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Dispositif directeur pour turbo-machines à écoulement axial.
L'invention se rapporte à un dispositif directeur pour turbo-machines à écoulement axial, notamment pour des turbines et turbo-compresseurs pour températures élevées où les aubages directeurs proprement dits sont encastrés dans un disque, ainsi que dans une couronne extérieure entourant ce disque, lesdits aubages étant précédés d'entretoises qui relient la couronne extérieure au disque. Dans un tel dispositif directeur, les aubages directeurs proprement dits ne sont pas intéressés à la transmission des forces agissant sur le disque, cette tâche étant accomplie par les entretoises dont le moment
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d'inertie est surtout grand dans le sens axial. Dans la plupart des cas, la couronne extérieure, les entretoises et le disque de ce dispositif sont venus de fonderie en une seule pièce.
Un tel mode d'exécution convient sans difficulté pour des températures relativement basses du fluide moteur. Pour des températures plus élevées, on est toutefois obligé d'employer des alliages de fonderie de haute résistance à chaud pour que les plus grandes fatigues rencontrées dans les entretoises puissent être supportées en toute sécurité . Au-dessus de 5000 C. environ, la résistance chaud et, surtout, la résistance à un effort permanent (limite de la viscosité) de toutes les sortes d'acier baisse très rapidement ; dans le cas de différences de pression élevées dans les étages, le seul expédient consiste donc à disposer un grand nombre d'entretoises épaisses.
Les difficultés de la construction de telles pièces de fonderie compliquées s'accroissent beaucoup lorsqu'il s'agit d'utiliser des sortes d'acier fondu à haute résistance à la chaleur. A moins de prendre des mesures spéciales dans de tels cas, les points de raccordement des entretoises à la couronne relativement épaisse ou au disque épais sont facilement le siège de soufflures et de gerçures, ce qui affaiblit fortement sinon rend inutilisable le distributeur.
Le but visé par l'invention est de supprimer ces inconvénients; cet effet, les entretoises suivant la présente invention, dans un dispositif directeur du genre précédemment mentionné, sont introduites, à travers des alésages radiaux de la couronne extérieure, dans des encoches radiales du disque, et bloquées dans le sens des déplacements radiaux. De cette façon est créé un dispositif directeur en plusieurs pièces dans lequel la couronne extérieure et le disque sont réunis par des entretoises séparées. Il s'ensuit que ces pièces séparées)aussi bien
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que la couronne extérieure et le disque peuvent être construits indépendamment les uns des autres.
Dans cette disposition, la couronne extérieure et le disque peuvent être en fonte ou en acier forgé tandis que les entretoises sont construites en des matières coûteuses et de haute résistance, comme ayant à supporter les plus grandes fatigues. On n'a donc besoin d'employer que relativement peu de matières coûteuses, à grandes résistance à chaud. Un autre avantage du nouveau mode de construction consiste en ce que les surfaces exposées au courant du fluide moteur; c'est-à-dire la partie libre des entretoises, ainsi que la surface intérieure de la couronne extérieure et la surface extérieure du disque peuvent être usinées proprement avant le montage, par exemple fraisées ou tournées.
Les entretoises encastrées dans la couronne extérieure et dans le disque peuvent par exemple être soudées sur ces pièces, ce qui bloque les entretoises dans le sens d'un déplacement radial.
L'invention est expliquée ci-après en détail en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non restrictif, une forme de réalisation possible.
La figure 1 est une coupe longitudinale axiale partielle par une turbine à écoulement axial.
La figure 2 est une vue de face, avec coupe partielle, d'un dispositif directeur suivant l'invention.
La figure 3 est, à une échelle plus grande, une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1, développée dans le plan du des'sin.
Le disque 1 en deux pièces et la couronne extérieure 2 en deux pièces entourant le disque 1 sont réunis au moyen des entretoises 3. Les aubages directeurs proprement dits 4 sont encastrés dans le disque 1 et dans la couronne extérieure 2.
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Les roues mobiles 5 sont solidaires de l'arbre 6 de la turbine, et le dispositif directeur représenté 1, 2, 3 est monté de telle façon dans le corps 7 de la turbine qu'il ne saurait se déplaeer ni axialement ni radialement, les deux moitiés des organes en deux pièces 1, 2 s'appliquant convenablement les unes sur les autres.
Un certain nombre d'alésages radiaux 8 de profil circulaire sont prévus dans la couronne extérieure 2. Les entretoises 3 sont introduites à travers ces alésages 8 en pénétrant encore dans des encoches 9 également radiales du disque 1. La forme des alésages 8 et des encoches 9 est choisie telle que les entretoises 3 s'y adaptent avec un ajustage calibré. Les entretoises 3 introduites dans les pièces 1 et 2 sont soudées respectivement à leurs extrémités en 10 sur la pièce 1, et en 11 sur la pièce 2, de façon à être bloquées dans le sens d'un déplacement radial. La partie libre des entretoises 3 reçoit un profil aérodynamique, suivant l'exemple de la figure 3, de sorte qu'elle oppose au passage du fluide moteur aussi peu de résistance que possible.
Au lieu de souder les entretoises 3 sur les pièces 1 et 2, on peut aussi obtenir un arrêt de ces entretoises dans le sens d'un déplacement radial en les vissant dans la couronne extérieure 2. De préférence, les entretoises 3 sont construites en acier forgé tandis que la couronne extérieure 2 et le disque 1 sont construits en fonte soudable ou en des alliages de fonderie soudables. De plus, les entretoises 3 sont fabriquées en une matière de résistance à chaud et de résistance à un effort permanent supérieures à celle de la couronne extérieure et du disque.
La fabrication d'un dispositif directeur du genre décrit peut aussi être réalisée en construisant d'abord, en la matière prévue pour la couronne extérieure et pour le disque,
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un disque entier ou un demi-disque. Ensuite, on usine, dans ce disque, un espace annulaire correspondant à la surface de passage pour le fluide moteur, c'est-à-dire de la hauteur des aubages directeurs, et enfin, le disque et la couronne ainsi obtenus sont réunis par des entretoises de la manière décrite ci-dessus.
Eventuellement, il peut être avantageux d'introduire les entretoises dans le disque et dans la couronne extérieure avec une tension initiale, c'est-à-dire par dilatation préalable ou par emmanchage à la presse.
Comme il est possible, dans le dispositif directeur décrit, d'employer pour les entretoises une matière de haute résistance à chaud, on peut se contenter de relativement peu d'entretoises minces, ce qui n'est pas possible dans la construction de dispositifs directeurs venant de fonderie d'une seule pièce. Dans un dispositif directeur suivant l'invention, les pertes par frottement sont donc fortement réduites, puisque le courant rencontre moins d'obstacles (entretoises).
Les parties des entretoises encastrées,-dans le disque et la couronne extérieure peuvent aussi avoir un profil ovale, rectangulaire etc., le profil des trous 8 et des encoches 9 devant être adapté au profil des entretoises.