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Dispositif pour accroître le rendement aans les aubages de turbines.
Cette invention est relative à un dispositif permet- tant d'accroître le rendement interne dans une turbine axiale à vapeur ou à gaz par une variation des angles des aubes de leur base à la périphérie. Dans les roues à longues ailes, c'est-à-dire celles oà le rapport de la longueur des ailes au diamètre périphérique est élevé, on a déjà cherché à faire varier divers angles d'aubages aux différentes distances de l'axe de la turbine mais les aubages connus présentent cer- tains inconvénients expliquée ci-après.
Le présent dispositif est caractérise par des au- bes fixes à angle de sortie croissant de la base à la pé- riphérie et des aubes mobiles à angle de sortie constant de telle sorte que le flux augmente vers la périphérie où le rendement interne optimum est le plus élevé, en correspon- dance avec la vitesse périphérique croissante.
Dans le dessin annexé' :
La fig. 1 est une coupe d'une aube fixe et d'une aube mobile, suivant l'axe de la turbine;
Les fige. 2, 3, 4 sont des coupes partielles déve-
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loppées des aubages fixes et mobiles, suivant des cylindres concentriques à l'axe indiqués par 2-2. 3-3 et 4-4 de la fig. 1;
La fig. 5 montre les triangles de vitesse à la sor- tie des aubes mobiles, correspondant à ces coupes suivant 2-2, 3-3, 4-4.
Dtaprès l'invention, l'angle de sortie A des ailes fixes ou distributrices a (fig. 1 à 4) augmente de la base la périphérie et l'angle de sortie C des ailes mobile b res- te constant dans les coupes successives suivant 2-2, 3-3 et 4-4. Comme le flux de vapeur ou de gaz varie dans le même sens que sin A, ce flux augmente donc de la base à la périphé rie.
D'autre part, le rendement interne augmente dans le mê- me sens, car le rapport u augmente (u étant la vitesse oircon. v férentielle au point considéré de l'aile mobile et V la vi- tesse qui correspond à la chute calorique totale entre l'a.' mont des aubes distributrices et l'aval des aubes mobiles) et on sait que pour chaque valeur de u il y a un degré de v réaction (c'est-à-dire un certain rapport entre l'énergie po- tentielle de pression restant à utiliser dans l'aube mobile et l'énergie totale capable d'engendrer la vitesse V) qui assure le rendement interne optimum. Les calculs montreht que le degré de réaction doit .être pris croissant dans le m6me sens que u et que le rendement interne optimum croît dans ce v sens.
C'est ce qui est obtenu par le présent dispositif puis- que le 'degré de réaction croit avec sin A'. dans lequel A est sin C ' croissant et C constant. ëlil ti.
Comme, dans ce dispositif, le flux maximum passe dans les parties de l'aube mobile ou le rendement interne est maximum, le rendement moyen dans l'ensemble de l'aube est ao- cru.
Pour éviter les chocs à l'entrée de l'aubage mobile, on peut, par un moyen connu, adapter les angles d'entrée en
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chaque point de cet aubage à la direction de la vitesse re- lative de la vapeur en ce pointe
Une variation da. degré de réaction le long de l'au- be mobile pourrait être obtenue aussi en prenant l'angle A constant et en réduisant l'angle C vers la périphérie, ce qui permet encore d'avoir sin A croissant. Mais dans ce cas le sin flux de vapeur qui dépend de sin A, est constant et n'augmen- te pas vers la périphérie en même temps que le rendement in- terne; le rendement moyen de l'aube entière est donc moindre que dans le dispositif de l'invention.
Il peut même arriver que si la pression critique se produit à l'entrée de l'aube mobile à une distance de l'axe, le flux diminue à partir de cette distance jusqu'à la périphérie (comme il est bien connu) et le rendement moyen est encore moindre. l'augmentation du flux vers la périphérie de l'aube mobile selon l'invention, présente encore l'avantage de rap- prooher entre elles les directions du fluide à la sortie des différentes parties de cette aube pour la raison suivante :
La vitesse relative à la sortie de l'aube mobile augmente vers la périphérie, car le flux augmente pour une section de sortie qui est constante puisque cette section dépend de sinC qui est constant.'En reportant ces vitesses relatives w w' w" sur les triangles de vitesse de la fig. 5; on trouva que les vitesses absolues de sortie v v' v" sont très rapprochées com- me direction (Of, oF' oF") et même que les angles de sortie en direction absolue, tels que D sont très voisina de 90 , c'est-à-dire que .le fluide est dirigé axialement. (Dans ces triangles les bases 0 E, 0 E' 0 E" ont des longueurs corres- pondant à la vitesse ciroohférentielle u en chaque partie de l'aube suivant la méthode connue et 0 est l'angle de sor- tie de l'aube mobile).
Au contraire dans les dispositifs connus oa le flux
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et par conséquent les vitesses relatives de sortie w, sont sensiblement constants, ces vitesses portées en EG, E'Gtet ; E"G" donnent des vitesses absolues de sortie OG, 0 G" s'é-( cartant de OG' en direction. La divergence des vitesses ab- solues de sortie nécessite, pour l'obtention du rendement maximum, l'emploi de redresseurs ramenant le fluide dans la' direction axiale. Ces redresseurs sont de forme particuliè- rement compliquée si les vitesses absolues de sortie sont dirigées de part et d'autre de la direction perpendiculaire à la vitesse périphérique 0 E.
Dans le dispositif de l'invention, le redresseur est supprimé si les vitesses absolues de sortie sont voisi- nes de la direction axiale, ou il est de forme simple si elles sont inclinées sur cette direction mais rapprochées entré elles comme il vient d'être expliqué.
On a vu ci-dessus que le degré de réaction opti- mum est moindre à la base des aubes mobiles qu'à la périphéri@ Comme le calcul montre qu'il est voisin de zéro, les angles des aubes fixes ou mobiles peuvent être légèrement modifiés, dans une variante d'exécution de l'invention, de manière que ce degré de réaction à la base soit égal à zéro. Il n'y a alors aucune détente à la base de l'aube mobile et la même pression y règne en aval et en amont. Comme les pressions à la base des aubes mobiles se transmettent sensiblement au disque (dans le cas d'aubes mobiles portées par un disque)$ ce disque sera soumis à la même pression sur ses deux faces e@ oette variante de l'invention supprime ainsi la poussée axiale sur le disque.