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TURBINE A VAPEUR OU A GAZ.
La présente invention concerne une turbine à vapeur ou à gaz fonc- tionnant avec un surchauffage intermédiaire et dans laquelle la détente du fluide moteur a lieu avant le surchauffage intermédiaire et tout au moins partiellement après le surchauffage intermédiaire dans le même carter.
On a déjà construit des turbines à vapeur de ce genre, de la ma- nière indiquée sur la fig. 1 du dessin annexé. Dans cet agencement, la tu- bulure d'entrée 1 de la vapeur vive arrivant dans un premier groupe d'étages de détente 2, ainsi que la tubulure d'entrée 3 du courant du fluide moteur sortant du surchauffeur intermédiaire 5 et arrivant ensuite dans le groupe d'étages de détente 4, en aval de ce surchauffeur, sont prévues vers le mi- lieu du carter de turbine 6. L'écoulement sensiblement axiale dans les deux groupes d'étages 2 et 4 a lieu en partant du milieu vers les deux extrémités du carter 6,et la partie du fluide moteur ayant traversé le groupe d'étages 2 sort du carter par une tubulure 7, et passe ensuite par un conduit 8 dans le surchauffeur intermédiaire 5.
La partie du fluide moteur ayant traversé le groupe d'étages 4 sort par une tubulure 9 prévue à l'autre extrémité du carter 6.
L'agencement qui vient d'être décrit offre l'avantage que les températures du fluide moteur sont relativement faibles aux deux extrémités du carter 6, c'est-à-dire à proximité des paliers 10 et 11 portant l'arbre 12 de la turbine. De plus, il est possible d'éviter des joints d'étanchéité exposés à la pression et à la température de la vapeur vive. Par contre, cet agencement présente certains inconvénients. C'est ainsi que, pendant le réchauf- fage initial de la turbine, et pendant les variations de la charge imposée, les différences de températures se présentent essentiellement au milieu lon- gitudinal du carter, c'est-à-dire à la plus grande distance des paliers 10, 11 et des points d'appui du carter 6.
Celui-ci risque donc de se déformer sous l'action de ces différences de température, ce qui peut se traduire par un
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frottement du rotor dans les joints à labyrinthe au milieu du carter de tur- bine, c'est-à-dire précisément au point où l'étanchéité doit être assurée en- tre l'étage recevant la vapeur vive et 1?étage recevant le premier la vapeur sortant du surchauffeur intermédiaire. Etant donné -la grande distance entre les paliers, et en tenant compte du nombre de tours critique, la partie mé- diane de l'arbre de turbine reçoit en outre un diamètre relativement impor- tant, ce qui est défectueux en ce sens que le joint d'étanchéité doit être disposé en cet endroit pour assurer la séparation entre les deux pressions précitées.
Pour éviter cet inconvénient,dans une turbine à vapeur ou à gaz suivant l'invention la tubulure d'entrée de la partie du fluide moteur à dé- tendre dans un premier groupe d'étages de détente, en amont du surchauffeur intermédiaire, est prévue à une extrémité du carter de turbine, tandis que la tubulure d'entrée de la partie du fluide moteur à détendre dans un deu- ximème groupe'd'étages de détente, en aval du surchauffeur intermédiaire, est prévue à l'autre extrémité du carter. D'autre part, les tubulures de sortie des deux parties du courant de fluide moteur sont disposées entre les deux groupes d'étages de détente.
La fige 2 du dessin est une vue en élévation avec coupe axiale partielle d'un mode de réalisation d'une turbine de ce genre.
Sur cette fige 2, 20 désigne un premier groupe de cinq étages de détente et 21 m un deuxième groupe de quatre étages de détente d'une turbi- ne à vapeur. Le groupe d'étages 20 reçoit la vapeur vive à haute température d'une tubulure 22. Cette partie du fluide moteur ayant traversé le groupe 20 sensiblement dans la direction axiale sort de la turbine par une tubulure 23 et passe par un conduit 24 dans un surchauffeur intermédiaire 25. La partie du fluide moteur, portée dans ce surchauffeur à une température plus élevée, arrive par un conduit 26 et une tubulure 27 dans le deuxième groupe d'étages 21 qu'elle traverse dans une direction sensiblement axiale pour quitter la turbine par une tubulure 28. Les tubulures 23 et 28 sont séparées par une cloison commune 29.
Si on tient compte du sens d'écoulement indiqué par les flèches A, le groupe d'étages 20 est donc placé en amont et le groupe d'éta- ges 21 en aval du surchauffeur intermédiaire 25. D'autre part, la tubulure 22, par laquelle la vapeur vive arrive dans le groupe d'étages 20, est pré- vue à une extrémité du carter de turbine 30, tandis que la turbulure 27, par laquelle le fluide moteur sortant du surchauffeur. intermédiaire 25 arrive dans le groupe 21, est prévue à l'autre extrémité du carter 30. Pour compléter il convient d'indiquer que 31 et 32 désignent deux,paliers placés respectivement aux extrémités du carter 30 et destinés à porter l'arbre 33 de la turbine.
Dans cet agencement que montre la fig. 2, la vapeur vive et le fluide moteur sortant du surchauffeur intermédiaire 25 entrent respective- ment par une des extrémités du carter 30 de la turbine, tandis que les par- ties du fluide moteur, qui ont été détendues dans les groupes d'étages 20 et 21 et qui sont donc relativement froides, sortent de la turbine vers le milieu longitudinal du carter 30.
En cet endroit, les températures sont relative- ment basses, de sorte que le risque de déformation du carter entre les paliers 31 et 32 est faibli'. La partie de l'arbre 33 coopérant avec le joint d'étan- chéité à haute pression 34 ayant un diamètre relativement faible, les fuites restent faibles même sur le côté à haute pression de la turbine. De plus, les vitesses périphériques se présentant dans ce joint à haute pression 34 sont plus réduites que dans l'agencement que montre la fig. 1, ce qui permet de ménager dans ce joint des jeux plus faibles et de réduire ainsi les fuites sans qu'il en résulte une réduction de la sécurité de fonctionnement.
Cette réduction du jeu est également possible par le fait que le joint à haute pres- sion 34 est prévu à une extrémité de l'arbre de turbine, directement à cote du palier 31 où les décentrements éventuels du rotor sont de toute façon très inférieurs à ceux qui peuvent se présenter au milieu de l'arbre. Un autre a- vantage de cet agencement consiste en ce que la réduction du module d'élasti- cité par les hautes températures du fluide moteur ne peut se présenter qu'aux extrémités de l'arbre de turbine, de sorte que ce phénomène exerce sur le nom-
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bre de tours critique une action beaucoup plus faible que dans un agence- ment tel que le montre par exemple-la fige 1.
La vapeur sortant par la tubulure 28 peut subir une détente com- plémentaire dans d'autres étages non représentés. On peut également la faire arriver dans un appareil consommateur de chaleur, un condenseur, etc..
S'il est nécessaire de prévoir un palier de butée pour l'arbre de turbine, ce palier peut être avantageusement agencé sur le côté du carter correspondant à la tubulure d'entrée, par laquelle le fluide moteur arrive dans le premier groupe d'étages 20. En effet, étant donné la dilatation re- lativement rapide du rotor pendant la période de démarrage, les jeux axiaux - en soi petits sur le côté de l'entrée de l'aubage mobile de ce groupe-augmen- tent, ce qui contribue à améliorer la sécurité de fonctionnement.
Il est vrai que les jeux axiaux correspondants du groupe 21 sont simultanément réduits, ce qui ne présente cependant aucune importance capitale parce que la lon- gueur de l'aubage de ce groupe d'étages est déjà très grande, de sorte qu'il est possible, pendant l'établissement du projet de la turbine, de prévoir pour ce groupe des jeux axiaux relativement importants sans qu'il en résulte une diminution sensible du rendement. Pendant le fonctionnement, ces jeux peu- vent donc sans inconvénient subir une réduction.
Bien entendu, l'invention est également applicable au cas où le fluide moteur à détendre dans la turbine n'est pas la vapeur mais un fluide gazeux.
REVENDICATIONS:
1. - Turbine à vapeur ou à gaz fonctionnant avec un surchauffage intermédiaire et dans laquelle la détente du fluide moteur a lieu en amont du sur chauffage intermédiaire, et tout au moins partiellement en aval du surchauffage intermédiaire dans un même carter, caractérisée en ce que la tubulure d'entrée du fluide moteur arrivant dans un premier groupe d'étages de détente, en amont du surchauffeur intermédiaire, est prévue à une extré- mité du carter, tandis que la tubulure d'entrée de la partie du fluide mo- teur arrivant dans un deuxième groupe d'étages de détente, en aval du surchauf- feur intermédiaire, est prévue à l'autre extrémité de ce carter, les tubulures de sortie des deux parties du fluide moteur étant disposées entre les deux groupes d'étages de détente.