Brevet FR2278910A1 — publié le 19760213

La présente invention concerne une roue directrice de turbine, et plus particulièrement de turbine à fluide élastique, à vapeur par exemple. Une roue directrice est un organe qui guide le fluide moteur sur les aubes mobiles d'un étage de turbine. Une roue directrice se compose d'un ensemble d'aubes fixes réparties circonférentiellement et disposées radialement entre deux couronnes l'une intérieur et l'autre extérieure ou entre deux bandages portés l'un par une couronne intérieure, l'autre par une couronne extérieure. Dans les roues directrices actuelles, les bandages sont munis d'alvéoles qui reçoivent, sur une profondeur d'environ la moitié de l'épaisseur des bandages, les extrémités des aubes fixes. Celles-ci sont soudées dans ces alvéoles et les bandages sont à leur tour soudés sur les couronnes munies, à cet effet, de chanfreins latéraux destinés à être remplis de soudure. La fabrication de telles roues directrices est longue et délicate. Elle nécessite de nombreuses opérations de soudage, les aubes fixes étant soudées aux bandages, puis ceux-ci aux couronnes. Le soudage des aubes fixes sur les bandages entraîne des déformations, d'où la nécessité d'un redressage avant l'assemblage avec les couronnes. Le soudage des bandages sur les couronnes entraîne aussi des déformations. On doit effectuer des reprises d'usinage sur la roue directrice complète, ce qui nécessite un matériel de grande capacité.Le contrôle des soudures est difficile à effectuer, du fait de soudures non ttà coeur On a trouvé, suivant la présente invention que ces opérations de fabrication pouvaient être simplifiées, et que la rigidité de la roue directrice pouvait etre améliorée en prévoyant une roue directrice de turbine constituée par un ensemble d'aubes fixes réparties circonférentiellement, et disposées radialement entre deux bandages portés l'un par une couronne intérieure, l'autre par une couronne extérieure, caractérisée en ce que les aubes fixes traversent complètement les bandages et en ce que leurs extrémités viennent à fleur avec une face de ces bandages au contact de l'une des couronnes. Le sectionnement à la longueur voulue des aubes fixes est facilité, et les aubes fixes sont encastrées dans une plus grande épaisseur de bandage. Mais l'invention apporte d'autres avantages si, suivant un développement de 11 idée inventive, on assemble directement les extrémités d'aubes avec la couronne au contact de laquelle elles se trouvent au moyen d'une soudure qui réunit aussi à cette couronne le bandage situé à son contact. Cela supprime, ainsi, une opération de soudage : celle des aubes aux bandages et les déformations qui en résultent. En outre, la fixation directe de toute la section des aubes sur les couronnes améliore la rigidité de l'ensemble et facilite l'interprétation des contrôles (soudage à coeur). Cette soudure commune d'un ensemble : extrémités d'aubes, bandage et couronne est avantageusement effectuée par un procédé de soudage du type à focalisation d'énergie tel que le soudage par faisceau d'électrons ou par faisceau laser. On réduit considérablement, en effet, de cette manière, les déformations dues au soudage et l'on peut supprimer tout réusinage de la roue directrice après son assemblage. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre non limitatif. La figure I représente en demi-coupe axiale une portion de turbine à vapeur comprenant une roue directrice qui est supposée coupée suivant une ligne passant entre deux aubes fixes et une roue mobile. La figure 2 montre dans une coupe analogue à celle de la figure 1, les détails de réalisation d'une roue directrice de conception classique, coupée suivant une ligne passant dans une aube fixe, elle-même représentée non coupée. La figure 3 montre une coupe partielle suivant 3 - 3 d'un bandage de la roue directrice de la figure 2. La figure 4 représente une coupe analogue à celle de la figure 2, mais pour une roue directrice conforme à l'invention. Sur la figure 1, on voit une portion de turbine comprenant un corps fixe 1, un rotor 2 porteur d'une roue mobile 3 qui forme un étage de turbine avec un ensemble d'aubes mobiles 4, et une roue directrice constituée par une couronne extérieure 5 portée par le corps 1, une couronne intérieure 6, un bandage extérieur 7, un bandage intérieur 8 et, entre ces deux bandages, un ensemble 9 d'aubes fixes, l'étanchéité entre couronne 6 et rotor 2 étant assurée par un labyrinthe 10. Les couronnes et les bandages sont généralement réalisés en deux moitiés semi-circulaires réunies l'une à l'autre au moment du montage dans la turbine. La figure 2 permet de voir que les aubes fixes 9 sont encastrées dans des alvéoles il des bandages intérieurs 8 et extérieurs 7, la coupe du bandage 8 représentée par la figure 3 montrant la forme de ces alvéoles. Les aubes fixes 9 pénètrent dans les bandages 8 et 7 jusqu a environ la moitié de l'épaisseur de ceuci. Elles sont réunies aux bandages par des soudures de remplissage 12. Les couronnes 5 et 6 sont chanfreinées en 13 et des soudures 14 réunissent d'une part le bandage 7 et la couronne 5 et d'autre part le bandage 8 et la couronne 6. La fabrication de telles roues directrices nécessite un soudage en continu, devant fonctionner 24 heures sur 24, avec des moyens de préchauffage importants, des temps de soudage très longs, des dimensions importantes des matières brutes, notamment pour la fabrication des couronnes, du fait des réusinages ultérieurs, des machines-outils de grandes dimensions pour les nombreuses reprises d'usinage à effectuer. La figure 4 montre que, dans une roue directrice conforme à l'invention, les aubes fixes 9 pénètrent dans des alvéoles 15 des bandages 7 et 8, dont la section est analogue à celle, représentée sur la figure 3, des alvéoles 11, mais les extrémités des aubes fixes 9 viennent affleurer dans le plan 16 la face des bandages 7 et 8 qui est en contact avec l'une des couronnes 5 et 6. On peut, alors, comme dans la réalisation de la figure 2, souder séparément, d'une part, les aubes fixes 9 sur les bandages 7 et 8, et, d'autre part, les bandages 7 et 8 respectivement sur les couronnes 5 et 6. Mais il est plus avantageux d'effectuer dans le plan 16, un seul soudage pour réunir ces trois catégories d'éléments, un simple agrafage préalable par deux points de soudure permettant de maintenir en place chaque aube fixe dans chacun des bandages pendant l'opération de soudage proprement dite. Ce soudage est, de préférence, effectué par bombardement électronique dirigé suivant la flèche 17 ou 18 par exemple. Lorsque les couronnes 5 et 6 sont très épaisses, on effectue le soudage en deux passes, le bombardement électronique étant dirigé, dans une première passe, suivant la flèche 17 ou 18 et, dans une deuxième passe, suivant la flèche 19 ou 20. On prévoit alors une rainure de dégazage 21 dans les couronnes 5 et 6. Le contrôle des soudures s'effectue facilement au moyen de méthodes automatiques telles que par ultrasons. Les opérations introduisant des contraintes et des déformations sont, ainsi, supprimées. On obtient, à partir d'une quantité de matière réduite (il n'y a plus lieu de prévoir une surépaisseur des couronnes, notamment), avec un nombre limité d'usinages (en particulier, suppression des chanfreins dans les couronnes), et une seule opération de soudage, effectuée de manière automatique, une roue directrice présentant des dimensions précises et une rigidité accrue. REVENDICATIONS 1/ Roue directrice de turbine constituée par un ensemble d'aubes fixes réparties circonférentiellement et disposées radialement entre deux bandages portés l'un par une couronne intérieure, l'autre par une couronne extérieure, caractérisée en ce que les aubes fixes (9) traversent complètement les bandages (7, 8) et en ce que leurs extrémités viennent à fleur (16) avec une face de ces bandages au contact de l'une des couronnes (5, 6). 2/ Roue directrice de turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités d'aubes venant à fleur avec une face d'un bandage et ce dernier bandage sont réunis à la couronne au contact de laquelle ils se trouvent par une soudure commune. 3/ Roue directrice de turbine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite soudure commune est une soudure effectuée par un procédé de soudage du type à focalisation d'énergie.