CH290097A - Installation de turbine à gaz. - Google Patents

Description

      Installation    de     turbine    à gaz.    Cette invention a pour objet une instal  lation de turbine à gaz.  



  L'enveloppe portant les aubes directrices       fixes    de la turbine d'une telle installation est  sujette à. s'échauffer, du fait de la haute tem  pérature des gaz. L'échauffement exagéré de  l'enveloppe de la turbine entraîne des frais  de construction supplémentaires du fait du  prix élevé des aciers     résistant    aux hautes  températures et peut provoquer d'antre part  une augmentation des pertes résultant d'une  augmentation du jeu radial aux extrémités  des aubes consécutive à. la dilatation de l'enve  loppe, notamment lorsque la turbine comprend  un rotor refroidi dont la dilatation reste       faible.    Le but de l'invention est d'empêcher  l'échauffement exagéré de l'enveloppe.  



  A cet effet, l'installation selon l'invention  est caractérisée par une enveloppe tubulaire  rigide formée au moyen d'éléments annulaires  juxtaposés, dont chacun est en une seule pièce  et dans laquelle sont emboîtés des, éléments  annulaires supportant les aubes directrices  fixes de la turbine de l'installation, et en ce  qu'entre chaque élément annulaire supportant  des aubes et un élément annulaire correspon  dant de l'enveloppe est formé au moins un  canal hélicoïdal destiné à la circulation d'un  fluide de refroidissement.  



  Le dessin représente partiellement, à titre  d'exemple, une forme d'exécution de l'instal  lation de turbine à gaz selon l'invention.  



  La     fig.1    en est une coupe axiale.    La     fig.    2 est une coupe selon 2-2 de la       fig.1.     



  L'installation représentée comprend deux  rotors de turbine indépendants     1.    et 2 coaxiaux  et disposés en série; le rotor 1 entraînant le  compresseur (non représenté) de l'installation  et le rotor 2 étant destiné à fournir de la  puissance utile. Les rotors 1 et 2 portent des  rangées d'aubes 6, 8 et 10, 12 coopérant avec  des rangées d'aubes directrices fixes 5, 7, 9,  11; les gaz de combustion provenant de la  chambre de combustion (non représentée) de       l'installation    alimentée en air par le com  presseur susnommé pénétrant dans la rangée  d'aubes fixes 5 par un canal d'entrée de sec  tion annulaire 4.  



  L'installation comprend une enveloppe  tubulaire rigide formée par des éléments  annulaires 52, 52b, 53 et 54 dont chacun est  en une seule pièce. Les éléments 52, 53 et 54  sont juxtaposés et assemblés les uns aux  autres par des boulons non représentés, et  l'élément 52b est chassé dans l'élément 52.  Dans cette enveloppe rigide et résistante à la  pression sont emboîtés des éléments annu  laires 80, 81, 82 et 83 supportant chacun  l'une des rangées d'aubes directrices fixes 5,  7, 9 et 11.  



  Des canaux hélicoïdaux 30, 31, 32, 33,  destinés à une circulation d'air refroidissant  et formés au moyen de rainures hélicoïdales  ménagées dans les éléments annulaires 52b,  53 et 54 de l'enveloppe, sont prévus entre ces      éléments et les éléments annulaires 80, 81,  82 et 83 supportant les aubes.  



  Les éléments 81 et 83 sont. constitué  chacun en deux parties séparées selon un plan  diamétral, de manière à permettre leur mon  tage entre les deux rangées 6-8, 10-12  d'aubes des rotors 1 et 2, les éléments 80 et  82 étant, par contre, constitués chacun en  une seule pièce. Comme représenté, lesdits  éléments non divisés 80 et 82 présentent  (les brides radiales     80a    et     82a    emboîtées res  pectivement dans les éléments divisés     contigus     81 et 83.

   Le bord postérieur de l'élément  divisé 81 est, d'autre part, emboîté comme  représenté en     81c    dans un logement. formé  entre l'élément 53 de l'enveloppe et les bases  des aubes 9 supportées par l'élément 82, le  bord postérieur de l'élément divisé 83 étant  emboîté comme représenté en     83a    dans une  rainure annulaire ménagée dans l'élément 54  de l'enveloppe. Cette disposition contribue à  soutenir les éléments 81 et 83 qui seraient.  autrement. susceptibles de se déformer du fait.  de leur division en deux parties.  



  Les éléments annulaires 80, 81, 82 et 83  présentent du côté intérieur des rainures pro  filées axiales     s'ouvrant        dans    les faces laté  rales de ces éléments et dans lesquelles sont  logées les racines de profil complémentaire  des aubes de stator. La base de chaque aube  directrice fixe présente une partie en forme  de plateau     (5a    pour les aubes de la première  rangée) destinée à protéger la. partie corres  pondante de l'élément annulaire qui la porte  du contact des gaz traversant la. turbine. La  racine de chaque aube directrice fixe com  prend une partie en forme de coin dont les  faces convergent vers une ligne située au  voisinage de l'axe d'un renflement cylindrique  terminant la racine.

   Dans la racine de chaque  aube     des    trois rangées 5, 7 et 9 est ménagé  un évidement 19 situé entre ses faces termi  nales transversales à la rainure et communi  quant par un conduit 18 avec l'un des canaux  hélicoïdaux 30, 31 ou 32. Les racines des  aubes de la rangée 11 n'ont     pas    d'évidement.  



  Les saillies des éléments 80, 81, 82 et 83  comprises entre les rainures axiales logeant    les racines des aubes sont de plus percées de  trous longitudinaux 20.  



  L'installation comprend un dispositif non.  représenté pour prélever une partie de     l'air     fourni par le compresseur et amener cet air  prélevé à circuler     clans    les canaux hélicoïdaux  30, 31, 32 et 33 pour refroidir l'enveloppe.  



  Ce dispositif, qui peut. comprendre un  compresseur     auxiliaire    destiné à élever la  pression de l'air prélevé et. un radiateur des  tiné à refroidir ledit air avant. son entrée  dans les canaux 30,     31.,    32 et 33, amène l'air  prélevé dans une chambre annulaire 34 for  mée entre les éléments .52,<B>5</B>2 b, et 53 de l'enve  loppe. De cette chambre, l'air est amené par  des conduits 35 dans les canaux     hélicoïdaux     30 et 31 et par un conduit 36 dans le canal  hélicoïdal 32 à partir duquel il s'écoule dans le  canal hélicoïdal 33, par un conduit 37.

   L'air  de     refroidissment,    après avoir traversé les  canaux hélicoïdaux, s'échappe dans le flux de  gaz traversant. la turbine par des fentes 40  et 42 ménagées entre les rangées d'aubes  directrices fixes et par la fente 38, ménagée  entre la rangée d'aubes 5 et l'élément 52     b     de l'enveloppe.  



  De     L'air    provenant des canaux hélicoïdaux  30, 31, 32 et 33, passe à travers les trous 20  percés dans les éléments annulaires 80, 81,  82 et 83 et s'échappe ensuite dans le flux de  gaz traversant la turbine, par les fentes 39.  40, 41 et 42. Cet air parvient. aux trous 20  par les canaux dont. l'un est montré en 21  à la     fig.    2.  



  Les évidements 19 pratiqués clans les  pieds des aubes des rangées 5, 7 et. 9 com  muniquent par les conduits 18 avec les canaux  hélicoïdaux 30, 31, 32 correspondants; et des  conduits d'échappement percés dans les aubes  ou dans les éléments annulaires les suppor  tant assurent une circulation de l'air     dans     lesdits évidements, cet air s'échappant égale  ment dans le flux de gaz de la turbine. Des  trous longitudinaux peuvent également être  ménagés dans les racines des aubes pour dimi  nuer le transfert de chaleur entre les aubes  et les éléments annulaires qui les supportent.,  lesdits trous étant par exemple balayés par      de l'air de refroidissement de la même ma  nière que les trous 20 des éléments annulaires  80, 81., 82 et 83.  



  La circulation de l'air de refroidissement  dans les canaux hélicoïdaux 30, 31, 32 et 33,  ainsi que dans les évidements 19 et les trous  \?0, permet d'obtenir que l'échauffement et  les dilatations thermiques qui en résultent       intéressent    principalement les parties profi  lées des aubes directrices fixes et dans une  moindre mesure seulement les racines des  aubes et les saillies des éléments annulaires  de support de ces dernières comprises entre  lesdites racines. De ce fait, l'enveloppe 52,       52b,    53, 54 peut être exécutée en acier ordi  naire et sa dilatation reste peu importante.  



  Il est à noter que l'énergie de l'air de  refroidissement refoulé dans la turbine par  les fentes 38, 39, 40 et 41 sera partiellement  récupérée dans les étages de turbine disposés  à l'aval desdites fentes.  



  Dans une variante, les trous 20 et les évi  dements 19 pourraient être isolés de la circu  lation d'air, et ne contenir que de l'air  stagnant.

Claims (1)

1. REVENDICATION Installation de turbine à gaz, caractérisée par une enveloppe tubulaire rigide formée d'éléments annulaires dont chacun est en une seule pièce et dans laquelle sont emboîtés des éléments annulaires supportant les aubes directrices fixes de la turbine de l'installation, et en ce qu'entre chaque élément annulaire supportant des aubes et un élément annulaire correspondant de l'enveloppe est formé au moins un canal hélicoïdal destiné à la circu lation d'un fluide de refroidissement. SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que lesdits canaux sont formés au moyen de rainures hélicoïdales ménagées dans les éléments annulaires cor respondants de l'enveloppe. 2.

   Installation selon la revendication, caractérisée par un dispositif pour prélever une partie de l'air fourni par le compresseur alimentant la chambre de combustion de l'ins- tallation et amener l'air prélevé dans lesdits canaux hélicoïdaux. 3. Installation selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend un compresseur auxiliaire destiné à élever la pression de l'air prélevé. 4. Installation selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce que ledit dispositif comprend un radiateur des tiné à refroidir l'air prélevé avant son entrée dans lesdits canaux. 5.

   Installation selon la revendication, caractérisée en ce qu'au moins l'un desdits éléments annulaires supportant les aubes pré sente une partie emboîtée dans un autre de ces éléments. 6. Installation selon la revendication, caractérisée en ce qu'au moins un desdits éléments annulaires supportant les aubes est formé de deux parties séparées selon un plan diamétral. 7. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que lesdits éléments annu laires supportant les aubes présentent chacun des rainures profilées transversales au plan de l'élément, s'ouvrant sur une face latérale au moins de l'élément et dans lesquelles sont logées les racines des aubes. 8.

   Installation selon la revendication et la sous-revendication 7, caractérisée en ce que les racines desdites aubes présentent chacune un trou longitudinal. 9. Installation selon la revendication et la sous-revendication 7, caractérisée en ce que les saillies desdits éléments annulaires sup portant les aubes comprises entre lesdites rainures sont percées d'un trou longitudinal. 10. Installation selon la revendication et la sous-revendication 7, caractérisée en ce que la base de chacune desdites aubes présente une partie en forme de plateau destiné à pro téger la partie correspondante de l'élément annulaire qui porte cette aube. 11.

   Installation selon la revendication et la sous-revendication 7, caractérisée en ce que les racines des aubes portées par certains au rrioins desdits éléments annulaires sont évidées entre leurs faces terminales, transversales auxdites rainures. 12. Installation selon la revendication et les sous-revendications 7 et 9 à 11, caracté risée en ce que lesdits trous et lesdits évide ments contiennent. de l'air stagnant. 13. Installation selon la revendication et les sous-revendications 2, 7 et 9 à 11, carac térisée en ce qu'elle comprend des canaux pour amener de l'air de refroidissement dans lesdits trous et dans lesdits évidements, cet air s'écoulant ensuite dans le flux de gaz de la turbine. 14.

   Installation selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des canaux pour décharger l'air ayant circulé dans lesdits canaux héli coïdaux dans le flux (le gaz de la turbine. 15. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que lesdites aubes présen tent chacune une racine comprenant une par tie en forme de coin dont les faces convergent vers l'extrémité libre de cette racine et se terminant par un renflement cylindrique.