Brevet FR2334050A1 — publié le 19770701

L'invention concerne un groupe de machines dont le rotor comporte, en trois points distants les uns des autres ou davantage, un système de montage radial par rapport à la fondation. Un groupe de machines connu de ce genre se compose par exemple d'une turbine, d'une machine électrique et d'une pompe. La roue à aubes de la turbine, le rotor de la machine électrique et la roue mobile de la pompe constituent, avec les tronçons de l'arbre gui les relie, un rotor d'un seul tenant. Ce rotor est soutenu par un système de montage radial à proximité de la roue à aubes de la turbine, des deux cotés de la machine électrique et à proximité de la roue mobile de la pompe. Xe montage indéterminé donne lieu à des difficultés. Lorsque les quatre systèmes de montage radial ne sont pas alignés exactement par suite d'un montage imprécis ou lorsqu 'ils perdent leur alignement exact par suite de déplacements des fondations, il se produit des flexions et une rotation déséquilibrée du rotor. L'invention a pour but de rendre possible la construction d'un groupe de machines dont le rotor reste dans une position de montage impeccable, alors même qu'il est supporté par rapport à la fondation en trois points distants les uns des autres ou davantage, par un système de montage radial. D'après l'invention, ce but est atteint par le fait que deux des systèmes de montage radial sont réalisés sous forme de paliers centreurs qui déterminent la position du rot or par rapport à la fondation, et par le fait que les autres systèmes de montage radial sont-réalisés sous forme de paliers mobiles en direction radiale. De cette manière, la position du rotor en ce qui concerne son axe est déterminée impeccablement par rapport à la fondation et le rotor est soutenu en tous les points de montage par des forces de soutien, les systèmes de montage radial réalisés sous la forme de paliers mobiles en direction radiale se réglant d'après la position de l'axe du rotor déterminée par les deux paliers centreurs. On dispose d'une forme de construction particulièrement simple lorsque l'un au moins des deux paliers centreurs est réalisé sous forme de palier fixe qui guide le rotor sans possibilité de déplacement radial. Il est avantageux qu'un ou plusieurs des systèmes de montage radial comportent un corps de palier qui est raccordé à la fondation au moyen d'un servomoteur, afin d'assurer une mobilité radiale de ce corps de palier par rapport à la fondation. S'agissant d'un système de montage radial réalisé sous forme de palier centreur, le servomoteur comporte alors un dispositif de centrage avec lequel la force de soutien du corps de palier croît dans la direction de soutien en cas de déplacement de ce corps s'effectuant à opposé du sens de soutien, et viceversa S'agissant d'un système de montage radial réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale, le servomoteur comporte avantageusement un dispositif de suspension avec lequel la force de soutien du corps de palier dans la direction de soutien reste la meme pour tous les déplacements du corps de palier. Il est également avantageux, dans le cas d'un système de montage radial réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale, que le servomoteur comporte un dispositif de suspension-amortissement, avec lequel la force de soutien du corps de palier dans la direction de soutien reste la même en cas de déplacements lents du corps de palier dans cette direction, mais croit en cas de déplacement brusque du corps de palier se produisant à l'opposé du sens de soutien. De façon avantageuse, l'un ou plusieurs des systèmes de montage radial peuvent être-soutenus par rapport à la fondation dans deux ou plusieurs directions de soutien, en particulier dans les directions de soutien princ.ipales. Par le terme ndirections de soutien principales" on désigne ici les directions de soutien qui sont absolument nécessaires pour maintenir impeccablement le rotor. Dans le cas le plus simple, trois directions de soutien principales sont nécessaires pour maintenir un corps en place.Dans ce cas, l'angle entre deux directions de soutien mesure avantageusement 1200; mais dans la pratique, l'angle entre deux directions de soutien principales peut etre choisi entre 80 et 140 .Sais il est souvent prévu dans la technique quatre directions de soutien principales qui forment entre elles des angles de 900, le rotor pouvant être alors soutenu par le bas, par le haut et par les deux côtés. Sur les dessins, à l'aide desquels l'invention sera expliquée de façon plus détaillée, un exemple de réalisation de l'objet de celle-ci a été représenté de manière simplifiée. La figure 1 est une vue en coupe axiale et verticale du rotor d'un groupe de machines. La figure 2 est un schéma à échelle agrandie, avec des vues en coupe faites selon les lignes II-II à V-V de la fig.1. Un rotor 1 du groupe de machines hydroélectrique représenté se compose d'une roue à aubes 2 d'une turbine, d'un rotor 3 d'une machine électrique, d'une roue mobile 4 d'une pompe, d' un tronçon d'arbore 5 qui relie entre eux la roue à aubes 2 de la turbine et le rotor 3 de la machine électrique, et d'un tronçon d'arbre 6 qui relie le rotor 3 de la machine électrique à la roue mobile 4 de la pompe. Le rotor 1 est monté, par rapport à une fondation 11, enhuatre points distants les uns des autres, dans des systèmes de montage radial 7, 8, 9 et 10. Dans ces conditions, les systèmes de montage radial 7 et 10, qui se trouvent respectivement à proximité de la roue à aubes.2 de la turbine et à proximité de la roue mobile 4 de la pompe, sont réalisés sous forme de paliers centreurs qui centrent le rotor 1 par rapport à la fondation 11. Les autres systèmes de montage radial 8 et 9 sont réalisés sous forme de paliers mobiles en direction radiale. Les systèmes de montage radial 7 et 10, réalisés sous forme de paliers centreurs pourraient se présenter sous la forme de paliers fixes usuels qui excluent tout mouvement radial du rotor au niveau du point de montage. Mais dans le présent exemple de réalisation, le corps de palier de tous les systèmes de montage radial est constitué dans chaque cas par trois sabots-coussinets 12. Le corps de pa-lier qui se compose des trois sabots-coussinets 12, ou, plus précisément, chacun des aabots-coussinets 12 est raccordé à la fondation 11 au moyen d'un servomoteur 13, en vue de la mobilité radiale du corps de palier par rapport à la fondation. Dans ces conditions, chacun des systèmes de montage radial est supporté par rapport à la fondation dans trois directions de soutien principales. Les deux sabots-coussinets 12 inférieurs sont inclinés de 450 par rapport à la verticale et le sabot-coussinet 12 supérieur est situé exactement sur la vertica le. Dans le cas des systèmes de montage radial 7 et 10 réalisés sous forme de paliers centreurs, les servomoteurs 13 des deux sabots-coussinets~12 inférieurs comportent un dispositif de centrage 14, avec lequel la force de soutien du corps de -palier croît dans la direction de soutien du sabot-coussinet lorsqu'il se produit un déplacement du corps de palier ou du sabot-coussinet 12 dans le sens opposé à celui de l'appui, et vice-versa. Il en résulte, entre la fraction du poids du rotor qui échoit à chaque système de montage radial et la force de soutien du sabot-coussinet supérieur, un centrage-exact de l'axe du rotor. Le dispositif de centrage 14 comporte une source 15 de fluide de pression qui délivre, par une conduite 16, du fluide hydraulique sous pression constante. La conduite 16 est raccordée à la chambre de pression de chaque servomoteur 13 par une conduite 18 qui est équipée d'une soupape 17. Par ailleurs, le dispositif de centrage 14 comporte un dispositif de mesure 19 qui détecte l'écrasement du servomoteur 13 et commande la soupape 17 de teile manière que la pression dans la chambre du servomoteur 13 s'élève en cas d'écrasement du servomoteur et qu'elle s'abaisse en cas d'extension du servomoteur. Deux autres exemples de réalisation d'un semblable dispositif de centrage sont décrits en détail dans notre demande de breveten France déposée ce même jour et ayant pour titre "Dis positif de soutien hydrostatique, et dans notre demande de Brevet en Suisse mO-8839/74 déposée le 27 Juin i974. Dans le cas des systèmes de~ montage radial 8 et 9, réalisés sous forme de paliers mobiles en direction radiale, le servomoteur 13 des deux sabots-coussinets 12 inférieurs com porte un dispositif de suspension-amortissement 20, avec lequel la force de soutien du corps de palier ou, plus précisément, du sabot-coussinet 12 reste la même en cas de déplacements lents du corps de palier dans la direction de soutien du sabot coussinet, mais croit en cas de déplacement brusque du corps de palier ou du sabot-coussinet dans le sens opposé à celui de l'appui. Le dispositif de suspension-amortissement 20 20 comporte une source 21 de fluide de pression qui délivre du fluide hydraulique sous pression constante et qui est raccordée à la chambre de pression de chacun des servomoteurs 13 par une con duite munie d'un point d'étranglement 22. De ce fait, la pres sion dans la chambre du servomoteur reste la même en cas de mouvements lents du sabot-coussinet, mais la pression dans le servomoteur s t élève en cas d'écrasement rapide de celui-ci. Le corps de palier, ctest-à-dire le sabot-coussinet 12 suit donc sans peine tous les mouvements radiaux de l'axe du rotor, mais en cas de chocs brusques en direction radiale, il soutient sûrement le rotor. Un autre exemple de réalisation d'un semblable dispositif de suspension-amortissement est décrit en détail dans notre demande de Brevet en France déposée ce même jour et ayant pour titre :1'Dis- positif de soutien de pièces mobiles montées sur palier". Dans le cas d'un système de montage radial réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale, les points d'étranglement 22 peuvent être supprimés dans le cas où aucun choc ne doit être absorbé. En l'absence des points d'étranglement 22, le dispositif de suspension-amortissement 20 se comporterait comme un dispositif de suspension pure, avec lequel la force de soutien du corps de palier dans la direction de soutien du sabot-coussinet resterait la même pour tous les déplacements tu corps de palier ou du sabotcoussinet. Un semblable dispositif de suspension pourrait alors supporter la fraction du poids du rotor qui échoit au point de montage et la force d'appui du sabot-coussinet supérieur. Un autre exemple de réalisation d'un semblable dispositif de suspension est décrit en détail dans le brevet suisse n" 560 334. Dans tous les quatre systèmes de montage radial 7 à 10, les sabots-collssinets 12 supérieurs servent à maintenir surement le rotor sur les sabots-coussinets inférieurs. A cet effet, les servomoteurs 13 des sabots-coussinets 12 supérieurs comportent un dispositif de suspension-amortissement qui correspond au dispositif de suspension-amortissement 20, mais produit une force d'appui qui est réduite de la fraction correspondante du poids du rotor. Le dispositif de suspension-amortissement des sabots- coussinets 12 supérieurs comporte une source 24 de fluide de pression qui est raccordée aux chambres de pression des servomoteurs 13 par des conduites qui présentent chacune un point d'étranglement 23. La position du rotor 1 représenté est donc déterminée avec précision par les deux systèmes de montage radial 7 et 10 réalisés sous forme de paliers centreurs, ces systèmes de monta ge radial 7 et 10 étant en mesure de supporter la fraction du poids du rotor 1 qui leur échoit, ainsi que des chocs en direction radiale. Les deux systèmes de montage radial 8 et 9, réalisés sous forme de paliers mobiles en direction radiale, portent chacun la fraction du poids du rotor 1 qui leur échoit et ils amortissent les chocs en direction radiale, mais par ailleurs ils se déplacent sans freinage pour suivre les mouvements de l'axe du rotor 1 déterminés par les deux systèmes de montage radial 7 et 10 réalisés sous forme de paliers centreurs. Dans le cas d'un rotor à axe vertical, il est prévu àvantageusement, pour les deux systèmes de montage radial réalisés sous forme de paliers centreurs, des servomoteurs à dispositif de centrage dans toutes les directions de soutien principales, les directions de soutien pouvant être réparties uniformément sur toute la circonférence de la couronne extérieure et les forces de soutien pouvant être choisies égales. Dans le cas également d'un rotor à axe vertical, il est avantageux de répartir uniformément sur toute la circonfe- rence du palier trois sabots-coussinets à dispositif de suspension-amortissement ou davantage, et de rendre égales leurs forces de soutien. Si le rotor est entouré de carters (non représentés), comme tel est le cas de l'exemple de réalisation représenté, ltexpression "montage radial par rapport à la fondation" couvre aussi bien un montage radial par rapport aux carters en question pontés sur la fondation. - : - REYENDICA2IGNS -: 1 - Groupe de machines dont le rotor comporte, en trois points distants les uns des autres ou davantage, un système de montage radial par rapport à la fondation, caractérisé en ce que deux des systèmes de montage radial sont réalisés sous forme de paliers centreurs, qui déterminent la position du rotor par rapport à la fondation, et en ce que les autres systèmes de montage radial sont réalisés sous forme de paliers mobiles en direction radiale 2 - Groupe de machines selpn la revendication 1, caractérisé en ce qu'au mois l'un des paliers centreurs est réalisé sous la forme d'un palier fixe qui guide le rotor sans possibilité de déplacement radial. 3 - Groupe de machines selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des systèmes de montage radial comporte un corps de palier qui est raccordé à la fondation au moyen dun servomoteur en vue dd la mobilité radiale ce corps de palier par rapport à la fondation 4 - Groupe de machines selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de montage radial est réalisé sous forme de palier centreur et le servomoteur-comporte un des positif de centrage avec lequel la force de soutien du corps de palier dans la direction d'appui croit en cas de déplacement de ce corps de palier dans le sens opposé à celui de l'appui, et vice-versa. 5 - Groupe de machines selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de montage radial est réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale et le servomoteur comporte un dispositif de suspension avec lequel la force de soutien du corps de palier dans la direction d'appui reste la même pour tous les déplacements de ce corps de palier. 6 - Groupe de machines selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système ae montage radial est réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale et le servomoteur comporte un dispositif de suspension-amortissement avec lequel la force de soutien du corps de palier reste la même en cas de déplacements lents de ce corps de palier dans la direction d'appui, mais croit en cas de déplacement brusque de ce corps de palier dans le sens opposé à celui de l'appui. 7 - Groupe de machines selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un des systèmes de montage radial est soutenu par rapport à la fondation dans deux directions de soutien ou davantage. 8 - Groupe de machines selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des systèmes de montage radial est soutenu par rapport à la fondation dans les directions de soutien principales. 9 - Groupe de machines selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de montage radial est réalisé sous forme de palier centreur, et en ce qu'un servomoteur équipé d'un dispositif de centrage est disposé dans chacune des directions de soutien principales. 10 - Groupe de machines selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système de montage radial est réalisé sous forme de palier centreur, et en ce qu'un servomoteur équipé d'un dispositif de suspension ou d'un dispositif de suspensionamortissement est disposé dans la direction de soutien principale ou dans hacune de ces directions Il - Groupe de machines selon la revendication 8 caractérisé en ce que le système de montage radial est réalisé sous forme de palier mobile en direction radiale, et en ce qu'un servomoteur équipé d'un dispositif de suspension-amortissement est disposé dans chacune des directions de soutien principales. 12 - Groupe de machine selon la revendication 3, caractérisé en ce que le servomoteur qui raccorde le corps de palier à la fondation assure un montage pivotant du corps de palier par rapport à la fondation.