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"Fixation de la bague à aubes pour machines rotatives avec admission radiale, particulièrement pour turbines à vapeur."
Les deux éléments de construction fondamentaux d'une turbine à admission radiale, la bague à aubes et le disque représentent des corps totalement différents au point de vue masses et surfaces.
Il en résulte que ces éléments se com- por,tent d'une manière très différente lors de 1'échauffement et du refroidissement ainsi que dans la déformation provoquée par des forces mécaniques extérieures, par exemple par la force centrifuge. lors de l'échauffement par exemple, la
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bague avec sa petite masse et sa grande surface s'adapte beaucoup plus rapidement au nouvel état que le disque, c.à.d. qu'elle se dilate plus rapidement que le disque, ;
Si l'on devait choisir un joint rigide entre la bague et le disque, il se produirait par cette différence de dilatation des ef- forts tellement considérables que la matière de construction ne pourraitles absorber sans être endommagés dans sa tex- ture. Ceci conduit à l'élimination du joint rigide entre la bague et le disque et à l'application de formes constructives, tent qui permet/une dilatation libre et indépendante de la bague et du disque.
Suivant le brevet allemand 237 541, ce joint a été établi par le fuit d'intercaler de minces cylindres entre la bague à aubes et le disque. L'épaisseur de paroi de ces cy- lindres a étéprise de façon que, d'une part, une transmission de chaleur entre la bague à aubes et le disque et largement empêchée et que, d'autre part, la bague à aubes reste autant que possible libre et non entravée lors de sa déformation.
Il se présente alors cependant dans l'élément de liaison en forme de cylindre avec un élargissement croissant, des efforts de flexion tellement considérables que le maténau de construction n'est alors plus à même de les absorber. Pour porter remède à ceci, il ne reste rien dtautre que de fendre la bague cylindrique, soit de dissoudre ainsi le joint du matériau en lui-même et de séparer ainsi en quelque sorte les tensions tangentielles. A côté d'autres désavantages, il est désavantageux que par cette séparation de fente , ltétan.- chéité à la vapeur de l'obturation est perdue.
Une autre voie connue pour la création d'un joint aussi libre que possible entre la bague à aubes et le disque est l'anneau intercalaire en forme de rein donné par Ljung- ström et qui a été maintenu sur un grand nombre de machines
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et qui serait cependant capable de perfectionnement s'il ne prévoyait pas de joint lamine pour le montage. Des joints laminés conduisent non seulement à un effort sur le matériau au-delà de'sa limite d'étirage, ) mais ont également pour con- séquence une déformation facile de la bague qui la rend non régulièrement .circulaire.
On doit alors, soit prendre en charge le défaut par dés-équilibre ou bien appliquer une méthode d'équilibrage qui n'est pas tellement simple, afin d'assurer une marche tranquille de la machine* Du point de vue de la fabrication et du fonctionnement, le joint,selon le brevet allemand 237 541, seraitdonc à préférer pour autant qu'on arriverait à éliminer les désavantages qui lui sont propres. Les problèmes qui résultent de ceci ont reçu une solution par la présente invention.
Quand on examine les relations qui se présentent dans la fixation de la bague à aubes suivant le brevet allemand 237 541, il se présente que les moments engendrés dans la bague de joint entre la bague à aubes et le disque par élar- gissement de la bague d'aubage, sont très grands à l'endroit de jointure de la bague à aubes et diminuent ensuite d'une manière relativement rapide, semblable à la forme d'une hy- perbole. Le matériau subit donc un effort élevé à l'endroit de jointure de la bague à aubes, alors que la partie restante de la section n'est exposée qu'à des efforts relativement réduits. Ces efforts élevés ont déjà pu être adoucis, comme déjà mentionné, en pratiquant une fente dans la bague.
L'in- vention suit un autre chemin et elle part notamment de la considération que l'on devait trouver une voie,qui permet une sollicitation plus uniforme de la section totale pour labsorption des efforts, car la méthode de rendre la totalité de la bague à aubes, tellement forte pour répondre à l'effort le plus élevé et la laisser ensuite non fendue, est exclue,
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étant dans que la bague devrait alors être de construction tellement forte qu'il en résulte le joint rigide non utili- sable entre la bague et le disque. L'élasticité de la bague, ta qui permet la dilation libre et non entravée de la bague à aubes par rapport au disque, doit donc être maintenue.
On y arrivequand, conformément à l'invention, on donne à la section de l'anneau intermédiaire) qui joint la bague à aubes au disque, une hauteur décroissanteen direction de l'endroit de fixation. Le cesle plus simple de pareille section serait la forme d'un triangle. Il a cependant déjà été mentionne que le trajet des moments est similaire à une hyperbole sen- sément. On prendra donc aussi la ligne limite de la section suivant une courbc ayant un trajet semblable.
Il est alors possible, sans fendre l'anneau intermédiaire, d'absorber tous les efforts qui se présentent, sans faire subir au matériau une fatigue excessive et, en même temps,, le ma- tériau de la bague intermédiaire est utilisé complètement au mieux, étant donné qu'il est sollicité à. travers toute sa section ou tout au moins sur la majeure partie en vue de récupérer les efforts.
L'invention permet maintenant une autre conformation de pareil anneau intercalaire, qui reprend sur des propositions similairen faites sous une autre corrélation. Avec un disque rotatif, la fcrce centrifuge attaque au centre de gravité de la bague d'aubage sur laquelle cette force agit. Cette force centrifuge tend à déplacer le centre de gravité de le section de la bague porteuse vers l'extérieur, c.à.d. que l'auneau intercalaire joint à la partie portant les aubes, est en quelque sorte élargi 'en forme d'entonnoir.
Dans la même direction que la force centrifuge de la bague d'aubage agit également la. force centrifuge provenant des aubes mêmes, ce qui a peur conséquence un élargissement encore plus grand de la bague intercalaire. la bague à aubes a donc ainsi la
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tendance de se placer obliquement. Il en peut résulter des difficultés dans le maintien dee jeux d'aubes, car ceux-ci sont construits et montés pour le cas où l'interstice de joint sera de forme cylindrique et non pas de forme conique., 'Par application de poids supplémentaires à, la bague d'aubage ou sur la bague intercalaire ou sur les deux, on peut pro- duire des moments qui maintiennent plus ou moins en équili- bre les moments provenant des deux forces centrifuges susdites.
Dans le calcul de ces poids d'équilibrage, il convient encore de considérer le fait que la force de cisaillement produite par l'élargissement dans l'anneau intercalaire produit un moment qui s'oppose à 1'élargissement. Il serait donc ainsi nécessaire éventuellement de prendre en considération ce moment lors de la détermination des poids d'équilibrage.
Il a déjà été mentionné que cette mise en pratique de l'invention utilise en partie des idées qui ont déjà. été développées dans une autre. corrélation. Il s'agit ici de la disposition proposée dans le brevet allemand 512 882. Dans la fixation d'aubes suivant Ljungstrom déjà rapidement détail- lée, avec des bagues intercalaires en forme de rein, la f-or ce centrifuge des aubes qui attaque au centre de gravité'des aubes, a pour résultat une rotation de la section d'anneau d'aubage autour de leur centre de gravité, c.à.d. l'aube forme alors avec cette bague de support une structure en forme d'arc.
Pour le redressement de la section de l'anneau d'eubage, il est fait dans cette publication la proposition dtutiliser des masses supplémentaires, dont les forces cen- trifuges engendrent des moments dans la bague qui équilibrent les moments de direction opposée, qui sont engendrés par les forces centrifuges des aubes sur l'anneau. Cette disposition se rapporte cependant, tel qu'il a été dit, uniquement sur ce genre d'aubes qui sont fixées entre deux joints par anneau articulé aux disques de turbine, cependant que la
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présente irvention part du cas fondamentalement différent que l'anneau portant les aubes passe directement dans une pièce tubulaire mince qui fait suite, cette pièce étant alors de son côté fixée au disque.
Les relations produites,conformément à l'invention, seront expliquées à l'appui de la figure. Les aubes 1 d'une turbine à admission radiale sont supportées par la bague de base2 qui se transforme en une pièce tubulaire 3. Cette pièce tubulaire est retenue dansun disque 4 par unjoint à tenon et mortaise et assurée centre tout glissement par un joint de soudage 6, Au contre de gravité de la bague d'subage 2 attaque la force centrifuge Pl, qui a pour con- séquence un Elargissement de la bague 3. Dans la même direc- tion agit la force périphérique P2, qui est produite par les aubes. Par lejoint rigide entre la bague d'oubage 2 et la pièce tubulaire 3, il se produit dans celle-ci des forces de recul P4 qui cherchent à retenir la bague 2 en arrière.
Le très grand effort exercé sur l'anneau intercalaire 3 sera maintenant compensé selon l'invention, par le fait que la pièce tubulaire 3 n'est pas, comme le montrent les propositions connues, un corps purement cylindrique, mais présente plutôt une section qui, d'un côté au moins, est limitée telle,qu'il se forme un trajet de section décroissante allant de la bague vers le disque. La ligne limite est dans ce cas une portion courbe à laquelle suit directement une zone droite. Pour éviter une position oblique des aubes 1, il est prévu des poids d'équilibrage qui produisent les forces d'équilibrer et P3. La force P3 compensera alors les forces P1 et P2, cependant que la force P5 sert à l'équilibrage de la force I4.
La représentation des poids d'équilibrage n'est évidemment que schématique. Il n'est
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pas nécessaire de prévoir deux poids d'équilibrage. Les deux poids peuvent tout aussi bien être réunis en une seule masse. De même, la figure neformera'pas restriction comme quoi la masse d'équilibrage doit être directement disposée en cet endroit.
Les considérations énoncées dans ce qui précède en association avec le disque rotatif d'une turbine à admis- sion radiale, sont sensément aussi de valeur pour toutes autres machines rotatives à admission radiale, dans les- quelles on rencontre des relations semblables. De même, ces considérations valent sensément pour le cas de la bague fixe, dans laquelle il ne peut pas se produire effective- ment des efforts par force centrifuge, mais d'autres efforts par exemple par excès de pression unilatérale.
Revendications.
1. Fixation de la bague dtaubage pour machines rota- tives à. admission radiale, particulièrement pour turbines à vapeur, dans laquelle la bagued'aubage passe dans une bague intercalaire élastique jointe au disque, caractérisée par le fait que la bague intercalaire présente une forme de section telle,,que,pratiquement) la totalité des faces de section prend part aux efforts engendrés avec une valeur de tension constante ou approximativement constante.