Brevet FR2009130A1 — publié le 19700130

i 20S?130 La présente invention se rapporte, d'une manière générale, a.ux machines à fluide élastique et plus particulièrement à des joints pour les diaphragmes des turbines axiales. Dans les turbines axiales, les diaphragmes garnis 5 d'aubes situés entre les étages comportent des bandages intérieurs annulaires qui encerclent le rotor garni d'aubes de la turbine et sont pourvus de joints coopérant avec ce dernier pour diminuer les fuites du fluide élastique autour des aubes de la turbine. Dans les machines à fluide élastique, telles que les 10 turbines à gaz, qui sont soumises à des élévations de température relativement grandes pendant le fonctionnement, il est utile de diviser chaque diaphragme en un certain nombre de segments destinés à s'adapter aux effets de la dilatation thermique. Il est également utile de prévoir entre ces segments des joints pour 15 diminuer les fuites du fluide élastique à travers les joints. En conséquence, le but principal de l'invention est de fournir des joints axiaux et radiaux destinés à être placés entre les segments du diaphragme d'une turbine, joints qui ne gênent pas avec la dilatation des composants de la turbine. 20 A cette fin, la présente invention réside dans une machine à fluide élastique ayant un rotor garni de rangées draubes, un diaphragme disposé entre les rangées d'aubes voisines et comprenant un certain nombre de segments étroitement rapprochés dans un ensemble annulaire, formant ainsi les intervalles entre 25 les segments voisins, chaque segment de diaphragme ayant un segment de bandage arqué extérieur et un segment de bandage arqué intérieur entre lesquels des aubes sont fixées, caractérisée par la fait que des joints axiaux et radiaux sont disposés dans des rainures croisées formées dans des surfaces adjacentes de bandages 30 voisins, et s'étendent à travers ces intervalles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : 35 - la figure 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe de l'une des moitiés d'un anneau d'aubes et d'un diaphragme d'une turbine présentant les principales particularités de l'invention, l'autre moitié étant identique à la partie représentée. 69 16705 2 2009130 - la figure 2 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détail agrandie d'un segment d'aube du diaphragme ; 5 - la figure 4- est une vue en bout agrandie, suivant la ligne IV-IV de la figure 3 ; - les figures 5 et 6 sont respectivement une vue en plan et en élévation de l'un des joints axiaux utilisés dans le diaphragme ; 10 - les figures 7 et 8 sont respectivement une vue en bout et une vue latérale de l'un des joints radiaux utilisés dans le diaphragme ; - la figure 9 montre l'extrémité d'un segment de bandage extérieur sur lequel les éléments de joint sont montés. 15 La structure représentée sur les figures 1 et 2 comprend une couronne d'aubes 12 qui supporte un diaphragme composite 14 contenant une série annulaire d'aubes ou de pales 16 encerclant le rotor 18 de la turbine. Dans une turbine à plusieurs étages, un ensemble fixe comprenant un certain nombre d'aubes fixes est 20 prévu entre deux rangées adjacentes d'aubes de rotor et dirige le fluide moteur vers la couronne d'aubes de rotor suivant. La couronne d'aubes 12 est divisée en deux moitiés semi-circulaires, seule la moitié supérieure étant représentée sur le dessin. La structure de la moitié inférieure est identique à celle de la moi- 2 5 tié supérieure. Les deux moitiés de la couronne d'aubes sont reliées d'une manière quelconque, par exemple, par des vis s'étendant à travers des prolongements 20 et qui s'engagent dans des prolongements correspondants de la moitié inférieure. La couronne d'aubes 12 est montée à l'intérieur d'une bâche de turbine (non représentée). 30 Comme le montre clairement la figure 1, l'ensemble 14 est divisé en un certain nombre de segments 22 étroitement rapprochés l'un de l'autre. Dans, le cas présent, la moitié supérieure de la turbine est divisée en huit segments égaux ayant donc chacun une étendue angulaire de 22,5°. Chaque segment 22 comporte un 3 5 segment de bandage arqué intérieur 2 6 et un segment de bandage extérieur 24- entre lesquels les aubes 16 sont fixées. 69 16705 3 2009130 Comme le montre clairement la figure 2, les segments 24 ont une section en gouttière avec des rainures 28 de part et d'autre de la gouttière pour recevoir les languettes ou les prolongements 30 de la couronnes d'aubes 12, permettant ainsi aux 5 segments de bandage extérieur d'être fixés par glissement"à la couronne d'aubes. Comme le montre la figure 2, les segments 32, dont la section est la même que celle des segments 24-, sont fixés à la couronne d' aubes 12 d'une manière identique à celle des segments 24. Les segments d'anneau 3'2 encerclent les aubes du 10 rotor (non représenté). Les segments 2 6 du bandage intérieur sont pourvus de bordures intérieures 34 et de joints arqués divisés 3 6 qui coopèrent avec le rotor pour diminuer les fuites de fluide élastique autour des aubes de la turbine. Les joints 3 6 sont portés par 15 des éléments d'enveloppe 38 qui sont fixés à des nervures 40 s'étendant radialement vers l'intérieur sur les segments de bandage intérieur 26. Pour diminuer les fuites du fluide élastique à travers les joints entre les segments de bandage 26 voisins, un joint 20 axial 4-2 et un joint radial 44 sont prévus à chaque joint, comme le montrent clairement les figures 3 et 4. Chaque extrémité de chaque segment 26 présente une rainure 46 pour recevoir le joint 42 et une rainure 4-8 pour recevoir le joint 44. Les rainures 46 et 48 se coupent, de"préférence, à angle droit. 25 Comme le montrent clairement les figures 5 et 6, le joint axial 42 est constitué par une bande de métal pratiquement plate présentant une encoche rectangulaire 50 dans l'un de ses bords. Les extrémités de la bande 42 sont inclinées, conférant à celle-ci la forme d'un parallélogramme, de façon à correspondre à la forme 30 du segment de bandage 26 qui, dans le présent exemple, s'incline aussi légèrement par rapport à l'axe Â de la turbine. Comme le montrent les figures 7 et 8, le joint' radial 44 est constitué par une bande métallique allongée pratiquement plate que prolonge une languette 52 à l'une de ses extrémités, et qui 35 est percée d'un trou 54 dans sa région centrale. 69 16705 4 2009130 Comme le montre clairement la figure 3, le joint axial 42 s'étend à travers l'intervalle axial B entre deux segments de bandage 26 voisins et est reçu dans les rainures 46 correspondantes. Le joint radial 4-4 s'étend à travers l'intervalle radial C 5 entre les nervures 40 voisines des segments 2 6 et est reçu dans la rainure 48- correspondante comme le montre la figure 4. La patte 52 du joint radial 44 s'étend dans l'encoche 50 du joint 42, retenant ainsi le joint axial 42 en position dans la rainure 46. Une goupille 5 6 passe a travers une ouverture 58 de 3-a nervure 40 10 et à travers l'ouverture 54 du joint radial 4-4 pour tenir ce joint en place dans la rainure 48. La goupille 56 peut être fixée d'une manière quelconque, par exemple, par soudage. "Les deux joints coopérants 42 et 44 pontent les intervalles B et C entre les segments arqués du bandage intérieur 26, diminuant ainsi les fuites 15 du fluide élastique à travers ces intervalles. Les surfaces adjacentes des segments du diaphragme peuvent, évidemment, aussi être disposées dans des plans passant par l'axe de la turbine. Une telle disposition est illustrée par la figure 9 pour la partie extérieure du bandage d'un diaphragme, où un joint axial 14-2 "et un 20 joint radial 14-4 sont prévus à chaque joint entre les segments voisins 132. Chaque extrémité de chaque segment 132 présente une rainure 146 pour recevoir le joint 142 et une rainure 148 pour recevoir le joint 14-4. Lès rainures 146 et 148 se coupent. "- Le joint axial 142 est tenu en place dans la rainure 25 146 par la patte 152 du joint radial 144 qui s'étend dans l'encoche 150 du joint axial 142.- Le joint radial -144 est retenu dans la rainure 148 par des coups de pointeau 154 aux- bords de la rainure 148. Toutefois, ces coups de pointeau ne sont nécessaires que pour tenir les bandes en place dans la couronne d'aubes 12 30 pendant l'assemblage. 69 16705 5 2009130 REVENDICATIONS 1. Machine à fluide élastique ayant un rotor garni de rangées d'aubes et un diaphragme disposé entre les rangées d'aubes voisines et qui comprend un certain nombre de segments étroitement rapprochés dans un ensemble annulaire, formant ainsi les inter- 5 valles entre les segments voisins, chaque segment de diaphragme ayant un segment de bandage arqué extérieur et un segment de bandage arqué intérieur entre lesquels des aubes sont fixées, caractérisée par le fait que des joints axiaux et radiaux sont disposés dans des rainures croisées formées dans des surfaces adjacentes 10 de bandages voisins et s'étendent à travers ces intervalles. 2. Machine selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'au moins un des joints est fixé à l'un des segments de bandage associés. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2 caractérisée 15 par le fait que l'une desdites rainures s'étend dajis la direction axiale et l'autre dans la direction radiale. 4. Machine selon la revendication 1, 2 ou 3 caractérisée par le fait que chaque joint est constitué par une bande .de métal plate, l'un des joints ayant une encoche et l'autre une patte 20 s'avançant dans.1'encoche et assurant l'interconnexion des deux j oints. 5. Machine selon la revendication M- caractérisée par le fait que les faces d'extrémité des segments du diaphragme sont inclinées par rapport à l'axe du rotor et par le fait que les 25 faces d'extrémité des joints axiaux sont inclinées, conférant ainsi la forme d'un parallélogramme à ces joints.