Brevet FR2323871A1 — publié le 19770408

Dans les turbines à vapeur, les brides de carter de la partie supérieure et de la partie inférieure sont maintenues assemblées et serrées par des vis d'assemblage dites nvis de jointif, Les trous dans les brides ont un diamètre supérieur à celui des tiges des vis d'assemblage , ce qui crée un intervalle annulaire relativement large entre la tige de chaque vis et les brides. Il en résulte que lors de la mise en marche de la turbine, le transfert de chaleur des brides aux tiges de vis est déplorable, ce qui a pour résultat que ces tiges s'échauffent beaucoup plus lentement que les brides. Cela peut conduire à des allongements exagérés des vis d'assemblage et marne à leur rupture qui peut être une source de dommages considérables. Afin d'améliorer le transfert de cHa- leur de la bride à la tige de vis, on a jusqu'à présent rempli l'intervalle annulaire avec de la poudre de graphite, ce qui présente toutefois l'inconvénient qu'en cas d'ouverture de la turbine la noudre de graphite peut autre une cause du ennuis importants par les souillures qu' elle produit. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif pour l'échauffement peu retardé des vis d'assemblage ou vis de joint, ce dispositif devant strie fiable et facile à monter. Selon l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que des corps creux, fermés de tols côtés et étanches à la pression, sont adaptés dans les intervalles annulaires compris entre les trous des brides et les tiges des vis que ces trous entourent ces corps creux s 1appliquant, en cas d'échauffement, d'une part contre la paroi du trou et d'autre part contre la tige de vis, et étant remplis au moins partiellement d'un liquide bon conducteur de la chaleur. I1 est alors avantageux que les surfaces périphériques extérieure et intérieure de chaque corps creux soient en un matériau bon conducteur de la chaleur, notamment en feuille métallique mince, et que les cotés étroits des corps creux soient fermés par des surfaces bombées vers l'intérieur.Ces corps creux peuvent avoir la forme de segments d'anneau, ou bien aussi titre realisés en forme d'hélice. Sous l'effet de la surpression qui, lors de l'échauf- fement des brides , s'établît dans les corps creux sous l'effet de la dilatation et de la vaporisation du liquide qu'ils contiennent, les surfaces périphériques des corps creux s'appliquent étroitement contre la tige de vis et la paroi du ou des trous de vis, ce qui améliore notablement le transfert de chaleur de la bride à la vis. Pour titre en mesure de régler la pression dans les corps creux, ou bien, en cas de serrage des vis par chauffage à résistance, pour éviter un transfert de chaleur vers l'ex- térieur, les corps creux peuvent présenter des conduites de raccordement obturables et conduisant à l'extérieur, Pour optimaliser le transfert de chaleur, les corps creux peuvent aussi etre réalisés à la façon de tubes de chaleur, avec une couche capillaire garnissant leurs parois intérieures. Des exemples de formes de réalisation de l'invention sont décrits ci-après en se référant au dessin annexé, dans lequel la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une bride traversée par une vis d'assemblage et pourvue des corps creux selon l'invention les figures 2 et 3 représentent des vu en coupe transversale de deux formes de réalisation de corps creux en position de montage ; et la figure 4 est une-vue latérale d'un corps creux en forme d'hélice. Comme on peut le voir sur la figure 1, la bride 1 de la partie supérieure du carter, et la bride 2 de la partie inférieure du carter d'une turbine à vapeur présentent des perçages 3,4 dans lesquels sont placées les vis de liaisox on vis du Joint 5 serrant les brides l'une contre l'autre. Les trous 3 et 4 ont un diamètre supérieur à celui de la tige 6 des vis de bridage 5, de sorte qu'il subsiste un intervalle annulaire 7 ayant pour effet de retarder fortement le transfert de chaleur des brides 1 et 2 à la tige de vis 6. Pour améliorer ce transfert de chaleur, on a prévu, selon l'invention, d'adapte dans cet intervalle annulaire 7 des corps creux 8, fermés avec étanchéité à la pression, qui sont remplis en totalité ou en partie d'un liquide 9 bon con ducteur de la chaleur. Les surfaces périphériques extérieure et intérieure 10 et 11 sont réalisées en une matière conduisant bien la chaleur, par exemple en feuille métallique mince. leur coefficient de dilatatio, lnnéalre uOlt worrespondre à peu près à celui de la matière de la turbine.Les petits c8tés de ces corps creux 8 sont avantageusement fermés par des faces en bout 12 et 13 qui sont bombées vers l'intérieur et sont soudées ou soudobrasées aux surfaces périphériques 10 et 11. Il est avantageux que les corps creux soient subdivisés en segments, comme le montrent les figures 2 et 3 , afin de permettre une mise en place facile. Dans le cas représenté sur la figure 2, les corps creux sont composés de segments 14 correspondant chacun à un demi-anneau, tandis que dans le cas représenté sur la figure 3, ils sont composés de segments d'anneau, 15, correspondant à une subdivision plus poussée. là encore, il est avantageux que les cotés étroits soient fermés par des faces cintrées t et 17. Comme les corps creux sont au moins partiellement remplis d'un liquide bon conducteur de la chaleur et capable de se vaporiser, par exemple de l'eau, il se produitt lors de l'échauffement de la turbine, une vaporisation de ce liquide (eau) et par -^nséquent un accroissement de la pression à l'intérieur dec corps creux 8, de sorte que leurs surfaces périphé riques 10 et ll 11 appliquent étroitement contre la surface 3 du trou de la bride et contre la tige 6 de la vis.Grâce aux surfaces terminales 12 et 13, 16 et 17, qui sont bombées vers l'intérieur, les zones marginales extrêmes des corps creux sont elles aussi pressées contre les surfaces qui les bordent, ce qui, d'une part, améliore le transfert de chaleur ett d'autre part, maintient à une faible valeur les sollicitations des assemblages des bords? c'est-à-dire des soudures ou soudobrasures. Afin de permettre le réglage de la pression et du débit de liquide à l'intérieur des corps creux 8, il est avantageux que ces corps creux soient pourvus de conduites de raccordement 18 qui sont obturables et vont à 1' extérieur. Ces conduites de raccordement 18 peuvent par exemple aller à l'ex- térieur par des trous percés dans les rondelles d'appui 19 des écrous 20 des vis de bridage1 Ces conduites de raccordement 18 peuvent alors servir en meme temps de moyens de suspension ou retenue des corps creux 8 Ces conduites de raccordement 18 permettent d'établir à une valeur donnée la pression interne des corps creux.On peut en plus, dans le cas d'une mise sous précontrainte des vis d'assemblage 5 par échauffement, vaporiser le liquide en mettant à l'évent le corps creux 8, de sorte que le pont thermique entre tige de vis et bride se trouve alors supprimé. En outre, par introduction et enlèvement d'eau froide, les corps creux peuvent aussi autre utilisés comme organes de refroidissement et peuvent ainsi accélérer le processus de refroidissement après la mise sous précontrainte des vis par voie thermique. La figure 4 représente une autre variante de la forme de réalisation de ces corps creux : ils sont réalisés en hélice 21 et peuvent ainsi, lorsqu'on les place sur les tiges de vis, être élargis lorsqu'on les fait passer sur les tiges fi letées qui sont plus grosses. Pour permettre éventuellement un transfert de chaleur plus rapide de la bride à la vis, les corps creux peuvent aussi être réalisés sous forme de "tubes de chaleur" (heat pipes) et - comme représenté schématiquement sur la figure 2peuvent présenter sur le c8té intérieur des parois de leurs périphéries une couche capillaire 22 dans laquelle du liquide peut autre maintenu par capillarité. Par vaporisation et condensation constante à l'intérieur du corps creux 14, qui est en contact avec les parois des trous 3 et/ou 4 dans les brides, et avec la tige 6 de la vis, il se produit une uniformisation presque totale de la température dans l'ensemble du système, de sorte que cela permet aussi un meilleur équilibre de tem pérature entre partie inférieure et partie supérieure du carte, REVENDICÂTIOS le Dispositif pour obtenir un échauffement peu différé des vis d'assemblage de parties de turbines à vapeur s caractérisé par le fait que des corps creux, fermés de tous c8tés et étanches à la pression, sont placés dans les intervalles annulaires compris entre les trous des brides et les tiges des vis que ces trous entourent, ces corps creux s'appliquant, en cas d'échauffement, d'une part contre la paroi aw trou et d'autre part antre la tige de la vis, et étant remplis au moins partiellement d'un liquide bon conducteur de la chaleur. 2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que les surfaces périphériques extérieure et intérieure de chaque corps creux sont en un matériau bon conducteur de la chaleur, notamment en feuille métallique mince, et par le fait que les côtés étroits des corps creux sont fermés par des surfaces bombées vers 11 intérieur, 3. Dispositif selon l'une quelconque ces revendications 1 eut s caractérisé par le fait que les corps creux ont la forme de segments d'anneau. 4 Dispositif selon l1une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les corps creux sont en forme d'hélice 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que les corps creux présentent des conduites de raccordement obturables allant à l'extérieur0 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les corps creux sont réalisés à la façon de tubes de chaleur avec une couche capillaire garnissant les parois internes de leurs surfaces périphériques extérieure et intérieure.