FR2974843A1 - Enveloppe de turbine a ouverture dans une cloison annulaire de rebord - Google Patents

Enveloppe de turbine a ouverture dans une cloison annulaire de rebord Download PDF

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Abstract

Segment (6) d'enveloppe de turbine, comportant : une pluralité de segments (8) d'étages ; une pluralité de cloisons annulaires (10) de rebords séparant les différents segments (8) d'étages, au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires (10) de rebords étant traversée par une ouverture axiale (11) ; et une ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12) située au ras d'une surface intérieure (14) d'un segment parmi la pluralité de segments (8) d'étages.

Description

Enveloppe de turbine à ouverture dans une cloison annulaire de rebord
La présente invention concerne une enveloppe de turbine. En particulier, la présente invention concerne une enveloppe de turbine à vapeur comportant une ouverture (ou échancrure) dans une cloison annulaire de rebord, permettant une interface jointive entre un conduit d'extraction et un rebord annulaire.
Des segments d'enveloppe de turbine selon la technique antérieure (p.ex. dans des segments d'enveloppe de turbine à vapeur basse pression, ou BP) comportent des interfaces rapportées, ordinairement appelées caissons d'extraction, pour relier des conduits d'extraction au segment d'enveloppe. Ordinairement, chaque conduit d'extraction a un diamètre plus grand que la longueur axiale de son étage de turbine respectif. Le caisson d'extraction présente une interface entre le conduit d'extraction le plus large et le segment le plus étroit de l'enveloppe d'étage de turbine, de façon qu'une quantité voulue de fluide de travail (p.ex. de la vapeur) puisse être extraite de l'étage voulu de la turbine. Dans certaines applications à des turbines, intégrer des caissons d'extraction dans l'enveloppe d'une turbine risque d'être irréalisable. Par exemple, dans certains cas, les caissons d'extraction risquent d'être trop encombrants dans le segment d'enveloppe et risquent de compliquer la fabrication du segment d'enveloppe. Il est proposé un segment d'enveloppe de turbine. Dans une forme de réalisation est proposé un segment d'enveloppe de turbine comportant : une pluralité de segments d'étages ; une pluralité de cloisons annulaires de rebords séparant la pluralité de segments d'étages, au moins une cloison de la pluralité de cloisons annulaires de rebords ayant une ouverture axiale située au ras d'une surface intérieure d'un segment de ladite pluralité de segments d'étages. Un premier aspect de l'invention consiste en une enveloppe de turbine ayant une pluralité de segments d'étages ; une pluralité de cloisons annulaires de rebords séparant la pluralité de segments d'étages, au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords étant traversée par une ouverture axiale ; et une ouverture d'extraction sensiblement arrondie étant au ras d'une surface intérieure d'un segment parmi la pluralité de segments d'étages. Un deuxième aspect de l'invention consiste en un segment d'enveloppe de turbine ayant une pluralité de segments d'étages ; une pluralité de cloisons annulaires de rebords séparant la pluralité de segments d'étages, une première cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords, une première cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords étant traversée par une ouverture axiale ; une ouverture d'extraction en communication fluidique avec une surface intérieure d'un segment parmi la pluralité de segments d'étages tout près de l'ouverture axiale ; et un conduit d'extraction en communication fluidique avec l'ouverture d'extraction, le conduit d'extraction et l'ouverture d'extraction partageant un diamètre intérieur sensiblement identique sur toute une longueur du conduit d'extraction.
Un troisième aspect de l'invention consiste en une enveloppe de turbine ayant : un segment supérieur d'enveloppe ; et un segment inférieur d'enveloppe réuni au segment supérieur d'enveloppe, le segment inférieur d'enveloppe comportant : une pluralité de cloisons annulaires de rebords définissant une pluralité de segments d'étages, au moins deux cloisons parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords définissant des parties d'un premier segment d'étage radialement vers l'intérieur d'un second segment, adjacent, d'étage ; et une ouverture d'extraction située au ras d'une surface intérieure du premier segment d'étage ou du second segment d'étage.
L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective en trois dimensions d'une section d'enveloppe de turbine selon des formes de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective de dessus en trois dimensions d'un segment d'enveloppe de turbine selon des formes de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 représente une vue de dessous d'un segment d'enveloppe de turbine selon des formes de réalisation de l'invention. Des aspects de l'invention proposent un segment d'enveloppe de turbine, par exemple un segment d'enveloppe de turbine à vapeur comportant une ouverture (ou échancrure) dans une cloison annulaire de rebord, permettant une interface jointive (ou continue, ou ininterrompue) avec un conduit d'extraction. Un aspect particulier de l'invention consiste en un segment d'enveloppe de turbine ayant une ouverture d'extraction et un conduit d'extraction correspondant, chacun ayant sensiblement le même diamètre intérieur. Comme évoqué ici, les segments d'enveloppe de turbine selon la technique antérieure (par exemple, dans les segments d'enveloppe de turbine à vapeur basse pression, ou BP) comportent des interfaces rapportées, ordinairement appelées caissons d'extraction, pour relier des conduits d'extraction au segment d'enveloppe. Ces caissons d'extraction ont des dimensions intérieures (par exemple, une longueur et une largeur) distinctes de celles des conduits d'extraction auxquels ils sont reliés. Dans certaines applications à des turbines, l'intégration de caissons d'extraction dans l'enveloppe d'une turbine risque d'être irréalisable. Par exemple, dans certains cas, les caissons d'extraction risquent d'occuper beaucoup trop de place dans le segment d'enveloppe et risquent de compliquer la fabrication du segment d'enveloppe. En outre, dans certains modèles, il est souhaitable d'intégrer des conduits d'extraction supplémentaires et, dans de tels modèles, l'utilisation de caissons d'extraction risque d'aller à l'encontre des contraintes d'encombrement. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un segment d'enveloppe de turbine. Ce segment d'enveloppe de turbine peut comporter : une pluralité de segments d'étages, au moins une cloison de la pluralité de cloisons annulaires de rebords étant traversée par une ouverture axiale ; et une ouverture d'extraction sensiblement arrondie située au ras d'une surface intérieure d'un segment parmi la pluralité de segments d'étages. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un segment d'enveloppe de turbine comportant : une pluralité de segments d'étages, une pluralité de cloisons annulaires de rebords séparant la pluralité de segments d'étages, au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords étant traversée par une ouverture axiale ; une ouverture d'extraction en communication fluidique avec une surface intérieure d'un segment parmi la pluralité de segments d'étages tout près de l'ouverture axiale ; et un conduit d'extraction en communication fluidique avec l'ouverture d'extraction, le conduit d'extraction et l'ouverture d'extraction partageant un diamètre intérieur sensiblement identique sur toute une longueur du conduit d'extraction. Un troisième aspect de l'invention comporte une enveloppe de turbine ayant : un segment supérieur d'enveloppe ; et un segment inférieur d'enveloppe réuni au segment supérieur d'enveloppe, le segment inférieur d'enveloppe comprenant : une pluralité de cloisons annulaires de rebords définissant une pluralité de segments d'étages, au moins deux cloisons parmi la pluralité de cloisons annulaires de rebords définissant des parties d'un premier segment d'étage radialement vers l'intérieur d'un second segment d'étage adjacent ; et une ouverture d'extraction située au ras d'une surface intérieure soit du premier segment d'étage soit du second segment d'étage. Dans cette forme de réalisation, les cloisons annulaires de rebords peuvent définir un canal de fluide distinct, radialement vers l'intérieur de la surface (ou paroi) intérieure de l'enveloppe. A la différence de segments d'enveloppe de turbine selon la technique antérieure, qui emploient des caissons d'extraction, des aspects de l'invention consistent en segments d'enveloppe de turbine ayant une ouverture d'extraction située au ras d'une surface intérieure d'un des segments d'étages de turbine. Cette ouverture d'extraction peut être un prolongement continu d'un conduit d'extraction conçu pour extraire un fluide de travail (par exemple, de la vapeur) de l'enveloppe de turbine. Un aspect de l'invention permettant ces ouvertures d'extraction affleurantes (et les conduits correspondants) réside dans la mise en oeuvre de cloisons annulaires de rebords (ou cloisons d'étages) traversées par des ouvertures ou échancrures axiales. Ces échancrures permettent la mise en place d'ouvertures d'extraction affleurant contre la surface intérieure de l'enveloppe de turbine et s'étendant axialement entre deux des étages de la turbine.
Considérant la figure 1, il y est représenté une vue en perspective en trois dimensions d'une section 2 d'enveloppe de turbine (par exemple, une section d'enveloppe de turbine à vapeur). Comme représenté, la section 2 d'enveloppe de turbine peut comprendre un segment supérieur 4 d'enveloppe (ayant une entrée 5 de vapeur) et un segment inférieur 6 d'enveloppe, réunis au niveau d'une surface d'assemblage horizontale (non désignée par un repère). Le segment inférieur 6 d'enveloppe comprend une pluralité de segments 8 d'étages (également représentés sur la figure 2) et une pluralité (plusieurs étant représentées) de cloisons annulaires 10 de rebords séparant les différents segments 8 d'étages. Comme proposé ici, et à la différence de segments d'enveloppe de turbine selon la technique antérieure, les cloisons annulaires 10 de rebords peuvent comprendre une ou plusieurs ouvertures (ou passages, ou échancrures) 11 qui peuvent traverser axialement celles-ci, lorsque les cloisons annulaires 10 de rebords sont placées dans la section 2 d'enveloppe. Dans certaines formes de réalisation, les cloisons annulaires 10 de rebords peuvent définir partiellement des canaux s'étendant au moins partiellement dans la direction circonférentielle (par exemple, le canal 13, représenté le plus clairement sur la figure 2) radialement vers l'intérieur d'un segment d'étage adjacent 8, comme expliqué plus en détail ici. En outre, les cloisons annulaires 10 de rebords comprenant des ouvertures (ou des échancrures) 11 peuvent permettre au segment d'enveloppe (par exemple, le segment 6 d'enveloppe) d'employer des ouvertures d'extraction sensiblement affleurantes 12 s'étendant radialement entre deux étages de l'enveloppe, dans des passages axiaux radialement vers l'intérieur des canaux 13 s'étendant au moins partiellement dans la direction circonférentielle. Ces ouvertures d'extraction 12 (plusieurs sont représentées) peuvent être sensiblement arrondies et peuvent être situées au ras d'une surface intérieure 14 d'un des différents segments 8 d'étages. Dans une forme de réalisation (représentée), l'ouverture d'extraction 12 peut être une ouverture sensiblement arrondie, mais dans d'autres formes de réalisation possibles l'ouverture d'extraction 12 peut prendre diverses formes (par exemple, sensiblement ovale, carrée, polygonale, etc.). Selon un autre aspect de l'invention, le segment 6 d'enveloppe de turbine peut comprendre un conduit d'extraction 16 (plusieurs sont représentés) en communication fluidique avec l'ouverture d'extraction 12, le conduit d'extraction 16 et l'ouverture d'extraction 12 partageant un diamètre intérieur sensiblement identique sur toute une longueur (par exemple, une longueur radiale) du conduit d'extraction 16. Les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue de dessus en perspective en trois dimensions, et une vue de dessous du segment 6 d'enveloppe de turbine de la figure 1. Les figures 2 et 3 illustrent plus clairement l'interaction entre l'ouverture d'extraction 12, le conduit d'extraction 16 et la surface intérieure 14 du segment 8 d'étage. Ainsi, comme on peut le voir d'après la vue en perspective de la figure 2 et la vue de dessous de la figure 3, selon un aspect de l'invention, un conduit d'extraction 16 a une ouverture d'extraction 12 avec un diamètre intérieur commun (par exemple, sensiblement identique) (dl ou d2). Ainsi, pour chaque conduit d'extraction respectif 16 il existe une ouverture d'extraction correspondante 12 ayant un diamètre intérieur sensiblement identique (par exemple, dl ou d2). Le diamètre intérieur (dl ou d2) de chaque paire respective constituée d'une ouverture d'extraction 12 et d'un conduit d'extraction 16 peut varier sur l'étendue de régions du segment d'enveloppe de turbine, par exemple lorsque des paires composées d'une ouverture et d'un conduit dans les étages à pression la plus basse (les plus éloignées de l'étage d'entrée 20) peuvent avoir un plus grand diamètre (par exemple, dl) que des paires composées d'une ouverture et d'un conduit au niveau des étages à la pression la plus haute (par exemple, d2). Comme on peut le voir en particulier sur la figure 3, les ouvertures d'extraction 12 (et les conduits correspondants 16) peuvent s'étendre axialement entre au moins deux des étages 8 du segment 6 d'enveloppe de turbine. Ainsi, à la différence des "caissons" d'extraction selon la technique antérieure, les ouvertures d'extraction 12 et les conduits d'extraction 16 peuvent s'étendre entre plusieurs étages 8 du segment 6 d'enveloppe de turbine. De plus, comme représenté sur la figure 2 (et comme on le voit également sur la figure 1), les cloisons annulaires 10 de rebords ayant des ouvertures (ou échancrures) 11 comprennent des sections 18 situées radialement vers l'intérieur et séparées de la surface intérieure 14 des segments 8 d'étages. Ainsi, les sections 18 des cloisons annulaires 10 de rebords peuvent être séparées radialement de la surface intérieure 14 des segments 8 d'étages, ce qui permet des ouvertures d'extraction ouvertes, ou ininterrompues 12 au ras de la surface intérieure des segments 8 d'étages. Dans une forme de réalisation, les sections 18 des cloisons annulaires 10 de rebords peuvent être séparées de la surface intérieure 14 des segments 8 d'étages par une distance d'environ 203 à 254 mm (8 à 10 ") ou plus. La distance (également appelée profondeur radiale, Crd, de l'échancrure 11) peut être imposée par la veine de vapeur dans une partie particulière de la turbine. Ainsi, la profondeur radiale (Crd) de chaque échancrure 11 peut varier dans une même cloison annulaire 10 de rebord, selon que l'échancrure 11 se trouve dans le segment supérieur 4 de l'enveloppe ou le segment inférieur 6 de l'enveloppe. De plus, la profondeur radiale (Crd) de chaque échancrure 11 peut varier entre des cloisons annulaires de rebords distinctes 10, en fonction de l'étage de la turbine. Par ailleurs, comme on le voit sur la figure 2, la profondeur radiale (Crd) de chaque échancrure 11 correspond à la distance de décalage du passage circonférentiel 13 par rapport à la surface intérieure 14 du segment 8 d'étage. En outre, ces canaux 13 qui s'étendent au moins partiellement dans la direction circonférentielle peuvent être définis par des parois intérieures 19, radialement vers l'intérieur des surfaces intérieures 14, lesquels, dans certaines formes de réalisation, ne s'étendent que partiellement dans la direction circonférentielle avec le segment inférieur 6 d'enveloppe de turbine. Dans certaines formes de réalisation, ces canaux 13 qui s'étendent au moins partiellement dans la direction circonférentielle sont en communication fluidique avec une ouverture d'extraction 12, laquelle peut être située, par exemple, dans une région de puits (ou dans un puits) 21. Dans certains cas, les ouvertures d'extraction 12 situées dans la région de puits peuvent être sans communication fluidique avec les ouvertures d'extraction situées au ras des surfaces intérieures 14, du fait des cloisons annulaires 10 de rebords. De toute manière, des aspects de l'invention proposent des cloisons annulaires 10 de rebords ayant des ouvertures, ou échancrures, 11 qui permettent à des conduits d'extraction 16 d'être directement au contact de la surface intérieure des segments d'étages de turbine (par exemple, la surface intérieure 14 du segment inférieur 6 d'enveloppe). Du fait de la conception des cloisons annulaires de rebords, des conduits d'extraction (et des ouvertures d'extraction) supplémentaires peuvent être intégrés dans la conception du segment inférieur d'enveloppe (en comparaison des conceptions selon la technique antérieure), de telle sorte qu'une quantité voulue de vapeur puisse être extraite du segment inférieur d'enveloppe sans le recours à des "caissons" d'extraction. Dans la technique antérieure, les segments d'enveloppe peuvent être fabriqués (par exemple, réalisés à l'aide d'un ou de plusieurs morceaux de matière tels qu'un métal), et la réduction de la complexité de ce processus de fabrication peut améliorer le rendement de la fabrication des produits finis, et réduire les coûts. En comparaison de la configuration à caissons d'extraction selon la technique antérieure, des aspects de l'invention peuvent réduire la complexité de la fabrication de segments d'enveloppe de turbine (par exemple, le segment 6 d'enveloppe de turbine). A tire d'exemple, des aspects de l'invention peuvent réduire la complexité de la fabrication d'un segment d'enveloppe de turbine (par exemple, le segment 6 d'enveloppe de turbine) car le conduit d'extraction et l'ouverture d'extraction ont des diamètres intérieurs sensiblement identiques (ce qui supprime donc un gradin de jonction, ou rebord).
De plus, sans la fabrication supplémentaire nécessitée par un "caisson" d'extraction (comme dans les segments d'enveloppe selon la technique antérieure), fabriquer le segment 6 d'enveloppe de turbine proposé ici peut réduire les coûts et la complexité. Par ailleurs, de la vapeur supplémentaire peut être extraite du segment 6 d'enveloppe de turbine employant des ouvertures d'extraction 12 et des conduits d'extraction 16 pouvant s'étendre axialement entre plusieurs segments 8 d'enveloppe. En outre, le conduit d'extraction 16 peut avoir, le long de celui-ci, un diamètre intérieur sensiblement identique.
Le segment d'enveloppe de turbine peut comporter en outre une ouverture d'extraction supplémentaire 12 ayant une partie sensiblement arrondie, l'ouverture d'extraction supplémentaire 12 étant située au ras d'une surface intérieure 14 d'un deuxième segment parmi la pluralité de segments 8 d'étages.
Enfin, une deuxième cloison annulaire 10 de rebord adjacente ladite au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires 10 de rebords peut être traversée par une ouverture axiale 11, ladite au moins une cloison annulaire 10 de rebord et la deuxième cloison annulaire 10 de rebord définissant partiellement, parmi la pluralité de segments 8 d'étages, un segment 8 d'étage radialement vers l'intérieur d'un segment adjacent 8 d'étage parmi la pluralité de segments 8 d'étages.
Liste des repères 2 Section d'enveloppe de turbine 4 Segment supérieur d'enveloppe 5 Entrée de vapeur 6 Segment inférieur d'enveloppe 8 Segments d'étage Cloisons annulaires de rebords 11 Ouverture axiale 10 12 Ouvertures d'extraction 13 Canal 14 Surface intérieure 16 Conduit d'extraction 18 Sections de cloison annulaire de rebord 19 Parois intérieures Etage d'entrée 21 Région de puits

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Segment (6) d'enveloppe de turbine comportant : une pluralité de segments (8) d'étages une pluralité de cloisons annulaires (10) de rebords séparant les différents segments (8) d'étages, au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires (10) de rebords étant traversée par une ouverture axiale (11) ; et une ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12) située au ras d'une surface intérieure (14) d'un segment parmi la pluralité de segments (8) d'étages.
  2. 2. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 1, comportant en outre un conduit d'extraction (16) en communication fluidique avec l'ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12).
  3. 3. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 2, dans lequel le conduit d'extraction (16) a un diamètre intérieur sensiblement identique à un diamètre intérieur de l'ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12).
  4. 4. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 2, dans lequel le conduit d'extraction (16) a, le long de celui-ci, un diamètre intérieur sensiblement identique.
  5. 5. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 1, dans lequel l'ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12) est conçue pour permettre l'extraction de vapeur du segment (6) d'enveloppe de turbine.
  6. 6. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 1, comportant en outre une ouverture d'extraction supplémentaire (12) ayant une partie sensiblement arrondie, l'ouverture d'extraction supplémentaire (12) étant située au ras d'une surface intérieure (14) d'un deuxième segment parmi la pluralité de segments (8) d'étages.
  7. 7. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 1, dans lequel l'ouverture d'extraction sensiblement arrondie (12) s'étend axialement entre au moins deux des différents segments (8) d'étages.
  8. 8. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ouverture d'extraction (12) est en communication fluidique avec une surface intérieure (14) d'un segment parmi la pluralité de segments tout près de l'ouverture axiale (11).
  9. 9. Segment (6) d'enveloppe de turbine selon la revendication 8, dans lequel une deuxième cloison annulaire (10) de rebord adjacente à ladite au moins une cloison parmi la pluralité de cloisons annulaires (10) de rebords est traversée par une ouverture axiale (11), ladite au moins une cloison annulaire (10) de rebord et la deuxième cloison annulaire (10) de rebord définissant partiellement, parmi la pluralité de segments (8) d'étages, un segment (8) d'étage radialement vers l'intérieur d'un segment adjacent (8) d'étage parmi la pluralité de segments (8) d'étages.
  10. 10. Enveloppe (2) de turbine comportant : un segment supérieur (4) d'enveloppe ; et un segment inférieur (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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