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La présente invention est relative à des perfectionnements, changements et additions à celle faisant l'objet du brevet principal et concerne les turbines à vapeur ou à gaz pouvant être entraînées en sens inverse de celui de marche en moteur.
Dans certains équipements de commande par turbines à vapeur ou à gaz, on doit réaliser une commande réversible; tel est par exemple le cas de la propulsion des navires, de la traction des locomotives, de la commande des laminoirs réversibles, des machines d'extraction, etc....
Pour réaliser la réversibilité de la commande, on peut soit interposer un mécanisme inverseur de sens de marche entre la ou les turbines et les ma- chines ou appareils à actionner, soit utiliser des turbines distinctes pour la marche dans chacun des deux sens.
Avec cette dernière solution, les turbines de marche arrière se trouvent entraînées, par les turbines de marche avant, en sens contraire de leur marche en moteur, pendant les périodes de marche avant; de même, pendant les périodes de marche arrière, ce sont les turbines de marche avant qui sont entraînées en sens inverse. Les turbines ainsi entraînées en sens inverse de leur marche en moteur fonctionnent en compresseurs et absorbent une puissance qui peut être notable et affecter fâcheusement le rendement de l'équipement; d'autre part, comme il s'agit évidemment de compresseurs très imparfaits, la plus grande partie de la puissance absorbée est transformée en chaleur, ce qui, surtout dans les turbines échappant à l'air libre ou à contre-pression, peut provoquer une élévation notable de la température des organes de ces turbines.
On sait, par ailleurs, que, lorsqu'une roue ailetée tourne dans le sens inverse de son sens normal de marche, la puissance absorbée par cette roue est due, pour la plus grande partie, à l'effet de compression produit par les aubages.
Cet effet de compression est mis en évidence sur la fig. l, représentant schématiquement un rotor de turbine comportant des roues de marche avant et une roue de marche arrière. Le rotor de la turbine est représenté par un arbre 1, reposant dans des coussinets 2 et 3, sur lequel sont calées trois roues de marche avant 4, 5, 6 et une roue de marche arrière '7 (il pourrait aussi bien y avoir un nombre quelconque de roues de marche avant, de même qu'un nombre quelconque de roues de marche arrière).
Lorsque la turbine est entraînée en marche avant, c'est-à-dire .lorsque les parties des roues 4, 5, 6 situâes en avant du plan de la Fig.l tournent dans le sens de la flèche F, les aubages de la roue de marche arriche 7 tournent, ainsi qu'on le voit, à contresens, c'est-à-dire que le fluide ambiant est introduit dans les aubages, où il est soumis à un phono- méne très complexe de compression.
La présente invention a pour objet un perfectionnement qui évite les inconvénients que l'on vient de rappeler et, notamment, réalise une ré- ùuction ou même une annulation de l'effet de compression produit par les subages des roues qui tournent en sens inverse de leur sens de marche en moteur.
Ce perfectionnement est essentiellement caractérisé, en ce que le fluide, qui se trouve devant les aubages de la roue qui tourne en sens contraire de son sens de marche en moteur, ou devant les aubages de la première de ces roues, s'il y en a plusieurs, est mis en rotation parallèlement a cette roue, dans le même sens que celle-ci, et de préférence à une vitesse voisine de la vitesse périphérique des dites roues.
En se reportant à la figé 1, on voit que, les roues 4, 5, tournant comme précédemment en moteur, c'est-à-dire dans le sens de la flèche F, si le fluide qui se trouve devant les aubages de la roue 7 est mis en mouvement dans le sens de la flèche F', l'introduction du dit fluide dans les aubages de cette roue 7 sera d'autant plus faible que la vitesse du flui-
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de se rapprochera davantage de la vitesse périphérique de la roue.
S'il y a égalité de vitesse entre le fluide et la roue, il n'y aura théoriquement aucune introduction de fluide dans la roue; si la vitesse du fluide est supérieure à la vitesse de la roue, le frottement aura tendance à entraîner la roue; dans le cas contraire, si la vitesse du fluide est inférieure à la vitesse de la roue, une certaine partie du fluide sera introduite dans les aubages de la roue et comprimée. Il n'est pas nécessaire, pour obtenir un avantage substantiel en ce qui concerne la puissance absorbée par la marche arrière, du fait de la loi du frottement, qui augmente en fonction du cube de la vitesse et de l'introduction du fluide dans la roue en fonction de la vitesse, qu'il y ait égalité entre la vitesse périphérique de la roue et la vitesse du fluide. Les conditions optima seront toutefois remplies, s'il y a égalité entre ces deux vitesses.
En se référant aux figures schématiques 2 à 4 ci-jointes, on va décrire des exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre du perfectionnement objet de l'invention. Les dispositifs de réalisation qui seront décrits à propos de ces exemples devront être considérés comme faisant partie de l'invention, étant entendu que tous dispositifs équivalents pourront être aussi bien utilisés sans sortir du cadre de celle-ci.
Les fig. 2 (en coupe axiale) et 3 (coupe de la fig. 2 suivant le plan A - A) se rapportent à ur- premier exemple de mise en oeuvre du perfectionnement objet de l'invention; seule a été représentée la portion d' une turbine à vapeur ou à gaz nécessaire à la compréhension de l'invention, et les organes analogues à ceux de la fig. 1 portent des références identiques.
Dans cet exemple, la turbine comporte un arbre 1 et une roue de marche arrière 7. Lorsque cette turbine est entraînée en marche avant, la tubulure 9 d'admission du fluide moteur à la roue de marche arrière n'est pas alimentée et la roue 7 est entraînée à contresens par l'arbre 1. Conformément à la présente invention, le corps 9 de la turbine porte, en plus d' une tubulure 10 d'échappement du fluide, une tubulure annexe 11 d'admission de fluide, placée sensiblement tangentiellement à la face interne du corps de turbine 9, de manière à ce que le fluide, débité par la tubulure 11, im- prime au fluide qui se trouve dans l'espace annulaire 12, compris entre la roue 7 et la nervure circulaire 13 du corps de turbine, un mouvement de rotation parallèle à celui de la roue 7 et dans le même sens.
La présence de la nervure circulaire 13 n'est pas obligatoire; elle a simplement pour effet d'éviter la diffusion du fluide additionnel (fluide moteur des turbines, air comprimé, etc..) amené par la tubulure 11.
Un autre exemple de réalisation du perfectionnement objet de l'invention est représenté à la fig. 4 (en coupe axiale) où seuls ont été figurés les organes nécessaires à la compréhension de l'invention; les organes analogues à ceux des fig. 1,2, 3 qui se retrouvent à la fig. 4 portent des références identiques.
Dans cet exemple, l'invention est mise en oeuvre grâce à l'utilisation de la vitesse du fluide moteur qui subsiste lorsque ce fluide sort de la roue qui tourne dans son sens de marche en moteur, ou de la dernière de ces roues, s'il y en a plusieurs. La vitesse de ce fluide est employée pour imprimer, comme précédemment, un mouvement de rotation au fluide qui se trouve devant les aubages de la roue qui tourne à contresens, ou devant les aubages de la première de ces roues, s'il y en a plusieurs.
Le rotor de la turbine est représenté par son arbre 1 sur lequel se trouvent calées les roues de marche avant dont la dernière 6 est seule représentée et la roue de marche arrière 7. Lorsque la turbine est entraînée en marche avant, la tubulure 3 d'admission du fluide moteur à la roue de marche arrière n'est pas alimentée et la roue 7 est entraînée à contresens.
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Conformément à l'invention, une ou plusieurs gaines 14 sont disposées à la sortie des aubages de la dernière roue de marche avant, de manière à récupérer, sur un certain segment d'aubes, le fluide moteur sortant de cette roue 6. La ou les gaines 14, qui peuvent se terminer par un persiennage 15, conduisent le fluide d'échappement, collecté à la sor- tie de la roue 6, dans l'espace annulaire 12, compris entre la roue de marche arrière 7 et la nervure 13, ce fluide d'échappement imprimant au fluide, contenu dans cet espace annulaire, un mouvement de rotation parallèle à celui de la roue 7 et dans le même sens que ce dernier.
Les dispositions de réalisation du perfectionnement objet de l'invention décrites précédemment dans le cas de la marche avant, en se référant aux fig. 2, 3 et 4, pourraient aussi bien être appliquées dans le cas où la turbine est entraînée en marche arrière.
Dans ce cas, la tubulure 8 d'admission du fluide moteur à la roue 7 de marche arrière est alimentée et c'est cette roue 7 qui fonctionne en moteur. Les roues de marche avant, telles que 6, sont alors entrainées à contresens. Conformément à l'invention, on placera devant les aubages de la première de ces roues tournant à contresens, une tubulure annexe d'admission de fluide, telle que 11 (fig. 2 et 3), ou une ou plusieurs gaines, telles que 14 (fig. 4), collectant sur un certain segment d'aubes le fluide moteur s'échappant de la roue 7.
Le fluide ainsi débité imprimera au fluide qui se trouve devant les aubages des roues de marche avant un mouvement de rotation parallèle à celui de ces dernières et dans le même sens que lui; des registres permettent d'obturer, en marche arrière, les gaines qui se trouvent devant la roue 7 et d'obturer, en marche avant, les gaines qui se trouvent devant la roue 6.