne du manchon 5 de façon à former une paroi entre la chambre d'admission 74 et l'intérieur de l'enveloppe des rotors.
Des prolongements cylindriques 93, figure4, se rattachent aux bagues concentriquement les prolonge= ment des bagues 90 s'alternant avec ceux des bagues 91; lesdits prolongements sont complétés sur la surface ex- terne par une série de cotes circulaires parallèles 94 inclinées contre la direction du courant de vapeur et formées de façon à coopérer avec la surface cylindrique du prolongement adjacent. Le moyeu 21 porte aussi sur sa surface externe des cotes circulaires 95 complétant la garniture.
Préférablement l'angle entre les côtes et les nervures cylindriques est de 45 ; 5 chaque élément étant formé par un cylindre métallique sur la surface duquel est ménagée unesérie de rainures en U et incliné- à l'aide d'un outil convenable, les arêtes des côtes étant biseautées en 96 au moyen d'un c.utre outil conve- nable (figure 18).
Les éléments de la garniture à labyrinthe sont de telles dimensions que, la garniture montée, les arêtes biseautées des côtes viennent en contact s.vec les
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wuri:.ces internes de l'élément adjacent. En faisant ulors 5.CCo¯::;!lir à la turbine quelques tours p-r un moyen ...u= xiliaire, les ..retes biseautées 36 p..r l'usure qu'elles ioi7",.t .....lbir laissent des intervalles très étroits entre 3...:3 .::'>8'GE;S -Iles-mêmes et les surfaces cylindri= -."'..::' s} 1¯ v ..i ..... ,rov3n..nt .le la chambre 74 suit un par¯ (:U:..1:;:6 3inu3u;; t::..' "V3r::: 1.:. :.¯rnit'l.",-r3, se dilatant dans c.¯:,,¯".lE. r.i.t:¯e ùa la garniture, jusqu'à, ce qu'elle ait ¯ ¯:+.,z r.ti .er..ertt toute action efficace à la fin de son i ¯.COü3.'.: L travers la garniture.
Cor...:..le indique précédèrent, la ciiaiibre 88 33t ¯n':6ée d..:11S 1... surface interne du disque 27 en vue d'équilibrer l'action du disque 54; il est évident que !.. f.,c3 interne du aisque 54 est sous la pression de la v...!;'Jla- ViV3 traversant les rotors. L. vapeur vive passe aussi 1;'1.5 1... C.1:-'i.Ùre 88 provenant de l'espace annulaire 85 à travers les ouvertures 97 du disque 54.
Afin que l vapeur vive ne s'échappe point directement de la chambre de compensation 88, dans la chambre de décharge 8 est prévue, insi qu'illustré en figure 17, une autre g@rniture à labyrinthe, dont les éléments 99 sont fixés à la saillie circulaire 28 di disque 27 et les éléments 98 au disque 54. Les éléments 98 et 99 sont pourvus de brides fixées par des vis 100 alternativement au dis=
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':l.3 54 et û 1 saillie 28.
La ferue de garniture uontrée aux figures 15 et 15, coi.ipren=nt les bagues filetées 90 et 91 pour= vues de rolono:..3nt assez longs, est préférable qund on dispose d'un espace long en direction axiale et étroit en direction radiale; la forme montrée à la figure 17 comprenant des brides et des surfaces cylindriques rela=
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tivement courtes et convenablement appliquée lorsque l'espace disponible est court axialement et haut ra- dialement.
Une garniture à labyrinthe 101, disposée dans l'espace entre le disque 20 et la couronne d'extrémité de la première série circulaire d'aubes du disqu-e 54 empêche à la vapeur de s'échapper de la chambre 85 à travers ledit espace.
La base 1 et l'enveloppe 2 sont munies d'ouvertures de décharge 102 et 103, respectivement, dont on pourra employer l'une ou l'autre.
Supposant que le disque rotor 54 tourne dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre, les disques rotors 20 et 27 tournent en sens opposé; le rotor interne solidaire de l'arbre 12 au moyeu du moyeu 55 fait tourner l'arbre dans le sens des aiguilles d'une montre. Le disque 20 du rotor externe tournant dans le seras opposé aux aiguilles d'une contre entraine la roue planète 22, dont la rotation se transmet en sens opposé à la roue planète 17 par les satellites 14. La roue 17 calée sur le prolongement 13 entraine elle aussi de cette manière l'arbre 12 dans le sens de la rotation desaiguilles d'une montre.
La. rotation de l'arbre 12 est transmise à l'arbre moteur 37 par Ici manoeuvre de la poignée 53 de façon à porter en prise les dents 36 et 48. Si on manoeu= vre la poignée en sens opposé, c'est-à-dire de manière à porter en prise les dents d'embrayage 33 et 47, l'arbre moteur est entrainé en un sens opposé au précédent.