BE476003A - - Google Patents

Description

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  BREVET D'INVENTION " Perfectionnements apportés aux turbines et analogues   "   
La. présente invention est relative à des turbi- nes axiales et des machines à aubes simila,ires traversées par un fluide, telles que des compresseurs axiaux,qui sont destinées à fonctionner à des températures élevées. 



   Elle a. pour but, surtout, d'assurer un refroidis- sement meilleur des   aubages   du rotor de ces   machines,   cette amélioration étant obtenue, en partie, par la construction des aubes elles-mêmes et, en partie, par le mode de monta.- ge des aubes par rapport à l'ensemble général de la machi- ne.

   Surtout pour les turbines à gaz, la température des   aubagesa.u   cours du fonctionnement normal, est souvent un facteur limitant le rendement de la. machine et il est 

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 possible de réaliser uns machine donnée avec un rendement nieilleur si l'on   parvient   à maintenir la température de travail de ses subages   a   une valeur   réduite.   Par contre, pour une machine fournissant un travail donné, on peut ain- si prolonger sa durée d'usage et il   devient   possible de se servir, pour ses cubages, de métaux de qualités moin- dres. 



   L'objet de l'invention, consiste en une turbine axiale ou toute autre machine à aubes analogue traversée par' un fluide et destinée à fonctionner à des températures élevées, plus spécialement une turbine à gaz, dont au moins un étage d'aubes du rotor comprend, entre les parties uti- les de ses aubes, qui se trouvent dans le passage réservé au fluide actif dans la machine,et lajante du rotor, des parties intermédiaires dont l'ensemble forme une structure annulaire entourant la jante du rotor et constituant péri- phériquement une paroi délimitante et interne pour ledit passage, ladite structure annulaire se trouvant en regard du côté amont et du côté aval d'un canal refroidisseur an- nulaire, qui s'étend à la fois en amont et en aval du rotor et qui est entouré du passage dans lequel circule la fluide actif et cette structure annulaire comportant,

   par rap- port à chaque aube, plusieurs passages à écoulement axial et qui se trouvent eans le prolongement du canai refroi- disseur afin de permettre 1'écoulement du fluide réfrigé- rant depuis la partie Amont vers la partie aval dudit ca- ns1. 



   De préférence et de pair avec les particularité indiquées plus haut, on fait comporter audit aubage du ro- tor des moyen,:; propres à transférer la chaleur depuis les parties utiles des aubes aux parties intermédiaires de celles-ci. Ces moyens peuvent être constitués par des dis- positifs du type "tube de   Perkins"   pour lesquels on ménage 

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 en commun dans sa. partie utile et dans sa pa,rtie intermé- dia.ire au moins une cavité interne et fermée qui contient un fluide réfrigérant qui circule convectivement a.u cours du fonctionnement,   laâite   cavité s'étendant entre des pas- sages à écoulement axial adjacents de ladite partie inter- médiaire.

   Dans un tel cas plusieurs cavités   refroidissa,n-   tes internes peuvent être prévues et les passages dans les parties intermédiaires sont agencés de manière à éviter qu' ils intersectent tout en/expisant une surface aussi efficace que possible au coura.nt du fluide réfrigérant en tenant compte de la, structure générale. 



   Conformaient à une a.utre particularité de l'in- vention, qui a. une importa.nce considérable pour réduire a.u minimum l'effet des sollicitations de flexion centrifuge sur la structure desdites parties intermédiaires et pour concilier les exigences d'une section transversale adéquate pour ces parties afin qu'elles puissent supporter les poids a.vec celles d'un pouvoir convenable pour le transfert de la. chaleur, les pa.ssages dans ces parties intermédia.ires sont disposés de maniéré qu'ils s'étendent radialement en étant constitués, de préférence, sous forme de fentes ra- diqles éta.blies dans des plans   ra,diaux   qui sont obliques par   rapport   à l'axe de rotation.

   Ces passages peuvent, en outre, être agencés de manière qu'ils a.gissent comme des   a.ubages   de turbine pour prélever du travail dans le courant refroidisseur à l'aide da la. structure intermédiaire. 



   L'invention a. également pour objet, à titre de produit industriel indépendant, une aube ayant les caracté- ristiques nécessaires pour convenir à la construction d'une machine établie comme indiqué ci-dessus. 



   Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, . un mode de réa.lisa.tion de   l'invention.   

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   Les figs. 1 à 3 montrent,   respectivement   en coupe axiale, en élévation après coupe   transversale   et en coupe selon 3-3 fige 2, trois aubes adjacentes de la partie   péri-   phérique du rotor d'une turbine établie selon l'invention. 



   On a désigné par 1 chacune des deux moitiés d'un rotor de turbine, chaque moitié comprenant un rebord péri- phétique 2 destiné à être engagé dans des ra.inures   périphé-   riques correspondantes 3 de   la.   face amont ou aval des   emba-   ses d'ancrage 4 des a.ubes. Chaque aube comporte une pa.rtie utile 5, qui se trouve dans un passage annulaire 6 pout le fluide actif et qui est délimité pa.r une paroi interne 7 et une pa.roi externe, et une partie, intermédiaire 9.

   Les parties intermédiaires 9 de toutes les aubes forment, par leur ensemble, une paroi annulaire qui entoure la jante du rotor de la. turbine et qui se trouve en regard du côté amont et du côté aval d'un canal refromidisseuur annulaire 10 en- t ouré du passage annula ire 6 et dans lequel circule, dans le sens de la flèche A, de l'air comprima par exemple, qui peut équilibrer ou à peu près la pression dans le passade 6. 



   Dans les parties   internédia.ires   9 des aubes sont ménagées des fentes radiales 11 qui se trouvent dans des plans inclinés lar rapport à l'axe de rotation pour per- mettre l'écoulement axial à travers ces parties 9 depuis une   partie   du canal 10 vers   l'outre,   une fente 11 aboutissant à une face d'une partie 9 débouchant dans une entrée plus ls large 12 d'une fente correspondante 11, ménagée dans la. partie adjacente 9. En leur donnant une ofrae convenable, les passages 11 peuvent fonctionner comme des   a.ubages   de turbine pour   récupérer   du travail à partir de   l'air   refroi- disseur. 



   Il   est  noter que, aréce a la disposition décri- te, une zone intensément refroidie est prévue entre la base des parties utiles 5 des aubes et leurs embases 4 de sorte 

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 qu'il se produit un écoulement de la. chaleur dans ce sens et que le rotor est isolé par rapport à l'effet chauffant   d@   fluide actif. 



   Pour que le refroidissement des parties 5 des aubes soit complètement efficace à des conditions de tem- pératures très élevées, on propose en outre de ménager dans chaque aube une ou plusieurs cavités internes fermées 13 (trois pour l'exemple montré) qui s'étendent depuis les parties   4-   jusqu'aux parties 5 des a.ubes et qui passent en- tre les fentes 11 de ces dernières.

   Chaque cavité con- tient un produit réfrigérant   approprie,   pa.r exemple du chlorure ou du bromure de sodium, de césium ou   d'alumi-   nium, qui est propre à   satisfaire   aux exigences d'une circulation   conective,   en étant à l'état liquide ou ga,- zeux, au cours de   l'usage.   Avec une disposition de ce gen- re, la structure ou paroi 9, fortement refroidie, forme la zone froide nécessa.ire au cycle de convection en notant que pendant le fonctionnement la. fprce centrifuge   prédo-   mine sur l'effet de la pesanteur en ce qui concerne l'in- fluence du poids dans le cycle. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Une turbine axiale ou toute autre machine à aubes analogue traversée par un fluide et destinée à fonc- tionner à des températures élevées, plus spécialement une turbine; à ga.z, dont au moims un étage d'aubes du rotor com- prend, entre les parties utiles de ses aubes, qui se trou- vent dans le passage r-éservé au fluide'actif dans la ma- chineet la jante du rotor, des parties intermédiaires dont l'ensemble forme une structure annulaire entourant la jante du rotor et constituant périphériquement une paroi délimitante et interne pour ledis passage, ladite structu- re a,nnula.ire se trouvant en regard du c8té amont et du <Desc/Clms Page number 6> côté aval d'un canal refroidisseur annulsire, qui s'étend @ la:

   fois en amont et en aval du rotor et qui est entouré du passage dans lequel circule le fluide actif et cette structure annulaire comportant, par rapport à chaque aube,, plusieurs passades à écoulement axial et qui se trouvent dans le prolongement du canal refroidisseur afin de per- mettre l'écoulement, du fluide réfrigérant depuis la partie amont vers la partie aval dudit canal.

   2. Une turbine axiale ou analogue telle que spé- cifiée sub 1 dans la; quelle on fuit comporter audit a.ubage du rotor des moyens propres à transférer la chaleur depuis les parties utiles des aubes aux parties intermédiaires de celles-ci.

   3. Une turbineaxiale ou analogue telle que spé- cifiée sub 1, dans 1"quelle on ménage en commun dans sa partie utile et dnns sa pnrtie intermédiaire au moins une cavité interne et fermée qui contient un fluide réfrigé- rant qui circula convectivement au cours du fonctionne- ment, ladite cavité s'étendant entre des passages à écoule- ment axial adjacents de la.dite partie intermédiaire.

   4. Une turbine axiale ou analogue telle que spé- cifiée sub 1 à 3, dans 1-quelle on agence les passages de la structure ou paroi intermédiaire de manière qu'ils s' étendent radialement.

   5. Une turbine axiale ou analogue telle que spé- cifi'a sub 1 à 3, dans laquelle on agence les passages sus- dits de manière qu'ils agissent comme des auba.ges de tur- bine pour prélever du travail dans le courant refroidis- seur a l'aide de la. structure intermédiaire.

   6. Une turbine axiale ou analogue telle que spé- cifiée sub 1 a 3, dans laquelle on établit les passages de la structure ou paroi intermédiaire de manière qu'ils s'étendent radialement et se trouvent dans des plans ra.- dia.ux obliques par rapport à l'axe de rotation, un passage, <Desc/Clms Page number 7> aboutissant à une face latérale d'une partie intermédiaire, débouchant dans l'entrée d'un passage partant de la, face adjacente de la partie intermédiaire voisine .

   7. Une aube axiale pour une turbine ou machine à aubes similaire destinée à fonctionner à des températures élevées et qui comporte, entre sa. partie utile, qui se trou- ve dans le pa.ssa.ge r-éserv a.u fluide actif dans la machine, .et la partie'par laquelle elle est attachée au rotor de le machine, une partie intermédiaire propre à former, de pair a.vec des parties similaires d'autres aubes, une structure annulaire qui entoure le rotor et à constituer périphéri- quement une paoi délimitante et interne pour ledit passage, ladite partie intermédiaire comprenant plusieurs passages à écoulement axial qui permettent l'écoulement d'un fluide réfrigérant d'une face latérale jusqu'à l'autre de cette partie.

   8. Une aube telle que spécifiée sub 7 comprenant des moyens internes pour le transfert de la chaleur depuis sa, partie utile jusqu'à sa, partie intermédiaire.

   9. Une aube telle que spécifiée sun 7 comportant en commun à sa pa,rtie utile et à sa partie intermédia.ire au moins une cavité interne et fermée, contenant un fluide réfrigérant qui circule convenctivement au cours du fonc- tionnement, ladite cavité étant établie entre les passages à écoulement axial de la. partie intermédiaire.

   10. Une a.ube telle que spécifiée sub 7 à 9 pour laquelle on établit les passages de ladite partie intermé- diaire dans le sens radial par rapport à l'axe de rotation au cours de l'usage.

   11. Une a,ube telle que spécifiée sub 7 à 9 pour laquelle on agence les passages de la. partie intermédiaire de manière qu'ils puissent agir cornue des aubes de turbine <Desc/Clms Page number 8> pour prélever du travail dans le courant du fluide re- froidisseur qui traverse cette partie 'pu cours de l'usage.

   12. Une aube telle que spécifiée sub 7 à 9 pour la,quelle on établit les passées de ladite partie intermé- diaife de manière qu'ils s'étendent ràdialement, par rap- port à l'axe de rotation, au cours. de l'usage et se trouvent dans des plans radiaux tout en étant inclinés sur ledit axe.

   13. Une turbine axiale ou analogue et des aubes convena.nt à ces turbines et destinées à fonctionner à des températures élevées, construites, agencées et propres à fonctionner en substance comme décrit et comme montré sur le dessin ci-annexé.