Brevet FR2096514A1 — publié le 19720218

-1- 2096514 La présente invention se rapporte à un appareil rotatif tel qu'une turbine pourvue d'enveloppes extérieure et intérieure, et concerne plus particulièrement un agencement pour supporter l'enveloppe intérieure. 5 Selon la technique bien connue, il importe que des tolé rances serrées de marche soient établies entre le rotor et l'enveloppe intérieure. Les enveloppes extérieures et intérieures sont normalement divisées en moitiés supérieure et inférieure renfermant un 10 aubage de rotor, et un dispositif d1aubes fixes correspondant. Au cours du montage, les moitiés d*enveloppe intérieure sont agencées avec les aubes fixes. La moitié inférieure de l'enveloppe intérieure est montée dans la moitié inférieure de l'enveloppe extérieure. Le rotor est disposé dans les moitiés infé-15 rieures des enveloppes, puis la moitié supérieure de l'enveloppe intérieure est inversée et'fixée a la moitié inférieure. Enfin, la moitié supérieure de l'enveloppe extérieure est inversée et fixée à la moitié inférieure. Actuellement, au cours du montage d'une turbine, une 20 paire de vérins à vis est introduite radialement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure afin de manoeuvrer l'enveloppe intérieure verticalement et horizontalement pour la disposer concentriquement dans l'enveloppe extérieure. Après alignement de l'enveloppe intérieure avec l'axe longitudinal, un agencement compliqué et oné-25 reux comprenant une série de dispositifs à clavettes et vis qui sont usinés sur place et adaptés de façon à supporter l'enveloppe intérieure dans l'enveloppe extérieure. Toutefois, un agencement et un procédé doivent encore être réalisés pour faire mouvoir l'enveloppe intérieure axialement 30 en relation d'étanchéité avec l'enveloppe extérieure afin d*empê-cher la fuite de l*air de refroidissement sous haute pression. Il existe un épaulement annulaire dirigé axialement vers l'extérieur sur l'enveloppe intérieure, et un rebord dépassant radialement vers l'intérieur, sur l'enveloppe extérieure. Au cours du montage, 35 l'enveloppe intérieure est disposée dans une position longitudinale de "recul" de sorte que 1'épaulement et le rebord n'entrent pas en contact au moment de l'abaissement en place de la moitié supérieure de l'enveloppe extérieure. On protège ainsi les surfa fi ïlllh -2- 2Ô96514 ces d'étanchéité de toute détérioration. Lorsque l'enveloppe extérieure est en place, l'enveloppe intérieure doit être ramenée de manière à mettre en contact d'étanchéité 1'épaulement et le rebord. Actuellement, cette opération est accomplie au moyen d'un 5 certain nombre de cylindres hydrauliques coûteux qui sont montés et démontés h travers une série d'orifices d'accès formés dans la paroi de l'enveloppe extérieure. La présente invention a donc principalement pour objet d'offrir un agencement peu coûteux, de support de l'enveloppe inté-10 rieure dans l'enveloppe extérieure, permettant son déplacement pour sa mise en cohtact d'étanchéité avec l'enveloppe extérieure. A cette fin, la présente invention réside dans un appareil rotatif comprenant une enveloppe tubulaire extérieure dans laquelle est disposée une enveloppe tubulaire intérieure, appareil 15 caractérisé par le fait que l'enveloppe intérieure est supportée dans l'enveloppe extérieure au moyen d'un certain nombre de manchons excentriques supportés de manière réglable dans des orifices de l'enveloppe extérieure, et dépassant dans des rainures formées dans l'enveloppe intérieure. 20 Cet agencement supprime la nécessité de l'usinage sur le lieu de l'installation, puisque les manchons excentriques s#ajustent pour s'adapter aux rainures. Cet agencement a pour avantages de réduire au minimum le temps d'installation, et par suite une réduction correspondante du prix de revient. 25 L'invention ressortira mieux de la description qui va suivre d'une forme préférée de réalisation représentée, à titre d'exemple seulement, aux dessins annexés, sur lesquels : La Figure 1 est une vue en élévation de côté d'une installation de turbine à gaz à écoulement axial; 30 La Figure 2 est une vue agrandie en coupe suivant la li gne générale II-II de la Figure I; La Figure 3 est une vue agrandie de la partie turbine de l'installation représentée à la Figure 1, en partie éclatée, "et dans une position décalée relevée au vérin; 35 La Figure 4 est une vue isométrique d'une partie de la moitié inférieure des enveloppes extérieure et intérieure de la turbine, avec le rotor, les aubes rotatives et les aubes fixes 71 23214 -3- 2Q%514 •• enlevés; et - : • • La Figure 5 est une vue en plan d'un dispositif a manchon excentrique réalisé selon la présente invention. • En référence aux dessins en détail, et plue particuliè-5 rement à la Figure 1, l'installation génératrice à turbine à gaz 10, représentée, du type à écoulement axial, est. pourvue de l'invention. Selon la technique bien connue, cet appareil compxend une section 12 de compresseur d'air, une section 14 de combustion, une section 16 de turbine, un carter d'admission d'air 18, et une 10 hotte 20 d'échappement. La totalité de l'appareil est enclos dans une enveloppe extérieure 22 comprenant un carter d'admission 23, un carter 24 de compresseur, un carter 25 de combustion, un carter 26 de turbine, et un carter 27 de sortie. Les susdits carters sont réunis 15 mutuellement ainsi qu'au carter 18 d'admission et a la hotte 20 d'échappement, au moyen de collerettes extérieures périphériques boulonnées convenables, et sont divisés en moitiés supérieures et inférieures dans le plan horizontal coïcidant avec l'axe longitudinal central du rotor, les moitiés supérieures et inférieures 20 étant mutuellement réunies au moyen de brides horizontales boulonnées convenables, pour la commodité de fabrication, du montage et du démontage pour entretien, selon la technique connue. La section 12 de compresseur comprend une enveloppe intérieure 30, un rotor de compresseur 31, et des rangées annulaires 25 alternées d'aubes fixes 32 et d'aubes rotatives 33, de hauteur décroissante de gauche à droite. La section 16 de turbine comprend une enveloppe intérieure 34, un rotor 35 de turbine, et des rangées annulaires alternées corresoohdantes d'aubes fixes 36a et d'aubes rotatives 36b, de hauteur croissante de gauche à droite. Une 30 chambre annulaire est délimitée par l'enveloppe extérieure 26 et l'enveloppe intérieure 34 pour l'air sous pression de refroidissement des aubes creuses 36a. Le rotor 31 du compresseur est accouplé pour entraînement au rotor 35 de turbine par un arbre dé transmission 37, les 35 rotors 31 et 35- ainsi que l'arbre 37 constituant la broche'38 de rotors, monté rotatif au moyen*de portées convenables 39 situées à chaque'extrémité. -La broche 38 de rotor de turbine peut être 71 23214 -4- 2096514 accouplée à un arbre de transmission 40 pour l'application de la puissance utile d'arbre à l'entraînement d'une charge (non représentée) o En référence plus particulièrement à la section 16 de 5 turbine, représentée plus clairement aux Figures 2 et 4, l'enveloppe extérieure 26 est divisée en moitiés supérieure et inférieure 26a et 26b, suivant un plan horizontal, et réunies mutuellement le long de rebords extérieurs horizontaux 41 au moyen de boulons convenables 42„ L'enveloppe extérieure 26 de turbine est égale-10 ment pourvue de rebords périphériques convenables 43 pour raccordement aux carters adjacents 25 et 27 (Figure l). L'enveloppe intérieure 34 de la turbine est divisée en moitiés supérieure et inférieure 34a et 34b, réunies ensemble le long des rëbords horizontaux 44 au moyen de boulons 46 convenables. 15 L*enveloppe intérieure 34 est supportée sur l'enveloppe extérieure 26 au moyen d'un certain nombre de manchons excentriques 52, ainsi que représenté aux Figures 2 et 4, qui sont disposés dans des orifices radiaux de l'enveloppe extérieure 26, et dépassent dans des rainures axiales de clavetage 54 formées h la péri-20 phérie de l'enveloppe intérieure 34. Ainsi que le montre la Figure 2, quatre de ces manchons excentriques 52 sont utilisés pour supporter l'enveloppe intérieure 34, dont deux situés dans un plan vertical passant par l'axe du rotor 35, l'un sur la moitié supérieure 34a de l'enveloppe et l'autre sur la moitié inférieure 34b« 25 Les deux autres manchons 52 sont disposés au-dessous de la ligne médiane horizontale de la moitié inférieure 34b et sont équidis-tants de la ligne médiane verticale. A la Figure 4, pour la clarté de l'illustration, le rotor 35, les aubes rotatives 36a, et les aubes fixes 36b ont été 30 supprimées. Les trois manchons excentriques 52 sont représentés, le manchon situé au bas de la Figure étant en partie éclaté. En référence au manchon 52 éclaté, on voit que le dispositif comprend un élément tubulaire extérieur ou manchon 56 et une tige 58 disposée dans un orifice excentrique formé dans l'élément extérieur 56. 35 L'élément extérieur 56 et la tige intérieure 58 peuvent tourner relativement l'un à l'autre. Sur l'extrémité radialement interne de la tige 58, et 71 23214 -5- 2096514 en faisant intégralement partie, se trouve une clavette 59 (Figures 4 et 5). La rainure de clavetage 54 a une dimension lui permettant de recevoir la clavette 59, bien qu'elle soit plus longue que cette dernière dans le sens axial, pour des raisons dont l'ex-5 plication va suivre. Une paire de vérins à vis 61 (Figures 2 et 4) est située sur la moitié inférieure de l'enveloppe extérieure 26b de turbine, un de chaque côté de la ligne médiane verticale, radialement située à l'intérieur de ceux-ci. Les vis 61 sont initialement uti-10 lisées pour disposer l'enveloppe intérieure 34 concentriquement par rapport à l'axe de rotation R-R' du rotor. Une seconde paire de vérins à vis 63 est disposée radialement dans la moitié inférieure 26b de l'enveloppe extérieure, et se situe au dessous de la ligne médiane horizontale, à équidistan-15 ce de la ligne médiane verticale, ainsi que représenté à la Figure 2 ( l'un d'eux seulement étant représenté à la Figure 3 ). Chaque vis 63 est disposée en aboutement avec un levier 64 (Figure 4)• Ce levier 64 est monté sur la surface interne de la moitié inférieure 26b de l'enveloppe extérieure et est fixé à un point d'ap-20 pui 66 au moyen d'un axe 67. A la Figure 3, la section 16 de turbine est représentée dans une position relevée aux vérins, avec la moitié supérieure 26a de l'enveloppe extérieure enlevée. On remarquera que l'enveloppe intérieure 34 est constituée d'une partie tronconique 34a 25 et d'une partie cylindrique 34b. De l'enveloppe intérieure 34 dépasse radialement vers l'extérieur un épaulement annulaire 69 séparant les parties tronconiques et cylindriques. De l'enveloppe 26 de turbine dépasse radialement vers l'intérieur un rebord annulaire 71. La surface de droite de 1'épaulement 69 et la surface 30 de gauche du rebord 71 butent l'une contre l'autre en relation d'étanchéité ainsi que le montrent clairement les Figures 1 et 4. Bien que quatre manchons 52 soient représentés pour supporter l'enveloppe intérieure 34, on peut en utiliser un nombre plus ou moins grand. 35 Au cours du montage de la section 16 de turbine, la moi tié inférieure 26b de l'enveloppe extérieure est axialement alignée avec un fil tendu ou un rayon laser représentant l'axe de 71 23214 -6- 2096514 rotation R-R1 du rotor (Figures 2 et 4). Les moitiés 34a et 34b de l'enveloppe intérieure sont alors pourvues des aubes fixes 36b. Puis la moitié inférieure 34b est abaissée dans la moitié inférieure 26b de l'enveloppe ex-5 térieure et supportée sur les vérins à vis 61. La moitié supérieure 34a de l'enveloppe intérieure est introduite de manière qu'elle occupe une position de"récul" de sorte que 1'épaulement annulaire 69 et le rebord annulaire 71 n'entrent pas mutuellement en contact. En faisant mouvoir les vis 10 61 radialement, on peut déplacer l'enveloppe intérieure 34 verticalement et horizontalement pour qu'elle occupe une position concentrique à l'axe de rotation R-R'. Les trois manchons excentriques inférieurs 52 sont alors introduits dans les rainures de clavetage 54. En référence à la 15 Figure 5, on remarquera que l'élément tubulaire extérieur 56 du manchon 52 peut tourner, en déplaçant la clavette 59 soit vers la droite, soit vers la gauche, ainsi que représenté par les traits mixtes. La clavette 59 est maintenue en alignement avec la rainure de clavetage 54 lorsque l'élément extérieur 56 tourne autour 2o de la tige 58. Le déplacement de la clavette 59 modifie sa position axiale, ce qui exige une fente de clavetage axialement plus longue. On assure ainsi la souplesse nécessaire pour un alignement facile de l'enveloppe intérieure 34, dans la position correcte par rapport à l'axe de rotation R-R*, et au support de l'enve-25 loppe intérieure. Après introduction des manchons 52 dans les rainures 54 correspondantes, la tige 58 et l'élément tubulaire extérieur 56 sont rigidement fixés ensemble par tout moyen convenable, par exemple par soudure électrique (non représentée)» 30 Les manchons 52 sont alors fixés à l'enveloppe extérieur par des moyens appropriés. Selon l'explication précédente, la moitié supérieure 34a (Figure 3) de l'enveloppe intérieure est abaissée sur la moitié inférieure 34b dans une position reculée. On fait tourner 35 les vérins à vis 63 afin de faire tourner les leviers 64 pour les amener en aboutement à friction avec 1'épaulement 69 de l'enveloppe intérieure 34 (Figures 2 et 4). Les leviers 64 font mouvoir 71 232V» -7- 2096514 axialement l'enveloppe intérieure 34, facilitant le contact d'étanchéité de 1*épaulement 69 avec le rebord 71. De cette manière, les surfaces d'étanchéité ne sont pas détériorées. Les vérins à vis 61 et 63 peuvent ensuite être dévissés. 5 Lorsque l'entretien du rotor 34 (Figure 3) de la turbine devient nécessaire, un vérin 73 est placé entre le sol et la moitié inférieure 26b de l'enveloppe extérieure, environ à mi-distance entre les brides 43, bien que l'on puisse utiliser deux vérins, placés chacun sous l'une des brides 43. 10 Le soulèvement du vérin 73 produit un léger cintrage dans le sens ascendant, créant de faibles tolérances axiales indiquées par la lettre C entre les brides périphériques 43 dans la moitié supérieure 26a de l'enveloppe de la turbine (la moitié inférieure étant toujours boulonnée). Ce cintrage crée également 15 un léger espace libre d entre 1'épaulement 69 et le rebord 71» Cet espace d protège les surfaces d'étanchéité correspondantes des rebords 69 et 71 de toute détérioration quand la moitié supérieure 26a est soulevée hors de la moitié inférieure 26b, ou au cours de sa remise en place. 20 Après avoir abaissé à nouveau en place la moitié supé rieure 26b de l'enveloppe de turbine et l'avoir fixée a la moitié inférieure 26b, on fait tourner les vérins à vis 61 pour déplacer les leviers 64 afin de faire mouvoir l'enveloppe intérieure 34 de manière à mettre en contact d'étanchéité les rebords 69 et 71. 71 23214 -8- 2096514 REVENDICATIONS 1. Appareil rotatif comprenant une enveloppe tubulaire extérieure dans laquelle est disposée une enveloppe tubulaire intérieure, caractérisé par le fait que l'enveloppe intérieure 5 est supportée dans l'enveloppe extérieure au moyen d'un certain nombre de manchons excentriques supportés de manière réglable dans des orifices de l'enveloppe extérieure, et dépassant dans des rainures de l'enveloppe intérieure. 2. Appareil selon revendication 1, caractérisé par le 10 fait que l'enveloppe intérieure est pourvue d'un épaulement annulaire radialement extérieur, et que l'enveloppe extérieure est pourvue d'un rebord annulaire radialement intérieur portant contre 1'épaulement en contact d'étanchéité. 3. Appareil selon revendication 1 ou 2, caractérisé 15 par le fait qu'un premier jeu de vis traverse l'enveloppe extérieure et porte contre l'enveloppe intérieure afin de disposer celle-ci dans un plan normal à l'axe de l'appareil, et un second jeu de vis traverse l'enveloppe extérieure et porte sur un jeu de leviers fixés à l'intérieur de l'enveloppe extérieure, ces leviers 20 étant disposés axialement adjacents à l'enveloppe intérieure de manière que, lorsqu'ils sont actionnés par ces vis, ils portent contre l'enveloppe intérieure afin de la faire mouvoir axialement en contact d'étanchéité avec l'enveloppe extérieure. 4« Appareil selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisé 25 par le fait que chacun de ces manchons excentriques se compose d'un élément tubulaire extérieur percé d'un orifice excentrique, d'une tige disposée dans cet orifice, l'élément extérieur et la tige pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, pour permettre à la tige de prendre une position assurant son introduction dans 30 la fente correspondante formée sur l'enveloppe intérieure. 5. Appareil selon revendication 4, caractérisé par le fait que la tige porte une clavette formée à son extrémité interne, et les rainures formées dans l'enveloppe intérieure ont une forme correspondant à celle de la clavette. 35 6. Appareil selon revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'élément extérieur et la tige du manchon sont électriquement soudés ensemble après la mise en place correcte de l'enveloppe intérieure dans l'enveloppe extérieure.