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AUBE DE TURBINE, NOTAMMENT POUR TURBINES A GAZ"
On a déjà souvent proposé de refroidir les aubes des turbines , notamment des turbines à gaz, afin que ces aubes résistent mieux aux hautes températures qu'il faut donner à l'agent moteur si 1-'on veut pouvoir réaliser un fonctionnement économique. A cet effet, on a construit des aubes creuses , ou bien on a pris des aubes massives , percées de trous par lesquels on faisait passer de l'eau ou même de l'air servant au refroidissement.
Mais toutes les propositions de ce gemre pochaient du fait qu'au point de vue de la fabrication, il est à peu près impossible d'établir entre les aubes à refroidir et la roue une liaison exempte de tout défaut d'étanchéité, ou de les
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faire assez robustes pour qu'elles résistent à leur force cen-
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trifuge propre et 8, la pression bydraulioue considérable résul" tant de leur grande vitesse périphérique. Depuis que la soudure autogène permet de réaliser des liaisons étanches à l'eau et résistantes c. la. traction, la production d'aubes refroidies a paru sensiblement plus aisée,
mais la liaison bar soudure autogène présente l'inconvénient de rendre impos-
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sible un r G;',17.'; CGi::E)=lt facile des aubes, et elle n'offre d'ail- leur.? jamais une entière sécurité. 'En ce qui concerne l'emploi d'aubes refroidies, considéré en sei,
on ne tient généralement pas compte non plus qu'un refroidissement énergique des aubes implique de grandes pertes des que l'agent moteur doit travail- ler dans plus d'une couronne d'aubes. En effet, en raison de le. grande vitesse à laquelle l'agent moteur traverse générale- ment les canaux -: ailettes, le coefficient de transmission de chaleur à la paroi de l'aube atteint une valeur très importas te.
On en}8118 donc au gaz moteur une grande quantité de cha- leur qui passe dans l'eau de refroidissement où elle se trouve
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le .,;ur souvent oerdue pour tout tr8:T'1ill1tile.
Il s'ensuit que le refroidissement des aubes ne peut pas être poussé plus loin qu'il n'est nécessaire pour maintenir relativement froi- des les nièces qui sont soumises à de grands efforts de trac- tion, et qu'il y a lieu en outre de construire l'aube de telle sorte qu'un fort échauffement par les gaz moteurs ne puisse absolument pas .se oropager aux pièces soumises à des contrain- tes importantes.
Une aube de turbine , notamment pour turbines à gaz, satisfaisant dans une large mesure à ces conditions, est celle qui constitue l'objet de la présente invention. Elle se com- pose d'un noyau, refroidi, rigidement relié au disque ou. au tambour du rotor , et d'une douille non refroidie en métal très résistant à la chaleur, emboîtée sur ce noyau, et ayant la
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forme d'aube proprement dite.
L'essentielde l'aune réside donc dans la séparation de la pièce transmettant les efforts et de la partie qui reçoit l'agent moteur à haute température, puis dans la fixation rigide, sur la roue ou le tambour, -le la partie transmettant les forces et refroidie, de sorte qure
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les forces agissantes concourent d'e11pr;-':1(:c'le,; ;?.>J '1(,1'r:;:;e énergique du joint et à sa parfaite étanchéité et que toute fuite d'eau de refroidissement se trouve évitée. La liaison rigide peut consister en ce que le noyau, de forme très simple, peut constituer une seule pièce avec le disque ou le tambour, c'est-à-direêtre fraisé dans sa masse , ou bien en ce que le noyau est vissé ou rapporté par soudure sur le disque ou le tambour.
Une caractéristique également essentielle est que la partie subissant l'effort de l'agent moteur n'a à résister qu'à des efforts insignifiants, c'est-à-dire qu'elle oeut être faite de tôle mince et être exposée à de hautes températures.
On peut, par exemple , former cette douille d'aube à partir de tubes qu'on amène par emboutissage à la forme désirée. A cause de son faible poids, il suffit de fixer la douille, par exem- ple par soudure sur un côté, soit au pied, soit à la tête, et de la tenir légèrement plus courte que le noyau, de façon qu' elle puisse librement se dilater à un bout sous l'action de la chaleur. Si l'aube est pourvue d'une bande de recouvrement, cette bande peut servir pour fixer la douille d'aube. La douil- le peut s'échauffer fortement. Comme elle peut s'appuyer contre le noyau refroidi, elle lui cède toujours un peu de chaleur par contact et par rayonnement, mais cependant bien moins que si le gaz moteur arrivait directement sur la partie refroidie.
Diverses formes d'exécution de l'invention sont représentées au dessin à titre d'exemples. La Fig. 1 montre un tel aubage vu de côté partiellement en coupe, tandis que la Fig. 2 montre ce même aubage vu de dessus. Le noyau, sui-
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vant cet exemple d'exécution, est fraisé dans la masse de la jante. Les Figs. 3, 4 et 5 montrent diverses coupes d'une aube dans laquelle le noyau constitue une pièce distincte et est vissé dans la. jante. La douille de l'aube est fixée au pied par soudure. Dans le cas de l'aube suivant la Fig. 6, l'aube est fixée par soudure à la tête.
Suivant les Figs. 1 et 2, le noyau est d'une seule pièce avec la jante 2. Les trous 3 prévus pour le refroidîs? sèment par de l'eau sont percés dans la masse sans aucun joint. Pour obturer la liaison entre les deux passages on utilise la vis obturatrice 4 qui, pour améliorer l'étanchéité, est soudée avec le noyau 5. La douille, qui représente le profil propre de l'aube, est indiqué en 6. Elle peut être en tôle cintrée et soudée à l'une de ses arêtes ou aux deux; ma,is elle peut également être obtenue par emboutissage d'un tube. Comme matière on emploie une tôle d'acier à haute ré- sistance à la chaleur, ou une tôle d'un alliage quelconque au chrome ou autre. La douille est maintenue par la tôle de recouvrement 9, contre laquelle elle s'applique sous l'action de la force centrifuge.
La douille n'a par elle-même pas, ou n'a que peu d'efforts à subir, car elle s'applique étroitement contre le noyau 1. Elle peut donc sans inconvénient être por- tée à une très haute température. Elle ne cède au noyau par contact ou par rayonnement que très peu de la chaleur qu'elle a reçue. Le noyau peut donc facilement être maintenu froid sans enlever trop de chaleur au courant de gaz.
Dans le cas de l'exemple d'exécution suivant les Figs. 3 à 5, le noyau 8 est formé d'une pièce distincte vis- sée dans la jante 9. Une légère soudure permet d'obtenir en 10 un supplément d'étanchéité et de bloquer le vissage. Mais la totalité des efforts sont transmis par le pas de vis. Dans le noyau est percé le passage à l'eau de refroidissement.Pour
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fermer et relier entre eux les deux passages, on utilise le ,bouchon de fermeture 11. Par-dessus le noyau est glissée la douille 12 en tôle ; est fixée par son pied à la roue par soudure en 13. Au lieu d'une tête de recouvrement, l'aube est munie d'une arête aiguisée 14. La tôle 15 sert à séparer les deux passages de l'eau.
Dans le cas de l'exemple d'exécution suivant la Fig. 6. le bouchon de fermeture 16 est vissé, non Das par côté , mais par le haut. Le même métal d'apport sert à fixer la douille 17. On donne à la douille quelques dixièmes de mil- limètre de moins de longueur qu'au noyau, de sorte qu'elle veut se dilater sous l'action de la chaleur sans risquer de se dé- former en se refoulant.
Les soudures dont il est question dans ce qui précède peuvent se faire par tout procédé convenable, mais en prati que, on emploie de préférence la soudure électrique.