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Turbine à vapeur ou à gaz.
Dans les turbines à vapeur et % combustion interne qui sont destinées à fonctionner avec un fluide moteur de température élevée, il est particulièrement désirable d'abaisser la haute température par transformation en travail mécanique aussi rapidement que possible. on a par conséquent l'habitude, dans les turbines de ce genre, d'actionner les roues mobiles au moyen de tuyères dans lesquelles la fluide moteur se détend au point que la vitesse atteinte est audessus de la vitesse critique. On utilise par conséquent des tuyères allant en s'élargissant, dites tuyères de Lavai.
Il a été proposé également de conduire successivement le courant de gaz de grande vitesse sortant de semblables tuyères fixes sur des roues qui se meuvent en sens inverse pour évi, ter les pertes dans une couronne fixe d'aubes d'inversion
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entre les deux roues*
Ce qui est décisif pour le rendement de la turbine, c'est toutefois la vitesse relative entre les tuyères dans lesquelles le fluide moteur est porté à une vitesse élevée et la première couronne de roue mobile actionnée par ce fluide moteur. Plus on peut prendre grande cette vitesse, meilleur sera la rendement de la turbine.
Par les propriétés de solidité de la matière, une limite supérieure est toutefois imposée à la vitesse périphérique de la roue actionnée, limite supérieure qui spécialement pour la fluide moteur de tempe- rature élevée, se trouve notablement en-dessous de celle qui est désirée en tenant compte de la vitesse de sortie du flui@ de moteur des tuyères.
Comme la vitesse périphérique de la roue actionnée doit, pour des raisons.,.de solidité, être maintenue en-dessous de la valeur désirée, on a prévu suivant la présente invention, pour l'augmentation de la vitesse relative entre la couronne de tuyères et la couronne de roue mobile actionnée par celle-ci, un système de tuyères tournant avec un nombre de tours plus petit que la roue actionnée, système qui transforme la pression du fluide moteur chaud et est refroidi par du fluide moteur non encore échauffé ayant environ la même tension que le fluide moteur chaud.
Par ce refroidissement au moyen du fluide moteur non encore chauffé, il est possible de maintenir apte au fonctionnement la matière du système de tuyères tournant, sans devoir employer un refroidissement eau qui dans un système de tuyères tournant, aurait des inconvénients au point de vue du fonctionnement. Il est plus favorable également au point de vue de l'économie thermique d'apporter les chaleurs ex traites inévitablement par la refroidissement du fluide moteur au fluide moteur non encore échauffé qui suit, que de l'envoyer dans l'eau de refroidissement.
Le dessin représente à titre d'exemple une forme de
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réalisation de l'invention. La fig. 1 montre une coupa mé- ridienne par la turbina, dans laquelle toutefois la roue mobile est dessinée en vue. La fig. 2 montre une coupe dans la sens périphérique par le milieu des tuyères, la fig. 3 une coupe par la ligne A-A vue dans le sens des flèches, la fig. 4 une vue d'une tuyère regardée dans le sens de la ligne de coupe A-A dans la tuyère.
L'espace annulaire 2, reconnaissable à la fig. 1 est délimité extérieurement par l'anneau de logement 3 qui est repos et intérieurement par la paroi cylindrique 4 apparte¯ nant à la partie tournante, tandis que les parois frontale: sont formées par le piston de décharge 5 tournant également et par la paroi 6 dans laquelle se trouvent les tuyères 7.
Le corps tournant est rendu étanche d'une manière connue par les dispositifs à labyrinthe 8 et 9 par rapport à l'an' neau de logement 3 qui est au repos.
L'air comprimé non encore échauffé venant du compres- seur entre par la tubulure 10 dans l'espace annulaire 2, passe alors la l'intérieur de la couronne de tuyères dans des évidements de la paroi frontale 6 portant les tuyères, baigne les tuyères 7 en un courant dirigé radialement de l'intérieur vers l'extérieur pour être évacué ensuite que= que peu échauffé par la tubulure 11. De là il parvient en passant par un régénérateur non représenté au dessin, où il s'échauffe davantage, dans la chambre de combustion pour parvenir ensuite par la tubulure 12 dans la chambre annulaire 13 qui ne participe pas 1 la rotation.
De cette chambre annulaire 13, les gaz moteurs chauds passent dans les tuyères tournantes 7, y acquièrent une grande vitesse et frappent la sortie des tuyères l'aubage de la roue @ bile 14 à la sortie duquel ils parviennent directement da le canal des gaz d'échappement ou bien, en passant dans t aubage 15 qui est relié rigidement à la couronne de tuyè@ tournante, ils cèdent leur énergie résiduelle pour être
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menés alors de la chambre d'échappement dans un régénérateur dans lequel la chaleur restante est enlevée.
Quoique le corps tournant qui contient des tuyères na puisse pas, à cause de sa construction toujours compliquée, être mis en fonctionnement avec une vitesse périphérique très élevée on peut toutefois atteindre commodément par exemple une vitesse périphérique de 120 mètres par seconde pour les tuyères.
Si la roue mobile 14possède une vitesse périphérique de 280 mètres par seconde, ce qui peut être atteint déjà avec les matériaux connus actuellement, on obtient à cause de la vitesse inverse de la couronne de tuyères par rapport à. la roue mobile 14, une vitesse relative entre les deux pièces de 400 mètres par seconde, ce qui produit un rendement de la turbine beaucoup plus élevé que pour une vitesse relative de 280 mètres par seconde qui s'obtiendrait si le système de tuyères était fixe.
Le fait que la couronne d'aubes 15 qui peut être prévue dans certaines circonstances et qui est reliée rigidement au corps portant la tuyère, ne tourne également qu'à la vitesse minime de 120 mètres par seconde n' est pas un inconvénient vu qu'entre la roue mobile 14 et la couronne de tuyères 15, on obtient de nouveau à cause du mouvement en sens inverse une vitesse relative de 400 mètres par seconde.
A cause de la température élevée des gaz moteurs qui parcourent les tuyères 7, il est nécessaire de refroidir les tuyères d'une p art de l'extérieur, ce qui s'obtient par le fait que l'air comprimé non encore échauffé baigne les tuyères extérieurement, comme on l'a déjà mentionné, en se mouvant dans le sens des flèches représentées aux fig. 1 et 3. 1)' au- tre part, il faut veiller % ce que les tuyères puissent se dilater librement dans toutes les directions à cause de la température élevée qu'elles prennent.
Ceci est obtenu par le fiait que chaque tuyère est insérée isolément au moyen d'un pied 16, en forme de queue d'aronde, dans le cprps rotatif,
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et cela dans des rainures qui sont fraisées dans la direction de la tuyère, c'est à dire dans la direction de la ligne de coupe A-A dans le corps tournant.
Ces pieds 16 en forme de queue d'hironde sont reliés par une pièce da transition mince 17 à la tuyère proprement dite. Pour éviter les tensions thermiques entre les tuyères et la pièce de fixation 16 en forme de queue d'hironde, les pièces 1@ et 17 sont subdivisées perpendiculairement à leur étendue longitudinale par des traits de scie 18 qui sont visibles à la fig. 3.
A l'extrémité de sortie, les faces frontales 19 des tuy௠res s'appliquent contre des faces frontales correspondantes du corps rotatif et cela d'une part contre la paroi 6 et d'autre part contre l'anneau de recouvrement 20, toutefois de telle façon que les tuyères peuvent se dilater de nouveau dans le sens radial de la pièce tournante, ce qui est possible par les joints que l'on put voir à la fig. 3.
Entre les différentes tuyères il reste des fentes libres 21 pour l'air de refroidissement s'écoulant dans le sens radial, fentes par lesquelles l'air de refroidissement parvient dans la chambre 22 qui entoure la couronne de tuyères à l'intérieur de l'anneau de recouvrement 20 et à la sortie de laquelle l'air de refroidissement s'écoule dans le sens axial dans la chambre annulaire 23 qu'il quitte, comme on l'a déjà mentionné, par la tubulure 11.
L'anneau de recouvrement 20 qui participe au mouvement de rotation du Corps est relié à l@ paroi frontale 6 de Ci:) corps par des broches 24 qui s'étendent à travers les espaces 21 entre les tuyères, radialement de l'extérieur vers l'intérieur, et sont fixées dans la paroi frontale 6, pa.r exemple au moyen de goupilles transversales.
Les intervalles 21 entre les tuyères, dans lesquels comme on l'a déjà mentionné, l'air de refroidissement circule radialement de l'intérieur vers l'extérieur, peuvent être
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fermes de raçon etanche a l'extremite de sortie des tuyères ou bien on peut laisser ouvertes volontairement, en ces androits, des joints de petite largeur par lesquels de petites quantités d'air de refroidissement peuvent sortir dans le même sens que les gaz moteurs chauds qui quittent la tuyère.
Dans ce cas les joints doivent également être constitués comme de petites tuyères en s'élargissant 25 pour que 1' air de refroidissement sorte convenablement détendu et avec une vitesse suffisante. On obtient ainsi l'avantage double qu'en premier lieu on produit un refroidissement sur l'aubage de la roue mobile 14 et en second lieu que l'on évite le tourj billonnement et l'effet d'aspiration qui se produisent autrement entre les différents courants de gaz moteurs des tuyères.
Si l'on désire envoyer en outre en un point de la péri- phérie un courant d'air de refroidissement particulier à travers l'aubage de la roue mobile 14, il suffit de ne pas fermer complètement sur la périphérie le canal annulaire 13 hors duquel les gaz chauds sont amenés à l'anneau de tuyères, mais de l'interrompre en un point de façon qu'en cet endroit l'air de refroidissement sortant de l'espace annulaire 2 puisse parvenir directement par les tuyères à l'aubage de la roue mobile 14.
Il est à recommander d'isoler convenablement par rapport à 1' espace 2 les parois du canal annulaire 13 qui le séparent de l' espace 2 et cela le mieux, intérieurement, au moyen d'une couche réfractaire et éventuellement extérieurement par une matière mauvaise conductrice de la chaleur. Comme le corps tournant est parcouru constamment par l'air de refroidissement avec les parois 4, 5 et 6= il ne prend pas une température élevée, ce qui est favorable d'une part pour sa solidité et met à l'abri d'autre part le palier 26 des températures trop élevées.