Brevet FR2346553A1 — publié le 19771028

L'invention concerne un obturateur pour turbomachines, destine en particulier .â la commande de-soutirage de turbines à vapeur axiales qui travaille en combinaison avec un e élé- ment constitutif fixe pourvu de sections de passage et qui, agencé sous forme d'obturateur annulaire ou d'obturateur à segments, est monté à l'intérieur du carter de la turbomachine. Des obturateurs annulaires capables de tourner en direction de leur pourtour, désignés aussi comme obturateurs rotatifs, ainsi que des obturateurs à segments, capables de se déplacer radialement ou parallèlement à la direction radiale, ou en direction de leur pourtour, présentent, vis à vis des soupapes montées sur turbines à vapeur à soutirage, en particulier entre partie à haute pression et partie à pression moyenne, ainsi qutentre partie à pression moyenne et à partie basse pression, l'avantage d'une longueur--de construction plus courte et d'un agencement plus favorable du point de vue de. la technique des fluides Ces avantages essentiels se trouvent cependant amoindris par le fait que, en raison des pressions- diffÊrentielles régnant sur ltob- turateur, des forces de friction interviennent lors du mouvement de ces organes de réglage par rapport à l'élément constitutif fixe. Pour des pressiond différentielles croissantes, il se produit un accroissement également des forces de réglage nécessaires et du coût des travaux, du point de vue constructif, pour la commande de régalage, afin de surmonter les forces de friction. Par suite il se produit, comme autres inconvénients avec des obturateurs du genre en question, une forte usure. et un comportement de reglage défa- vorable On essaie d'éviter ces inconvénients au moyen d'obturateurs annulaires traversés en direction centripète, obturateurs désignés aussi comme obturateurs rotatifs radiaux et avec lesquels on fait changer de direction le fluide en le fait sant circuler à un seul flux ou à doublesflux en une on deux directions axiales, grâce au fait que la sulfate de glissement de a partie mobile de l'obturateur annulaire présente par rapport a la partie immobile un plus faible rayon (DT-AS 1 915 450).Des obturateurs annulaires traverses en direction centripète comportent vis a vis d'obturateurs traversés axialement, une plus grande longueur de construction ; ils se -resentent moins favorablement , du point de vue de la techr-c- - ces fluides, en raison du changement de direction du fluide. En plus de cela, des obturateurs annulaires à double flux traversés en direction centripète nécessitent une disposition d'étages à double flux.Dans le cas d'autres appareils de réglage connus pour turbomachines, comportant des obturateurs annulaires traversés axialement, montés entre deux couronnes de corps de guidage, on a cherché à résoudre le problème visant à abaisser laresistance à la friction , lors du mouvement de l'obtùra- teur annulaire, au moyen d'ouvertures de passage des couronnes directrices, les unes par rapport aux autres, ainsi qu'au moyen de dispositions particulières de bandes de joints d'étanchéité et de pièces d'adjonction (DL-PS 46 820 et 79 303). Ces réalisations n'ont pas , d'après les expériences faites, apporté le succès souhaité elles peuvent, de plus,dtre mises en place que pour de. faibles pressions différentielles. D'autres variantes connues pour décharger d'efforts des obturateurs du type indiqué au début comportent le montage de chambres de compression de délestage sur la face de l'obturateur tournée de l'autre c6té. de. la direction de. La circulation. du. fluide (DL -PS 44 6 & )ou.bien. le centrage ou le-positionnement-hydrosta- tique d'obturateurs annulaires en prévoyant des rétrécissements continus ou discontinus de l'interstice situé entre les surfaces de guidage de l'obturateur annulaire (DL-PS 44 684). Ces deux solutions mentionnées en dernier lieu sont d'une part, pour ..un délestage élevé, sujettes à des oscillations ou d'autre part n'ont qu'un effet de délestage partiel. Enfin, on connatt encore un obturateur annulaire pour des turbines à récupération ou a' détente de gaz de hautsfourneaux , pour lequel sont prévus, afin d'absorber la force axiale, des corps à mouvement de roulement ou des paliers à roulement (DL-PS 73 042.). Pour des pressions differentielles élevées cette solution est à peine réalisable en raison de la forte compression de Hertz et de la difficile répartition des.charges. On a cherché, conformément à l'invention, à mettre en place des obturateurs comme organes de réglage, en particulier des obturateurs annulaires traversés axialement, destinés à permettre également pour des pressions différentielles relativement élevées , jusqu'à environ 15 at., l'application de faibles forces de réglage. L'invention a ainsi pour but. de permettre de réduire sensiblement les fortes forces de friction qui prennent naissance lors du mouvement des obturateurs. La solution apportée à ce problème consiste, confor mément à l'invention, en ce que l'obturateur est suspendu à des bandes élastiques en flexion, qui sont disposées dans des plans se situant transversalement par rapport aux directions de mouvements (ouverture, fermeture) de l'obturateur. On peut mettre en application , par exemple, des bandes à section transversale rec tangulaire ou ronde. Sur des obturateurs annulaires pourvus de sections de passage sont montées plusieurs bandes réparties sur le pourtour de de l'obturateur annulaire. A leurs extrémités opposées en direction longitudinale, les bandes sont enserrées dans des pièces de maintien. L"une de ces pièces de maintien est reliée à l'obturateur et l'au tre à ltélément constitutif fixe, soit directement, soit indirectement par l'intermédiaire de bras. En regard des efforts qui s'exer cent les bandes sont disposées de manière à autre soumises à des forces de traction , et ce, en prévoyant que les pièces de maintien reliées directement ou indirectement l'obturateur sont disposées en aval, à l'arrière des pièces de maintien fixées à l'élément cons titutif fixe. Les bandes sont formées avantageusement de paquets de bandes consistant en assemblages de minces tôles d'acier super posées. La disposition des bandes est à réaliser avantageuse ment de telle manière, que dans ltétat de fermeture de l'obturateur, elles se trouvent bien planes (non deviées), de sorte que c'est seulement lors de l'amorçage du mouvement d'ouverture de l'obtura- teur que se produit un relevage - de peu dtimportance - en raison du mouvement en arc de cercle conditionné par les pièces de maintien des bandes. De ce fait, les pertes dans l'interstice se trouvent réduites par la différence de pression relativement faible prédominant après l'amorçage du mouvement d'ouverture de l'obturateur. Les avantages essentiels de. l'invention consistent en ce qu'elle ouvre désormais aux obturateurs connus depuis.plus.de sept décennies comme organes de réglage pour turbomachines, en particulier a' ceux réalisés sous forme d'obturateurs annulaires traversés axialement, un domaine d'applications correspondant à des pressions diffé- rentielles relativement élevées avec une très faible dépense de forces de réglage pour une réalisation- donnant- lieu â.peude -fr-ic- tion et d'usure, tout en se prêtant agréablement-aux réglages. On peut profiter ains dans un domaine d'applications sensiblement plus étendu des avantages connus jusqu'ici de la possibilité de réaliser des obturateurs du genre dont il s'agit en satisfaisant à la technique des fluides et à une économie de longueur de construction. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des cription ci-après et .des dessins annexéss représentant plusieurs exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels -la figure 1 est une vue en élévation d'un demiobturateur annulaire - la figure 2 est une vue en ooupe suivant la ligne A-A de la figure 1 - la figure 3 est une vue en direction B de la figure 2 - la figure 4 est une vue en élévation d'un obturateur à segments suivant la coupe C-C de la figure 5 - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne D-D de la figure 4 - la figure 6 est une vue en direction E de la figure 5 - la figure 7 est une vue fragmentaire d'une autre variante de réalisation, - la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne F-F de la figure 7. Sur les figures lâ 3 un obturateur 1 en forme d'obturateur annulaire traversé axialement travaille en combinaison avec un élément constitutif fixe 3, sous forme d'un support de grille de guidage, pourvu de sections de passage 2. En arrière des sections de passage 2 est intercalée une couronne d'aubes 4 d'un rotor 5. Conformément à l'invention l'obturateur 1 est suspendu à des bandes élastiques en flexion. Les extrémités des bandes 6 sont enserrées dans des pièces de maintien 7,8. Parmi elles, la pièce de maintien 7 est reliée indirectement, par l'in termédiaire d'un bras 10, à ltélément constitutif fixe 3. L'actionnement de ltobturateur 1 s'effectue au,moyen d'une commande de réglage non représentée. Les figures 4 à 6 représentent une place de soutirage , où un obturateur 11, en forme d'un obturateur à segments, peut se déplacer radialement devant des sections de passage 2' d'un élément constitutif fixe 3. L'obturateur 11 est suspendu à des bandes 6 , disposées pareillement dans un plan qui se situe transversalement par rapport à la direction des mouvements de l'obturateur 11.L'une des extrémités des bandes 6 est fixée dans des pièces de,maintien 8, montées sur un élément constitutif fixe 3' placé devant 1'obturateur 11 en direction du courant de circulation . L'extrémité oppose des bandes 6 est enserrée dans des pièces de maintien 7, qui se trouvent directement reliées à l'obturateur 11 Dans le plan stétendant transversalement par rapport aux directions de mouvements (ouverture, fermeture) de l'obturateur 11, les bandes 6 sont montées, à partir des pièces de maintien 8, symetri- quement par rapport à l'axe , en en étant inclinées vers l'intérieur jusqu'aux pièces de maintien 7.Par différence avec cette variante de disposition, il y a la possibilité, avec l'obturateur à segmentes, d t établir les bandes parallèlement ou inclinées vers l'extérieur en allant des pièces de maintien à ltélément constitutif fixe. Ces variantes de disposition ne sont pas représentées. Au lieu de bandes à section transversale rectangulaire, on peut mettre en place, dans toutes les variantes 5 également des bandes à section transversale ronde (câbles.C'est ainsi que, conformément aux figures 7 et 8, sont prévues plusieurs bandes 6' à section transversale ronde, fixées à l'une de leurs extrémités dans la pièce de maintien 7 reliée directement à l'obturateur, et à l'autre extrémité opposée dans la pièce de maintien 8 reliée indirectement, par l'intermédiai- re du bras 10, à ltélément constitutif fixe 3. Dans toutes .les variantes deréalisation,re- présentées, les dispositions. sout telles que, dans l'état de. ferme- ture de l'obturateur 1, 11, les bandes sont .soumesades efforts de traction et restent planes, ctest-à-dire qu'elles ne se trouvent pas déviées. La disposition d'après laquelle les bandes 6;6' se trouvent soumises à des efforts de traction peut s'obtenir par la position des pièces de maintien 7;8 C'est ainsi que les pièces de maintien 7 reliées directement ou indirectement à l'obturateur 1;11 sont disposées en aval, à l'arrière des pièces de maintien 8 fixées directement ou indirectement à l'élément constitutif fixe 3 ; 3', Les bandes 6 sont formées avantageusement de paquets de bandes, non représentées Ceux-ci sont constitués par de minces tôles d'acier superposées. Bien entendu, l'invention est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à par tir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invertion. R E V E,N D- -I C A T I O N S 10/ Obturateur pour turbomachines destiné en particulier à la commande de soutirage de turbines à vapeur axiales, qui travaille en combinaison avec un élément constitutif fixe pourvu de sections de passage et qui, agencé sous forme d'obturateur annulaire ou d'obturateur à segments, est monté-à l'intérieur du carter de la turbomachine, obturateur caractérisé en ce que l'obturateur (1;11) est suspendu à des bandes (6;6) élastiques en flexion, qui sont disposées dans des plans se situant transversalement par rapport aux direction de mouvements (ouverture, fermeture) de ltob- turateur (1;11). 20/ Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes (6;6) sont, à leurs extrémités opposées en-direction longitudinale, enserrées dans des pièces de maintien (7;8) dont l'une (7) est reliée à l'obturateur (1;11) et l'autre (8) est reliée à l'élément constitutif fixe (3;3'), soit directement , soit indirectement par l'intermédiaire de bras (9;10). 30/ Obturateur selon l'une ou l'autre des-raven-. dications 1 & 2, caractérisé en ce que les pièces de maintien (7) reliées directement ou indirectement à l'obturateur (1,11) sont disposées en aval, à l'arrière des pièces de.maintien (8) solidaire de l'élément constitutif fixe (3,3'). 40/ Obturateur selon l'une. ou l'autre des revem- dications 1 & 2, caractérisé en ce que les bandes (6.) sont formées de pAquets de bandes consistant en assemblages de tôles d'acier superposées.