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"Machines rotatives à admission radiale, particulièrement turbines à vapeur ou à gaz, comportant plusieurs plans d'aubage à admission radiale".
Dans .les machines rotatives à admission radiale, par- ticulièrement les turbines à vapeur ou à gaz comportant deux plans d'adage à admission radiale décalés axialement l'un par rapport à l'autre, il est dosage de compenser le recul d'axe des deux plans d'aubage par une face de labyrinthe unique, dont le diamètre extérieur est en relation avec l'agent de travail a. pression d'entrée de l'admission radiale.
La traversée du plan de labyrinthe dirigée vers l'intérieur amène avec elle que les diamètres, et avec eux également les sections des interstices de labyrinthe, diminuent con- tinuellement vers lintérieur en direction de l'écoulement, cependant que l'agent de travail se détend progressivement.
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L'agent de travails s'accumule, par conséquant, dans les interstices de labyrinthe intérieurs et la majeure partie de la chute de pression se produit en cet endroit, de sorte que de labyrinthe, il y a lieu de prendre un diamètre intérieur de labyrinthe relativement grand. En particulier, cependant, l'écoulement de pression dans le labyrinthe et, par conséquent, la grandeur du recul de labyrinthe devient fortement dépendante de la grandeur des interstices extérieurs et intérieurs du labyrinthe. De faibles écartements dans l'exécution ou l'usure en service modifient le recul d'axe de manière inadmissible.
On a, par conséquent, passé au procédé de relier le diamètre intérieur du labyrinthe avec le flux de l'agent de travail, non pas à la sortie du dernier paln d'aubage, mais entre les deux plans radiaux d'admission radiale.
On réalise ainsi pour un diamètre intérieur agrandi du labyrinthe, mais avec une quantité presqu'égale en vapeur de labyrinthe, à peu près le même recul d'axe du plan de labyrinthe, cependant la vapeur de labyrinthe peut pour la majeure partie encore produire du travail dans le deuxième plan d'aubage, de sorte qu'il en résulte encore une plus grande récupération de chaleur, Dans pareil dispositif, l'écoulement de pression dans le labyrinthe peut être déter- miné de façon considérablement plus sûre, étant donné que l'agent de travail se modifie moins en contenu spatial à l'intérieur du premier plan d'eubage et que le rapport en- tre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur du la- byrinthe devient plus petit.
Ce dispositif ,connu et avantageux par lui-même, présente cependant pour d'autres raisons des incertitudes dans la réalisation de l'équilibrage de recul. Le recul d'axe du labyrinthe, traversé vers l'intérieur, varie avec la pres- sion d'après d'autres lois que celles de ltaubage. Il se
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produit en effet,suivant la charge et la pression d'ad- mission qui varie avec celle-ci, des reculs excédants con- sidérables. Dans les machinée rotatives pour basses pres- sions, le palier de pression récupère immédiatement les reculs excédants, mais,pour de hautes pressions, il con- vient de chercher une autre solution.
En outre, le dispositif décrit est très sensible.à tout écartement de la pression intermédiaire entre les deux plans d'aubage, étant donné que, pratiquement, la chute de pression, à partir de la pression d'admission à la pression intermédiaire, n'est utilisée que pour produire le recul de labyrinthe. Quand la pression intermédiaire baisse,le recul de labyrinthe est trop grand; si la pression intermédiaire augmente, le recul de labyrinthe est trop réduite Une introduction de l'agent de travail,dans le but d'une surcharge de la machine ou une dérivation entre les plans d'aubage, est, par conséquent, inadmissible. Ces considérations restent également valables,quand les interstices de labyrinthe sont effectivement disposés l'un à la suite de l'autre axialement.
Suivant les constatations de la présente invention, on peut réaliser une amélioration surprenante des rapports, quand on utilise plus de deux plana dtaubage à admission radiale,. Conformément à l'invention, il est proposé que le premier joint de communication de la face de labyrinthe intérieure,en direction du flux de l'agent de travail, avec l'aubage, relie la face de labyrinthe au flux de l'a- gent de travail à travers l'aubage,derrière le deuxième plan d'aubage à admission radiale, maia en avant de la dernière série d'aubes.
Les meilleurs rapporte se rencontrent avec au mons quatre plans à admission radiale et, notamment, suivant une autre proposition de la présente invention, du faitque le premier joint de communication de la face de
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labyrinthe intérieures/direction de flux de l'agent de travaillée cubage raccorde la face de labyrinthe au '1 flux de L'agent de travail à travers l'aubage, entre les troisième et quatrième plans d'aubage, cependant que,entre les deuxième et troisième plans d'aubage, on peut suppléer ou priver de l'agent de travail. On peut ainsiréaliser effectivement une concordance suffisante, même dans des machines à haute pression, entre le labyrinthe et le recul d'aubage pour tous les rapports de charge.
Dans beaucoup de cas cependant, le dernier plan d'aubage à admission radiale est considérablement grand par rapport aux plans d'admis- sion précédents. Des variations dans la répartition de pression par distribution et construction imprécises ou par introduction et dérivation d'agent de travail, produisent alors des effets désavantageux sur l'équilibrage de recul.
L'invention veut cependant également, dans ce cas, éviter des reculs excédents dangereux, même quand il est suppléé ou dérivé des quantités effectives d'agent de travail entre les deuxième et troisième plans d'aubage. De cette façon, il ne sera par exemple plus nécessaire d'attribuer autant de chutes à un étage primitif de turbines à action qu'on puisse réaliser une surcharge suffisante par intro- duction d'agent de travail avant l'admission dans les plans d'aubage à admission radiale. On pourra plutôt concevoir l'aubage uniquement dans le but de réaliser le meilleur degré d'action complet.
Suivant une autre réalisation de l'invention, il est d'ailleurs proposé une face de labyrinthe supplémentaire parcourue du flux vers l'extérieur qui dé- charge le plan de labyrinthe traversé vers l'intérieur et qui équilibre le recul d'axe de plusieurs plans dtaubage, au moins du recul d'axe d'un des plans d'aubage. On obtient une solution particulièrement heureuse, quand une face de labyrinthe supplémentaire, disposée au dos de la
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dernière roue d'admission et traversée vers l'extérieur, équilibrera, peu près, le recul d'axe de cette roue. Comme, dans le dernier plan d'aubage, le contenu spatial de l'agent de travail est considérable, il ne se produit pas de pertes de puissance supplémentaires sensibles, du fait de ce nou- veau plan de labyrinthe.
De même, une disposition d'inter- stices de labyrinthe, au dos ordinairement libre de la der- nière roue, n'occupe, pratiquement, aucun emplacement sup- plémentaire.
Par les dispositions, conformes à l'invention, on réa lise une courbe d'équilibrage, particulièremet favorable pour tous les rapports de charge, par le fait que l'équi- librage des plans d'aubage,à peu près de même grandeur au point de vue surface, a été réuni,et qu'il s'effectue par le labyrinthe traversé en direction intérieure, cependant que le recul d'axe d'un ou de plusieurs plans d'aubage, disposés à la suite et qui sont de plus grande dimension, sont équilibrés par un labyrinthe supplémentaire traversé par le flux en direction vers l'extérieur.
Ce montage peut encore être simplifié davantage, A cet effet, il est proposé qu' %une face de labyrinthe supplémentaire,traversée en direc- tion vers l'extérieur et prévue au dos intérieur de la dernière roue, décharge le plan de labyrinthe traversée en direction intérieure,'qui équilibre le recul d'axe de toutes les roues jusqu'au bord dépassant de la dernière roue, décharge qui se fait, à peu près, pour le recul d'axe de ce bord dépassant.
En d'autres mots, il se fait donc que le recul d'axe de la partie intérieure de la dernière roue est équilibré en même temps en une expansion de face, qui correspond environ, en moyenne, à l'expansion de face des disques placés en avant, équilibrage qui se fait, éventuellement. encore ensemble avec les plans d'aubage disposés à levant, par le labyrinthe traversé en direction
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intérieure, et ce s'est que le bord dépassant du dernier plan d'aubage qui présente au dos un labyrinthe supplémentai- re pour l'équilibrage même de ce bord.
Comme toutes les faces équilibrées par le labyrinthe, traversé en direc- tion intérieure, sont à peu près de même grandeur, il ne se produit également pas de perturbations de l'équi- librage de recul.par variations dans l'écoulement de pression à l'intérieur de l'aubage. Comme avantage, l'on obtient que le labyrinthe supplémentaire au dos du dernier disque se présente effectivement plus court, et que les boîtes à bourrage d'arbre sont exposées à une moindre pression. Il en résulte une simplification et des frais moindres. Pour le restant, on réalise un écoulement simi- laire de l'équilibrage de recul sur l'étendue totale de charge de la machine.
La fig.l représent, à titre d'exemple, une turbine à vapeur comportant quatre plans d'aubage à admission ra- diale. la vapeur entre en 1 dans la turbine, est admise dans les tuyères 2 et dans l'au%age d'action 3, et traver- se successivement les plans d'aubage à admission radiale 4 à 7. Aux dos des roues 8 et 9, il est prévu une face de labyrinthe 10 et 11. La face de labyrinthe 10 est exté- riturement en communication avec l'espace de roue de itau- bage d'action 3, soit donc avec la pression d'entrée du plan d'admission radiale 4, et elle est également en commu- nication,sur la moitié intérieure à travers le conduit 12, avec la chambre 13 entre les plans d'aubage à admission radiale 6 et 7.
La vapeur de cette chambre 13 s'écoule à travers les forages 14 prévus dans la roue 9 pour arriver à la face de labyrinthe 11, qui équilibre un peu le recul d'axe du plan d'aubage 7. La vapeur de fuite du conduit 12 pourrait également être amenée directement à la face de labyrinthe 11, mais le montage, tel qu'indiqué, présente
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l'avantage que la vapeur /- ci fuite chaude débita:-- du tra- vail dans le plan d'adage 7,et que de la vapeur plus froide accule à la face de labyrinthe 11, vapeur qui a déjà débité du travail dans les plans d'aubage 5 à 6. La tubu- lure 15, raccordée entre les plans d'aubage admission radiale 5 et 6, sert à l'introduction de vapeur de surcharge ou pour une dér ivation.
Dans la fig.2, dans laquelle les chiffres de référence 1 à 10 ont les mêmes significations que dans la figure 1, le conduit 12 sert de raccordement de la moitié intérieure de la face de labyrinthe 10 à la chambre 13a derrière la roue 9. La vapeur de cette chambre 13a s'écoule, en partie, travers les forages 14a pratiqués dans la roue 9 de l'aubage 7, en partie, directement vers la face de labyrin- the lla, qui équilibre un peu le recul d'axe de la partie extérieure du plan d'aubage 7. Ce montage a été choisi pour équilibrer, par le labyrinthe 10,' les reculs d'axe des plans d'aubage 4, 5 et 6, ainsi que des parties inté- rieures du plan 7, jusqu'à un diamètre qui correspond environ, en moyenne,
aux diamètres extérieurs des plans 4 à 6. C'est uniquement le bord de l'aubage 7 qui fait saillie au-delà, qui est équilibré séparément par le labyrinthe lia.
L'égalité approximative des faces des aubages 4 à 7, dont le recul d'axe est équilibré par le labyrinthe 10, rend l'équibrage insensible à l'égard des variation dans l'é- ooulement de pression à l'intérieur de ces aubages. La pression aux boites de bourrage de l'arbre est très petite et la consommation de labyrinthe est faible. La tubulure
15, raccordée entre les plans d'aubage à admission radiale
5 et 7, sert de nouveau pour l'introduction de vapeur de surcharge ou pour une dérivation.
Le dispositif illustré représente une application pré- férée de l'idée inventive, dans laquelle le recul excédant,
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que le palier de pression doit absorber, reste petit pour tous les rapports de charge. Les interstices de labyrinthe peuvent également être disposés en direction axiale/L'un à la suite de l'autre, sans que l'idée inventive soit modi- fiée effectivement dans sa nature .
Revendications.
1. Machine rotative à admission radiale, particulière- ment turbines à vapeur ou à gaz comportant plusieurs plans d'aubage à admission radiale,décalés axialement l'un par rapport à l'autre, et une face de labyrinthe qui équilibre leur recul d'axe totalement ou en partie, face de labyrinthe dont le diamètre extérieur est en communication avec l'agent de travail à peu près à la pression d'entrée dans l'aubage d'admission radiale, et dont la partie intérieure est en communication avec l'agent de travail à plus haute pression que la pression de sortie de l'aubage d'admission radiale, caractérisée par le fait que dans la direction d'écoulement de l'agent de travail, le premier raccord de communication de la face de labyrinthe intérieure avec l'aubage raccorde la face de labyrinthe au flux de logent du travail,
à travers l'aubage derrière le deuxième plan d'aubage à ad- mission radiale, mais en avant de la dernière série d'aubes.