BE465797A - - Google Patents

Description

   <EMI ID=1.1> 

  
turbines à étages multiples.".

  
L'invention est relative à la construction

  
 <EMI ID=2.1> 

  
elle s'applique plus spécialement à des turbines à gaz,

  
pour lesquelles certains problèmes spécieux peuvent se

  
présenter pour la constitution de ces rotors, elle peut

  
être également utilisée pour toute autre turbine. 

  
Pour les turbines en général et pour des turbines à gaz en particulier, de difficultés de constitution se présentent en ce qui concerne la disposition appropriée de le structure, résistent aux efforts, d'un

  
 <EMI ID=3.1> 

  
tor doit fonctionner à des vitesses élevées et est soumis

  
à des différences de températures élevées et doit subir

  
des températures élevées, tout su moins localement. Ces

  
problèmes de constitution sont particulièrement d&#65533;.fficiles si l'on veut réduire le poids du rotor de la turbine,

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
L'invention veut donc atteindra deux buts principaux: premièrement, de réaliser un rotor à étages multiples dont la structure, supportant les efforts, soit

  
constituée et agencée de manière à pouvoir résister convenablement à des sollicitations mécaniques tout en étant

  
économique en ce qui concerne l'ensemble de sa masse; 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
pour permettre eux différences de. chaleur, existant entre

  
 <EMI ID=7.1> 

  
mites acceptables.

  
 <EMI ID=8.1> 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
fondamentale . 

  
Considérée depuis un point de vue, l'insertion

  
 <EMI ID=11.1> 

  
formant une liaison propre à transmettre les sollicite-

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
 <EMI ID=14.1> 

  
 <EMI ID=15.1> 

  
cements relatifs, dans le sens radial, des éléments en question.

  
Sous un aspect encore différent, l'invention

  
 <EMI ID=16.1> 

  
 <EMI ID=17.1> 

  
sant subsister entre-eux un intervalle annulaire occupé par un élément tournent intermédiaire contre lequel ils viennent buter pour délimiter des cavités annulaires distinctes, ces cavités étant reliées à une canalisation, aboutissant à un endroit plus voisin de l'axe de rotation, pour permettre l'entrée de l'air de refroidissement et à une canalisation, aboutissent _ un endroit plus

  
 <EMI ID=18.1> 

  
des embases des eubes, pour la sortie de cet air.

  
Suivent une Entre particularité de le disposition, indiquée en dernier lieu, on combine le refroidissement interne du rotor avec le refroidissement de ses faces externes et de ses organes de rapport en établissant à côté des faces externes d'amont et d'aval une structure fixe délimitent avec chaque face une cavité annulaire étroite alimentée avec de l'air refroidisseur admis en un endroit plus voisin de l'axe de rotation et quittant en un endroit plus éloigné de cet axe, de préférence dans la région des embases des aubes.

  
Il est nécessaire de maintenir tous les éléments tournants ensemble, dans le sens axial, et à cet effet, selon une autre caractéristique de l'invention,

  
on munit le moyeu de l'élément à aubes, établi à une extrémité du rotor, d'un prolongement axial qui traverse les moyeux de l'autre ou de chaque autre élément à aubes et de l'élément intermédiaire ou de chaque élément intermédiaire, tout en portant un écrou ou tout autre or-

  
 <EMI ID=19.1> 

  
Suivant une autre caractéristique de l'inven-  tion on rend certains des éléments du rotor mais pas tous auto-sustentateurs par rapport aux effets centrifuges, ces éléments auto-sustentateurs étant utilisés pour for-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
L'invention, sous ses divers aspects, peut être appliquée à un rotor de turbine à étages multiples et en porte-à-faux (c'est-à-dire qui comprend seulement un palier de support à une extrémité) ou à un rotor de ce

  
 <EMI ID=21.1> 

  
sieurs autres particularités de ces deux applications de l'invention apparaîtront au cours de la description

  
 <EMI ID=22.1> 

  
 <EMI ID=23.1> 

  
à-faux et l'autre à un rotor supporté à ses deux extrémités et qui sont montrés sur les dessins ci-annexés.

  
La fig. 1 montre, en mi-coupe axiale, une partie d'une machine motrice' avec turbine à gaz pour un

  
 <EMI ID=24.1> 

  
2-.faux, établi selon l'invention, un nombre suffisant d'organes de cette machine étant montés pour que l'on puisse se rendre compte de la relation existant entre le rotor de le turbine^ et les autres parties de la machine.

  
Le fig. 2 montre, à plus grande échelle, le rotor de la fig. 1 et ses moyens de support.

  
La fig. 3 montre, semblablement à la fig. 2, l'application de l'invention à un rotor à trois étages supporté à ses deux extrémités et pouvant faire partie de la machine motrice ayant la constitution générale montrée sur la fige 1. 

  
Les flèches, indiquées sur ces dessins, montrent le trejet suivi par l'air refroidisseur. 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
bine axiale à deux étapes et dont le rotor est monté

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
 <EMI ID=28.1> 

  
 <EMI ID=29.1> 

  
 <EMI ID=30.1> 

  
 <EMI ID=31.1> 

  
elors que l'arbre 7 est creux pour fermer un conduit

  
 <EMI ID=32.1> 

  
 <EMI ID=33.1> 

  
Les détails, décrits ci-dessus et tels que

  
 <EMI ID=34.1> 

  
 <EMI ID=35.1> 

  
vent ion peut être appliquée mais ils ne font pas, e uxmêmes, partie de l'invention excepte en ce qu'ils per-

  
 <EMI ID=36.1> 

  
de le turbine et à son palier et on reviendra ci-après sur cette Question.

  
Le fige .2 montre, d'une manière plus détaillée, le rotor et son .support. Les aubères du. premier &#65533;tees sont supportés, de préférence, par des embases cannelées

  
 <EMI ID=37.1> 

  
 <EMI ID=38.1> 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
du côté opposé à celui-ci auquel aboutit l'srbre 7. L'eu-

  
 <EMI ID=40.1> 

  
per un second élément de rotor ou par le roue 16 qui a

  
 <EMI ID=41.1> 

  
 <EMI ID=42.1> 

  
 <EMI ID=43.1> 

  
formant un pesasse pour l'eir refroidisseur. Dens le bossage 15 sont ménagés des trous radieux 19 par lesquels cet eir peut s'écouler depuis le cavité interne du

  
 <EMI ID=44.1> 

  
chambre 9 par les orifices 11) dans le conduit annulaire 18. Les deux moyeux sont espacés axiale ment pour lais-

  
 <EMI ID=45.1> 

  
 <EMI ID=46.1> 

  
13 et 16, portant les aubes, on intercale un élément de rotor ou une roue intermédiaire 21, beaucoup plus léger. Cette troisième roue a un bord interne épaissi ou renforcé 22 dont les faces latérales ou radiales présentent des gradins 23, soigneusement usinés, sur lesquels viennent s'appliquer des faces circulaires, de forme complé-

  
 <EMI ID=47.1> 

  
sur les faces internes des deux roues 13 et 16. Le contact entre les faces respectives est obtenu, de préférence, par frettage afin que l'on obtienne une liaison de retenue, dans le sens racial entre les roues 13 et 16, portent les aubes, de manière telle que la roue 16 soit immobilisée radialement par report à la roue 13 alors que, simultanément, la troisième roue 31 est immobilisée radialement par rapport aux deux autres. Le troisième roue 21- se prolonge vers l'extérieur et, de préférence, en s'amincissant, jusque dans la région des embases des aubes, et en une partie; dont le rayon est légèrement

  
 <EMI ID=48.1> 

  
roue porte sur chacune de ses faces latérales des re-  bords 25, orientés dans le sens axial et qui comportent des dentelures en contact avec des aubes. Ce contact sert à la transmission du couple entre les deux roues 13 et 16 et n'intervient pas dans leur maintien, dans le sens radiel, par rapport à la roue 21. Au delà de ce point, la troisième roue 21 comporte une jante périphérique 27,

  
 <EMI ID=49.1> 

  
forme une surface de guidageinterne pour le fluide circulant dans l'anneau de la turbine entre les deux étages du rotor. Cette jante peut servir, incidemment, comme butée interne aux embases 12 des aubes da turbine en empêchent leur mouvement axial dans ce sens.

  
La troisième rpue 21 subdivise l'espace interne, délimité par les roues 13 et 16, en deux cavités amont 28 et aval 29, de forme annulaire, le passage d'air susdit
20, dont question plus haut, étant subdivisé en deux parties par le moyeu 22. Des passages 30 sont ménagés dans les épaulements 24 pour l'écoulement de l'air vers l'ex-

  
 <EMI ID=50.1> 

  
vent svoir des dimensions différentes pour agir comme des étranglements par lesquels on donne à la pression de l'air des valeurs différentes dans les cavités 28 et 29. On peut s'arranger, par exemple, pour que dans la cavité 28 soit maintenue une pression à peu près deux fois plus grande que dans la cavité 29 pour la raison indiquée cis-près. Les rebords 26,pour- la transmission du couple, comportent également des passages d'air 31 formés en laissant subsister des intervalles appropriés entre leurs dentelures et d'autres passages sont prévus dans ou à

  
 <EMI ID=51.1> 

  
exemple sous les embases comme montré. L'air de refroi-

  
 <EMI ID=52.1> 

  
entre les roues 13 et 16 et de là par les orifices des embases. L 'air, provenant de la cavité amont 28, débouche dans la partie amont de la première roue 13 et s'échappe radielement vers l'extérieur dens l'anneau de le turbine. Le raison pour laquelle le pression, à laquelle

  
cet air est débité, est maintenue élevée est ce que l'on veut éviter toute possibilité de l'inversion du courent, c'est-à-dire depuis l'anneau de la turbine vers le chambre 28 du rotor. La pression de l'air est, évidemment, choisie de manière que l'on obtienne un écoulement cens

  
 <EMI ID=53.1> 

  
che, après avoir suivi un trajet similaire, vers l'ex-

  
 <EMI ID=54.1> 

  
l'échappement de le turbine.

  
 <EMI ID=55.1> 

  
les unes contre les autres, dans le sens axial, par un

  
 <EMI ID=56.1> 

  
sage 15 de le roue 13.

  
Il résulte de ce qui précède et bien que la

  
 <EMI ID=57.1> 

  
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que les moyeux 14 et 17 sont rendus a ut o-

  
 <EMI ID=58.1> 

  
 <EMI ID=59.1> 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
de rotation, il existe une concentration avantageuse des messes autour de l'axe de rotation. De cette manière le <EMI ID=61.1>  <EMI ID=62.1> 

  
 <EMI ID=63.1> 

  
cale leur centre de gravité fiscs un sens pour lequel, dans 

  
 <EMI ID=64.1> 

  
'En plus du refroidissement interne par l'air qui s'écoule par les canalisations susdites et par les

  
 <EMI ID=65.1> 

  
 <EMI ID=66.1> 

  
 <EMI ID=67.1>   <EMI ID=68.1> 

  
 <EMI ID=69.1> 

  
nagés dans l'ensemble à écrou de blocage 32, alors que le passage 35 est alimenté depuis la chambre 9 et par des conduits 38 ménagés dans l'ensemble à palier 8.

  
 <EMI ID=70.1> 

  
pour autant que cela est possible répartis angulairement autour dudit palier de manière qu'ils soient entourés par les parties constituées de celui-ci et provoquent ainsi également leur refroidissement. L'extrémité avant de l'ensemble à palier 8 est établi dans la chambre 9

  
 <EMI ID=71.1> 

  
limitée de l'air dans ledit ensemble est obtenue à l'aide

  
 <EMI ID=72.1> 

  
l'arbre 7. Les conduits 38 :_ont, d'autre part, des sec-  tions relativement grandes ce qui élimine toute tendance de l'air à expulser le lubrifiait hors des organes portent du palier proprement dit.

  
Le dispositif, montré sur la fig. 3, diffère de

  
 <EMI ID=73.1> 

  
rotor n'est pas en porte-à-faux mais est soutenu à chaque extrémité, le support avant étant analogue à celui désigné par 40 sur la fig. 1 alors que le support arrière comprend un ensemble à palier 41 décrit plus explicitement ci-après, le palier 8 des figs. 1 et 2 étant omis.

  
Le rotor comprend trois étages d'eubages et en ce qui concerne les deu-x premiers étages, il est constitué en substance comme le rotor décrit à propos de la fig. 2 c'est-à-dire qu'il comporte une première roue à <EMI ID=74.1> 

  
termédiaire 21. La roue 16 a, dans ce oas, une section diamétrale qui est symétrique par rapport à un plan radial ou trensversal et elle est suivie d'une troisième

  
 <EMI ID=75.1> 

  
spécifié plus haut, et qui est écartée de la roue 16 par

  
 <EMI ID=76.1> 

  
auto-sustentateur pour l'effet centrifuge, ce moyeu portant un rebord axial annulaire 45 qui est supporté, par un tourillon creux 46 de diamètre plus petit, avec interposition d'un rebord rigide, orienté radialement et formé par des parois tronconiques annulaires 47 qui se rejoig-  nent vers l'extérieur pour avoir, en coupe axiale, la forme d'un ensemble triangulaire qui repose sur le tourillon 46 en Étant fixé à celui-ci par des joints sou-

  
 <EMI ID=77.1> 

  
tement du prolongement 15 du moyeu 14 de la roue 13, ce prolongement traversant, dans ce cas, le moyeu 17 de la roue 16 et le moyeu 44 de la roue 42 en portant, à son bout, un écrou de blocage 32. La constitution et les liaisons mutuelles entre les groupes individuels, formés respectivement par les roues 42-43 et 13-21, entre-elles et

  
 <EMI ID=78.1>  radial de toutes les roues, les unes relativement aux entres, est donc obtenue uniquement par l'emboîteront

  
 <EMI ID=79.1> 

  
Le refroidissement interne du rotor, exception

  
 <EMI ID=80.1> 

  
 <EMI ID=81.1> 

  
toutefois possible d'établir des trajets différents pour

  
 <EMI ID=82.1> 

  
 <EMI ID=83.1> 

  
sages d'air par les logements des embases des aubes de

  
le roue 16 et l'air, provenant de part et_d'autre de cel-

  
 <EMI ID=84.1> 

  
 <EMI ID=85.1> 

  
Pour refroidir les faces terminales du rotor, des guides pour cet air peuvent être forcés par les cloisons fixes
33 et 34. Dans ce cas, toutefois, et comme le palier 8

  
 <EMI ID=86.1> 

  
tée par le logement 41 do. palier et le conduit 36 est alimenté avec de l'air refroidisseur par une fuite hors

  
 <EMI ID=87.1> 

  
rieur creux de ce logement étant alimenté avec de l'air,

  
 <EMI ID=88.1> 

  
 <EMI ID=89.1> 

  
l'arbre aux vitesses critiques, il est-nécessaire que

  
 <EMI ID=90.1> 

  
 <EMI ID=91.1> 

  
 <EMI ID=92.1> 

  
 <EMI ID=93.1> 

  
 <EMI ID=94.1> 

  
 <EMI ID=95.1> 

  
de le machine motrice. De plus on établit sur le loge-

  
 <EMI ID=96.1> 

  
 <EMI ID=97.1> 

  
 <EMI ID=98.1> 

  
 <EMI ID=99.1> 

  
 <EMI ID=100.1> 

  
térieures des rayons 50 sont, pour l'exemple montré, logées

Claims (1)

1. dens une chambre 56 ménagée dans l'enveloppe principale 51 <EMI ID=101.1>

   point approprié de la machine, cet air traversant ensuite

   les rayons 50 et aboutissant aux autres parties constitutives susdites, comme indiqué par des flèches et grâce

   à l'intervention d'orifices et passages appropriés.

   On se rend compte que les disposition, telles

   que décrites et montrées sur les dessins, présentent non

   seulement un rapport ré si stance/poids excellent, et procurent une coneentration avantageuse des masses à proximité de l'axe de rotation, mais qu'elles se prêtent, d'elles sèmes et pour un degré élevée à l'élimination des

   différences de température indésirables pour les différents organes. On peut, au contraire, réduire ces différences à des valeurs acceptables excepté dans les régions extrêmes des jantes des roues intermédiaires 21

   <EMI ID=102.1>

   chaud des gaz- actifs, ces jantes sont- nécessairement à

   <EMI ID=103.1>

   terrompues comme le sont les jantes des roues 13, 16

   et 42 par les logements des embases des aubes qui permettent généralement un degré suffisant de dilatation

   thermique pour écarter toutes les sollicitations thermi-

   <EMI ID=104.1>

   positions particulières pour éviter ces sollicitations

   dans les jantes 27 des roues SI et 43. A cet effet on

   peut ménager dans ces jantes des fentes radiales qui sont

   fermées, dans le sens de la périphérie, par des languettes susceptibles de s'écraser quand la dilatation des'

   jantes a lieu. Si nécessaire et par suite de l'existence

   des pressions différentes de l'air, de part et d'autre

   de chacune des roues SI, 43, on peut éviter les fuites

   <EMI ID=105.1>

   ci par des chevilles 58 (fig. 2) montées sur des broches

   filetées 59 (figs. 2 et 3) comme indiqué, en détail, dans

   <EMI ID=106.1>

   <EMI ID=107.1>

   à la construction des rotors et analogues, notamment à

   <EMI ID=108.1>

   REVENDICATIONS.

   1.) Un rotor de turbine à étages multiples comprenant deux éléments tournants coaxiaux et à aubes, prenant appui, exialement, sur un élément tournant intermédiaire dont la jante forme, de préférence, la surface du

   rotor comprise entre lesdits éléments à aubes, ledit

   élément intermédiaire étant lié aux éléments à aubes par

   un emboîtement complémentaire oui, à lui seul, procure audit élément 'intermédiaire et aux éléments à aubes des emplacements mutuels et convenables et une retenue dans le

   sens radial, les uns par rapport aux autres. <EMI ID=109.1>

   <EMI ID=110.1>

   <EMI ID=111.1>

   <EMI ID=112.1>

   <EMI ID=113.1>

   <EMI ID=114.1>

   termédiaire, établi entre lui-même et l'élément tournent précédent, le ou chaque élément intermédiaire présentent

   <EMI ID=115.1>

   <EMI ID=116.1>

   <EMI ID=117.1>

   support du premier élément à eubes mais séparé de celuici.

   <EMI ID=118.1>

   séparés par ledit élément intermédiaire.

   5. Un rotor pour turbine à étages multiples,

   <EMI ID=119.1>

   sent subsister entre -eux un intervalle annulaire occupé par un élément tournent intermédiaire contre lequel ils viennent buter pour délimiter des cavités annulaires distinctes, ces cavités étant reliées une canalisation,

   <EMI ID=120.1>

   tion, pour permettre l'entrée de l'air de refroidissement

   <EMI ID=121.1>

   des embases des aubes, pour le sortie de cet air. 6. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 5 dans lequel l'élément tournant intermédiaire divise l'espace annulaire, compris entre les éléments tournants à aubes en des cavités qui s'étendent, en substance, sur toute son étendue .ou la plus grande partie de celle-ci.

   7. Un rotor pour turbine à .étages multiples tel que spécifié sub 5 ou 6, dans lequel la canalisation, pour l'amenée de l'air dans lesdites cavités, est mé- nagée dans l'arbre portant le rotor et par des intervalles, prévus à cet effet entre les moyeux des éléments individuels de celui-ci.

   8. Un rotor pour turbine à étages multiples

   <EMI ID=122.1>

   pour l'air refroidisseur sont dimensionnées de manière que l'on obtienne des pressions différentes dans les cavités annulaires, la pression la plus élevée se produisant du côté haute-pression du rotor.

   9. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 5 à 8, dans lequel on combine le refroidissement interne du rotor avec le refroidissement de ses faces externes et de ses organes de rapport en

   <EMI ID=123.1>

   une structure fixe délimitent avec chèque face une cavité annulaire étroite alimentée avec de l'air refroidisseur admis en. un enxroit plus voisin de l'axe de rotation et quittant en un endroit plus éloigné de cet axe.

   10. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 5 à 9, dans lequel le rotor est muni d'un palier à son extrémité avant (amont) la structure

   de ce palier comprenant des passages d'air qui entourent angulairement les parties portantes alors que des moyens sont prévus pour qu'un écoulement d'air refroidisseur

   se produise constamment par ces passages.

   11. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 10, dans lequel l'extrémité avant (amont) de ladite structure de palier est logée dans une chambre de la structure de la turbine, dans laquelle,

   au cours du fonctionnement, est maintenue une pression telle qu'un écoulement permanent d'air refroidisseur se fasse par ledit palier.

   <EMI ID=124.1>

   <EMI ID=125.1>

   jente du ou de chaque élément intermédiaire forme la surface du rotor entre les éléments à aubes ou les éléments à aubes adjacents qui butent contre cet élément intermédiaire.

   13. Un rotor pour turbine à étapes multiples tel que spécifié dans l'une quelconque des revendications précédentes et dans lequel, pour maintenir les éléments <EMI ID=126.1>

   extrémité libre.

   <EMI ID=127.1>

   <EMI ID=128.1>

   tentateurs étant utilises pour forcer un support centri-

   <EMI ID=129.1>

   <EMI ID=130.1>

   derniers.

   <EMI ID=131.1>

   17. Un rotor pour turbine à étages multiples

   <EMI ID=132.1>

   <EMI ID=133.1>

   <EMI ID=134.1>

   l'usage, un moment fléchissant centrifuge qui contribue

   <EMI ID=135.1>

   18. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié dans l'une quelconque des revendications

   <EMI ID=136.1>

   comporte un emboîtement complémentaire et transmetteur

   <EMI ID=137.1>

   la périphérie de cel.ui-ci.

   19. Un rotor pour turbine à étages multiples

   <EMI ID=138.1>

   <EMI ID=139.1>

   <EMI ID=140.1>

   partant dudit élément à eubes et de diamètre plus ; rend que celui dudit support, en étant porté par celui-ci par un appui annulaire rigide, orienté dans le sens radial. 20. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 19, dans lequel l'appui annulaire est constitué par deux parois tronconiques qui se rejoignent à l'extérieur et dont la section axiale a une fonne triangulaire avec sa base reposent sur le support tournant alors que son sommet est fixé au prolongement axial tubulaire.

   SI. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 3, 19 ou 20, dans lequel le deuxième support tournant est monté dans un logement de palier, porté par l'enveloppe de la turbine à l'aide de rayons radiaux passant par le canal d'échappement annulaire,

   en aval de la turbine, ledit logement portant un prolongement axial, orienté vers l'aval et qui est relié aux rayons radiaux susdits par des entretoises.

   22. Un rotor pour turbine à étages multiples tel que spécifié sub 21, dans lequel des moyens sont prévus pour faire circuler de l'air refroidisseur par lesdits rayons, le logement du palier, son prolongement ou les entretoises ou par tous ces organes.

   23. Un rotor de turbine à étages multiples comprenant .des organes autres que la structure à palier et les moyens refroidisseurs externes, agencés et constitués en substance comme décrit en se-référant à la <EMI ID=141.1>

   24. Un rotor de turbine à étages multiples

   tel que spécifié dans l'une quelconque des revend testions précédentes et comportant une structure à palier et des moyens refroidisseurs externes, agencés et constitués

   en substance comme décrit en se référant à la fig. 2

   ou à la fig. 3 des dessins ci-annexés.