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DEMANDE DE BREVET D'INVENTION EN BELGIQUE.
"Turbine à vapeur ou à gaz, notamment pour températures et pressions élevées Il.
L'invention se rapporte à une turbine à vapeur ou à gaz, notamment-pour températures et pressions élevées. En ce qui concerne ces turbines, il se produit des différences de température considérables entre la face intérieure et la face extérieure de l'enveloppe, ce qui peut provoquer des tensions dangereuses. De plus, les hautes températures du côté intérieur de l'enveloppe influent sur la résistance mécanique du métal, ce qui est d'autant plus désavantageux que celui-ci subit de la part du médium moteur sous haute pression des efforts évidemment; très élevés. Pour remédier , ces inconvénients on a déjà pro- posé de refroidir l'enveloppe.
Hais ceci ne permet pas d'éviter des tensions dangereuses imposées à l'enveloppe; de plus, un tel refroidissement peut parfois être trop accentué, de sorte qu'on dissipe une trop grande quantité de chaleur, aux dépens du ren- dement thermodynamique de la machine. En outre, une enveloppe disposée pour être refroidie est de construction compliquée.
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Pour protéger l'enveloppe contre les températures trop élevées, on a aussi proposé d'isoler intérieurement l'enveloppe, par exemple en prévoyant une couche calorifuge sur la face in- térieure de l'enveloppe. Mais ces couches présentent elles - mêmes des inconvénients en ce qu'elles peuvant empêcher l'accrois- sement permanent de volume ou la dilatation des roues directrices et de leurs supports, ce qui fait courir certains risques à ces pièces. De plus, il est souvent difficile de trouver un calo- rifuge convenable susceptible de répondre aux conditions que les pressions élevées qui se produisent dans les turbines à haute pression, les températures élevées et d'autres propriétés de la vapeur à haute pression imposent à une telle matière.
Suivant la présente invention, on réalise maintenant le refroidissement du côté intérieur de l'enveloppe de turbine grâce à des dispositifs de refroidissement prévus dans l'espace, qui est compris entre l'enveloppe de turbine et les éléments amenant le médium moteur et parcourus par lui et dans lequel espace stagne ce médium moteur. Le médium réfrigérant circulant dans ces tuyaux de refroidissement peut être de même nature que le médium moteur de la turbine. Si cotte dernière présente un cylindre de support des roues directrices balayé extérieurement par le médium moteur, les tuyaux de refroidissement peuvent être logés-à l'intérieur de la chambre existant entre ce cylindre de support et le côté intérieur de l'enveloppe.
Ces tuyaux de re- froidissement empêchent efficacement la chaleur de rayonner des parties intérieures de la turbine jusqu'à l'enveloppe extérieure, de sorte que celle-ci est protégée contre les efforts dangereux dus à la chaleur; de plus, ces tuyaux permettent d'utiliser ul- térieurement dans l'installation la chaleur dissipée par leur intermédiaire, tout en n'empêchant nullement les pièces intérieu- res de la turbine de se dilater et d'accroître leur volume d'une. façon permanente, car ces tuyaux de refroidissement, dans leur ensemble, ne constituent nullement un appuirigide.
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Des formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées à titre d'exemple au dessin, où la fig. 1 est une coupe longitudinale par l'axe d'une partie d'une turbine à haute pression divisée par un plan axial en une moitié supérieure et une moitié inférieure.
La fig.2 est une coupe d'une partie de la moitié supé- rieure de cette turbine.
La fi.3 est une coupe longitudinale par l'axe d'une turbine à haute pression présentant des roues directrices réunies. en groupes et logées avec jeu radial dans l'enveloppe de la tur- bine, chacun de ces groupes étant relié par une extrémité à l'enveloppe . Enfin, la fig. 4 est une variante d'un détail.
1 désigne un rotor de turbine avec lequel les roues mo- biles 2 forment un tout. 3 désignent des dispositifs directeurs qui, à l'exception de celui du premier étage de pression, sont supportée par un cylindre 4 encastré à son tour dans l'enveloppe 5 de la turbine. 6 est une chambre d'admission de vapeur à la- quelle est fixé le dispositif directeur 3 du premier étage.
Entre la chambre 6 et le cylindre 4 d'une part et l'enveloppe 5 d'autre part est ménagée une chambre 7 dans laquelle il rogne la même pression qu'en aval du dispositif directeur 3 du premier étage, grâce au fait qu'une partie de la vapeur qui s'échappe de ce dispositif peut pénétrer dans la chambre 7 par une fente 8. La chambre 7 s'étend autour de la presque totalité de la . chambre d'admission 6. Dans la chambre 7 sont logés des tuyaux, de refroidissement 9 qui sont courbés ainsi que le montre la fig.2 et qui sont fixés à la moitié supérieure ou inférieure de . l'enveloppe 5.
Ces tuvaux 9 sont parcourus par un médium ré- frigérant qui intercepte et évacue la chaleur rayonnée par les pièces intérieures 1, 2,3, 4 de la turbine ainsi qu'une partie. de celle de la vapeur qui parvient dans la chambre 7,-évitant ainsi un échauffement trop fort de la face intérieure de l'en- veloppe 5.
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Il y a intérêt à faire circuler dans les tuyaux réfri- gérants 9 un médium, moteur de même nature que celui qu'on fait travailler dans la turbine mais qui, en certaines circonstances, peut présenter un état d'aerégation différent. Au besoin, ces 'tuyaux 9 peuvent aussi être munis d'ailettes, afin que l'échange de chaleur spit plus intime.
On peut faire circuler dans les tuyaux réfrigérants 9 de la vapeur intermédiairement surchauffée d'une manière quel- conque, afin d'éviter la condensation de la vapeur parvenue dans la chambre 7.
La forme des tuyaux de refroidissement 9 est sans im- portance pour le principe de l'invention. La chaleur évacuée par le médium réfrigérant peut être utilement remise en valeur d'une façon quelconque dans l'installation, par exemple pour le préchauffage de l'eau d'alimentation ou de l'air de combustion.
La fig.3 montre l'application de l'invention au cas d'une turbine dans laquelle les dispositifs directeurs 3 sont non pas insérés dans un cylindre de support mais réunis en deux groupes de telle manière que les roues directrices 3 voisines appartenant à un même groupe s'agrafent radialement et axiale- ment les unes aux autres par leur périphérie à la façon de cro- chats'. En ce cas, chacun des groupes est fixé à l'enveloppe 5 de la turbine par une de ses extrémités, en lo et 11 respective- ment. Dans les chambres 12 et 13 respectivement ménagées entre les groupes de roues et l'enveloppe 5 sont logés des tuyaux de .refroidissement 9 correspondant à ceux désignés par la morne ré- férence dans la première forme d'exécution.
Des tuyaux réfri- gérants 9 sont également logés dans la chambre extérieure des conduites d'arrivée de vapeur 14 qui sont construites à double paroi. Le médium réfrigérant qui coule dans las tuyaux 9 logés dans la chambre 13 peut être prélevé directement du raccord de vapeur d'échappement 2o de la turbine, grâce à quoi il se pro- duit une surchauffe intermédiaire de cette fraction du médium moteur. Afin d'obtenir une grande vitesse d'écoulement dans
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les tuvaux de refroidissement, le médium moteur qui v est sur- chauffé, peut être introduit dans le courant principal de médium moteur en évitant (court circuitant) un ou plusieurs étages de la turbine.
Dans le cas de la réallsation représentée à la fig.4, sur la face extérieure du cylindrede support 4 et de la chambre d'admission de vapeur 6 on a disposé des plaques respectivement 15 et 16 destinées à empêcher une transmission de chaleur de - l'intérieur vers l'extérieur par suite du rayonnement. Ces pla- ques 15,16 forment, avec des nervures dont elles sont munies et avec les parties 4, 6, des cavités 17 et 18 qui s'emplissent de vapeur stagnante. Par ce moyen, conjointement avec les tu- ,yaux réfrigérants-9, on peut efficacement protéger l'enveloppe 5 de la turbine contre des températures trop élevées.