<B>Roue de</B> turbine <B>Francis</B> La présente invention a pour objet une roue de turbine Francis comprenant au moins deux segments rapportés l'un contre l'autre, caractérisée en ce que son moyeu présente au moins une portée cylindrique sur laquelle est engagée au moins une frette assurant la solidarisation des deux parties de la roue.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de la roue de turbine Francis définie ci-des sus, procédé comprenant le coulage de la roue brute en une pièce, le sectionnement de la roue brute en au moins deux pièces par coupe du moyeu selon un plan passant par l'axe et par coupe des couronnes supérieure et inférieure en passant entre les aubes, caractérisé en ce que l'on plane les faces obtenues lors du sectionne- ment du moyeu,
l'on interpose entre ces faces du moyeu une cale d'épaisseur de correction pour tenir compte du métal enlevé lors de la coupe du planage, l'on usine au moins une portée cylindrique sur le moyeu et l'on engage à chaud sur celle-ci une frette assemblant les deux parties de la roue.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution de la roue selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale de cette roue, coupe selon a-B, respectivement C-D de la vue en plan de la roue représentée à la fig. 2.
En référence au dessin, la roue Francis 1 représen tée comprend un moyeu 2 relié par son plan 3 à une couronne supérieure 4. Une série d'aubes 5 sont liées à cette couronne supérieure 4. Les autres extrémités des aubes 5 sont réunies par une couronne inférieure 6.
En principe, une roue de turbine Francis du genre de celle représentée au dessin est coulé en une pièce en usine pour obtenir une roue brute. Dans le cas où cet te roue brute est de grande dimension, les nécessités de transport sur son lieu d'utilisation demandent le fracti onnement de cette roue en deux ou plus de deux par ties, ces parties étant assemblées après coup au lieu d'utilisation. Selon;
un procédé de fabrication et de montage préféré sur son lieu d'utilisation de la roue de turbine Francis représentée, après coulage de la roue brute en une pièce, cette roue est sectionnée en deux pièces par coupe du moyen 2 selon un plan 7 passant par l'axe 8 de la roue. Les couronnes supérieures 4 et inférieures 6 sont coupées en 9, 10, en passant entre les aubes 5.
Pour faciliter le sectionnement de la roue, on perce deux trous 11, 12 dans le plan 3 et à travers la couronne supérieure 4 ce qui facilite le tracé des lignes de coupe 9, ainsi que selon le plan 7.
Une fois la roue brute sectionnée en deux parties, on procède au planage des faces 13 obtenues lors du sectionnement du moyeu 2. Ensuite, les deux moitiés de la roue sont disposées l'une en face de l'autre de manière à reconstituer la roue entière. L'espace résul tant de la coupe de la zone du moyeu 2 et du planage des faces du plan 2 de coupe est mesuré de manière à établir une cale d'épaisseur de correction pour tenir compte du métal enlevé.
Une fois cette plaque d'épaisseur préparée, elle est engagée entre les deux parties du moyeu 2, la roue est alors maintenue dans cette position pour procéder à l'usinage de deux portées cylindriques 14 et 15 de part et d'autre du plan 3. Des frettes 16, 17 sont montées à chaud sur les portées 14 et 15 du moyeu 2 de manière à assembler les deux parties de la roue de façon défini tive. Bien entendu, cet assemblage définitif par les fret- tes 16 et 17 se fait au lieu même d'utilisation de la roue 1.
Un anneau de centrage 18 est engagé autour de la partie supérieure 19, de la couronne inférieure 6 dans le but d'obtenir un joint annulaire régulier entre cette couronne 6 et les parties fixes de la turbine. Il est à noter qu'un tel anneau 18 peut être réglé par rapport à la couronne 6 grâce à des vis de centrage engagées dans des perçages taraudés aménagés dans le pourtour de l'anneau 18. Les zones de coupe 9 et 10 des deux couronnes 4 et 6 peuvent être reliées par une simple soudure d'étanchéité.
En effet, aucun effort important ne doit être supporté par ces soudures d'étanchéité, car les frettes 16 et 17 peuvent être calculées pour suppor- ter à elles seules tous les efforts se transmettant dans la roue du fait de la poussée hydraulique, d'une part, et <B>de</B> la farce centrifuge, d'autre part.
Dans la description qui précède est indiqué plus par ticulièrement le procédé consistant à couper en deux la roue brute coulée en une pièce. Toutefois, il est clair que dans le cas de roues de grandes dimensions.,
la roue brute pourrait être sectionnée en plus de deux pièces. On pourrait envisager le cas d'une roue sectionnée entre chaque groupe de deux aubes de façon à obtenir des. segments de forme générale triangulaire.
En. variante et selon la forme donnée au moyeu 2, une seule portée cylindrique pourrait être prévue sur celui-ci pour recevoir une frette unique d'assemblage des différents segments de roue.
Il est à remarquer que dans une variante d'un procédé de fabrication et de montage, la roue 1 pour rait être coulée en deux pièces brutes, le plan de sépa ration passant au travers du moyeu 2 étant plané après coulée et refroidissement des deux pièces. Cette roue est ensuite assemblée à l'aide d'une ou deux frettes 16, 17 comme cela a été décrit ci-dessus en regard des fig. 1 et 2.
Dans ce dernier cas, il serait même possible de recharger si nécessaire le plan de séparation des deux parties du moyeu 2 à la soudure et d'usiner ensuite ce plan de manière à obtenir des faces planes pouvant être amenées soit en contact direct l'une avec l'autre, soit en contact .par l'intermédiaire d'une cale d'épais seur, si cela est nécessaire. Dans tous les cas prévus en variante,
le maintien assemblé des différentes parties de la roue sera assuré par une ou plusieurs frettes en gagées autour de portées cylindriques -usinées autour du moyeu 2.
<B> Turbine wheel </B> <B> Francis </B> The present invention relates to a Francis turbine wheel comprising at least two segments reported against each other, characterized in that its hub has at least one cylindrical bearing surface on which is engaged at least one hoop ensuring the joining of the two parts of the wheel.
The invention also relates to a method of manufacturing the Francis turbine wheel defined above, a method comprising the casting of the raw wheel in one piece, the cutting of the raw wheel into at least two pieces by cutting the hub. along a plane passing through the axis and by cutting the upper and lower rings passing between the vanes, characterized in that the faces obtained during the cutting of the hub are leveled,
a corrective thickness shim is interposed between these faces of the hub to take account of the metal removed during the cutting of the leveling, at least one cylindrical bearing surface is machined on the hub and is hot engaged on that - here a band assembling the two parts of the wheel.
The appended drawing represents schematically and by way of example an embodiment of the wheel according to the invention.
Fig. 1 is an axial sectional view of this wheel, sectioned along a-B, respectively C-D of the plan view of the wheel shown in FIG. 2.
With reference to the drawing, the Francis wheel 1 shown comprises a hub 2 connected by its plane 3 to an upper ring 4. A series of blades 5 are linked to this upper ring 4. The other ends of the blades 5 are joined by a lower crown 6.
In principle, a Francis turbine wheel of the type shown in the drawing is cast in one piece at the factory to obtain a raw wheel. In the case where this raw wheel is of large size, the transport needs to its place of use require the splitting of this wheel into two or more parts, these parts being assembled afterwards at the place of use. . According to;
a preferred method of manufacturing and assembly at its place of use of the Francis turbine wheel shown, after casting the raw wheel in one piece, this wheel is cut into two pieces by cutting the means 2 along a plane 7 passing through axis 8 of the wheel. The upper 4 and lower 6 rings are cut at 9, 10, passing between the blades 5.
To facilitate the cutting of the wheel, two holes 11, 12 are drilled in plane 3 and through the upper ring 4 which facilitates the drawing of the cutting lines 9, as well as in plane 7.
Once the raw wheel has been cut into two parts, the faces 13 obtained during the cutting of the hub 2 are leveled. Then, the two halves of the wheel are placed opposite each other so as to reconstitute the wheel. whole. The space resulting from the cutting of the area of the hub 2 and the leveling of the faces of the cutting plane 2 is measured so as to establish a correction thickness shim to take account of the metal removed.
Once this thickness plate has been prepared, it is engaged between the two parts of the hub 2, the wheel is then held in this position to proceed with the machining of two cylindrical seats 14 and 15 on either side of the plane 3 Frets 16, 17 are mounted hot on the surfaces 14 and 15 of the hub 2 so as to assemble the two parts of the wheel in a definite manner. Of course, this final assembly by the frets 16 and 17 takes place at the actual place of use of the wheel 1.
A centering ring 18 is engaged around the upper part 19, of the lower ring 6 in order to obtain a regular annular seal between this ring 6 and the fixed parts of the turbine. It should be noted that such a ring 18 can be adjusted relative to the crown 6 by means of centering screws engaged in threaded holes made in the periphery of the ring 18. The cutting zones 9 and 10 of the two crowns 4 and 6 can be connected by a simple sealing weld.
Indeed, no significant force must be supported by these sealing welds, because the hoops 16 and 17 can be calculated to withstand on their own all the forces transmitted in the wheel due to the hydraulic thrust, on the one hand, and <B> of </B> the centrifugal stuffing, on the other hand.
In the foregoing description, the process consisting in cutting the raw wheel cast in one piece in two is more particularly indicated. However, it is clear that in the case of large wheels,
the raw wheel could be cut into more than two pieces. One could consider the case of a sectioned wheel between each group of two blades so as to obtain. segments generally triangular in shape.
In. variant and according to the shape given to the hub 2, a single cylindrical bearing could be provided on the latter to receive a single assembly hoop of the various wheel segments.
It should be noted that in a variant of a manufacturing and assembly process, the wheel 1 could be cast in two raw parts, the separation plane passing through the hub 2 being leveled after casting and cooling of the two parts. . This wheel is then assembled using one or two frets 16, 17 as has been described above with reference to FIGS. 1 and 2.
In the latter case, it would even be possible to reload, if necessary, the plane of separation of the two parts of the hub 2 by welding and then to machine this plane so as to obtain flat faces which can be brought either into direct contact with one another. with the other, or in contact by means of a shim, if necessary. In all cases provided as a variant,
the assembled maintenance of the different parts of the wheel will be provided by one or more hoops pledged around cylindrical bearings-machined around the hub 2.