Brevet FR2278926A1 — publié le 19760213

L'invention a pour objet un dispositif de positionnement relatif de deux enveloppes cylindriques coaxiales et s'applique plus sp4ialement à la réalisation des turbines à gaz. On sait que les turbines à gaz comprennent une couronne extérieure et une couronne intérieure coaxiales permettant de guider le gaz à la sortie du rotor. La liaison de la couronne extérieure du stator avec la couronne intérieure s'effectue par des bras rayonnants qui traversent la veine de gaz. Lors d'un démarrage rapide de la turbine, ces bras de faible épaisseur, placés dans le ffflx gazeux, sont plus rapidement mis en tenioérature que le cops meme de ltenveloppe et, de ce fait, se dilatent davantage. Il est nécessaire d'absorber cette différence de dilatation tout en conservant le centrage et la concentricité des couronnes du stator. Jusqu'à présent on utilise des bras obliques tangents à la couronne intérieure et articulés sur cette dernière et sur la couronne extérieure. Cette disposition peut donner satisfaction, mais sa réalisation en est assez délicate et onéreuse. Ltinvention a pour objet un dispositif simple permettant d'absorber les déformations des bras supports de l'enveloppe in extérieure, en conservant le centrage des enveloppes. lie dispositif de positionnement selon l'invention comprend une ceinture élastique entourant l'enveloppe extérieure, une pluralité de bras de liaison entre la ceinture et ltenveloppe intérieure, ayant une longueur fixe, disposés de façon rayonnante autour de l'axe et passant dans des orifices ménagés sur l'enveloupe extérieure, et au moins trois organes de centrage de ltenve- loppe extérieure par rapport à la ceinture, ayant une longueur variable. Belon une caractéristique importante de l'invention, la ceinture élastique se compose d'une pluralité de bandes cylindriques superposées. Selon une autre c2ractéristique, les organes de centrage de ltenvelonce extérieure se composent cnrcuLn d'une broche fixée sur la paroi externe de Il enveloppe, dans une direction radiale, et montée coulissante à l'intérieur d'un logement creux fixé sur la paroi interne de la ceinture. L'invention va maintenant étre décrite plus complètemert, en se référant à un ode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins nnexése La figure 1 est une coupe longitunale suivant I-I de la figure 2 d'un stator de turbine à gaz comportant un dispositif selon l'invention. ta figure 2 est une coupe transversale comprenant à droite une demi-coupe suivant II-II et à gauche une demicoupe suivant III-III de la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté le dernier étage du rotor 1 d'tue turbine à gaz, et un stator comportant une enveloppe extérieure 2 entourant le rot or et ume enveloppe intérieure 3 délimitant un conduit d'échappement des gaz. L'arbre du rotor est supporté par les coussinets d'un palier 4, et l'e-X1velonFpe interne 3 s'appuie sur 12 carcasse du palier qui forme point fixe de l'ensemble. Sur la périphérie de l'enveloppe interne 3 sont soudés une pluralité de bras 5 constitués de parois minces disposées dans des plans rayonnants passant par l'axe. Les bras 5 sont fixés d'autre part sur une ceinture élastique 6 constituée avantageusement de plusieurs bandes métalliques cylindriques superposées. La ceinture 6 entoure extérieurement la couronne 2 du stator, les bras 5 passant dans des orifices ménagés dans l'enveloppe 2. L'enveloppe 2 est positionnée par rapport à la ceinture 6 par une pluralité de broches de centrage 7 disposées de façon rayonnante sur toute la périphérie de l'enveloppe 2. tes broches 7 sont solidaires de l'enveloppe 2 et peuvent coulisser chacune à l'intérieur d'un logement creux 70 fixé sur la paroi interne de la ceinture 6. Les axes de chaque broche et du logement correspondant sont confondus et coupent l'axe de la machine. Généralement, comme on l'a représenté sur la figure on intercalera les broches de centrage entre les bras rayonnants. Cependant, on notera qu'il suffit de trois broches pour assurer le centrage de l'enveloppe extérieure par rapport à la ceinture. Grace à cette liaison entre l'enveloppe intérieure, l'enveloppe extérieure et la ceinture élastique, l'ensemble est parfai temei1t symetriq}. Lorsque les bras rayonnants se dilatent, la di- latatlon est absorbée par la ceinture éiastiaue qui se déforme d'une façon régulière. Les broches radiales coulissent dans les loge mentis creux, de façon à maintenir le centrage de l'enveloppe exte- rieure, celle-ci po.-var,t également se dilater librement.Par ail leuz7s, le centrage ce la couronne intérieure par rapport au palier, donc au rotor, peut etre obteiiu par des clavettes coulissantes 8 placées en croix, comme on l'a représenté sur la partie gauche de la figure 2. lies différents efforts auxquels est soumise la couronne extérie- notarnent de la masse du stator / de la poussée du gaz, ainsi que le couple de renversement, sont transais à la couronne intérieure, donc au point fixe, par l'intermédiaire de la ceinture élastique et des bras qui offrent, dans le sens de ces efforts, une inertie et une résistance suffisantes. Pour transmettre les couples, la ceinture extérieure est fixée aux bras rayonnants. Comme représenté sur la figure, chaque bras est muni à son pied d'une lumière 60 dans laquelle passe la ceinture. Lorsqu'on a passé toutes les tôles dans les lumières, les tôles extérieures sont soudées aux bras et peuvent ainsi supporter les couples. lies efforts sont transmis aux tolets intérieures par frottement,On fabrique ainsi deux demi-circonfére:qces faisant une seule pièce, et toutes les tôles sont soudées au joint. Comme représenté sur la figure, les bras rayonnants se trouvant dans le plan de joint seront constitués normalement de deux plats appartenant chacun à une demi-circonférence et superposés dans le plan de joint. On a indiqué que les bras rayonnants passaient dans des ouvertures 20 ménagées dans la couronne extérieure. il peut ainsi se produire des fuites qui, si elles sont gênantes, peuvent nécessiter la disposition de joints d'étanchéité ne s'opposant pas au déplacement relatif des bras 5 par rapport à l'enveloppe 2. Cependant, pour assurer l'étancheité, il suffit de placer la ceinture 6 dans un capot entourant extérieurement la ceinture et fixé de fa çon étanche à l'enveloppe 2. mes caractéristinues de la ceinture élastique seront déterminées par un calcul de coftraintes, dans lequel on fera intervenir les déformations dues aux variations de température, la chai ge statique et le couple moteur, le aiamètre de la ceinture étant d~terminé essentiellement par celui de l enveloppe. Dans les ma- chines classiques, la ceinture élastique pourra ainsi être constituée de trois tôles superposées ayant chaume une épaisseur de 4 à 5 mm. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle couvre les autres réalisations qui n'en différeraient que par oes détails ou par l'emploi de moyens équivalents. C'est ainsi que le nombre de bras et de broches peut être évidemment modifié. lar ailleurs, la liaison entre les bras et la ceinture peut être réalisée de façon différente de celle qui a été représentée. De mye on peut concevoir différerment la liaison entre l'enveloppe extérieure et la ceinture élastique. D'autre part, on a représenté um stator en deux parties avec un plan de joint diamétral, nais on pourrait constituer les deux couronnes extérieures et intérieures en une seule partie, la ceinture extérieure pouvant être réalisée autour de la couronne extérieure. Enfin, l'invention s'applique aux enveloppes de tuitines gaz mais le système peut être adapté facilement po ur être utilisé chaque fois que, dans une conduite annulaire où passe un fluide à haute température, on désire conserver la concentricité de parois intérieure et extérieure tout en permettant la transmettant la transmission d'efforts d'une paroi à l'autre. 10/ Dispositif de positionnement relatif de deux envelop pas de révolution coaxiales, caractérisé par le fait qu'il co-prelld une ceinture élastique entourant l'enveloppe extérieure, ne plü- ralité de bras de liaison entre ia ceinture et l'enveloppe inté- rieure, ayant une longueur- fixe, disposés de façon rayonante autour de l'axe et passant dans des orifices ménagés sur l'envelospe extérieure, et au mcins trois organes de centrage de l'enveloppe extérieure par rapport à la ceinture, ayant une longueur variable. 20/ Dispositif de positioeinement selon la revendication 1, car--ctérisé par le fait que la ceinture élastique se compose d'une pluralité de bandes cylindriques superposées. 30/ Dispositif de positionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les bras de liaison sont des éléments de parois minces disposés dans des plans rayonnants passant par l'aXe 40/ Dispositif de positionnement selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que les bras de liaison sont soudés sur l'enveloppe intérieure et sur la ceinture. 50/ Dispositif de positionnement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les organes de centrage de l'enveloppe extérieure se composent chacun d'une broche fixée sur la paroi externe de 11 enveloppe et montée coulissante dans une direction radiale à l'intérieur d'un logement creux fixé sur la paroi interne de la ceinture. 60/ Dispositif de positionnement selon la revendication 1, caractérisé par le lait que les deux envelo;ppes délimitent le stator d'une turbo-machine, l'enveloppe intérieure étant fixée sur un palier du rotor. 70/ Dispositif de positionnement selon la revendication t, caractérisé par le fait que la ceinture élastique est placés à 1' in- -térieur d'un capot étanche fixé sur l'enveloppe extérieure.