Brevet FR2375440A1 — publié le 19780721

L'invention concerne les aubes mobiles de turbine. L'augmentation de puissance des installations centrales de production d'energie electrique conduit à supporter de plus grandes sollicitations, notamment en flexion dans les aubes mobiles. La disposition connue consistant à utiliser des aubes "à chapeau", c'està-dire possedant un element de bandage exterieur monobloc avec chaque ailette, et à serrer tangentiellement ces chapeaux les uns contre les autres, permet dejà d'exposer les aubes à de fortes sollicitations. Toutefois, une telle disposition ne s'est pas révélée entièrement satisfaisante et on a observe des ruptures d'aubes provenant du manque d'un bon appui des "chapeaux" les uns contre les autres aux regimes entraînant de grandes contraintes. C'est particulierement le cas du premier etage des turbines à vapeur lorsqu'il fonctionne en injection partielle. La presente invention a pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet un rotor de turbine axiale comportant une série d'aubes, caractérisé en ce que les aubes sont reliées les unes aux autres, à leur sommet, par une couronne continue, sans interruption comportant des moyens lui donnant une certaine élasticité circonférentielle. Selon une réalisation de l'invention, lesdits-moyens comprennent des ouvertures ménagées dans ladite couronne. Avantageusement, lesdites ouvertures comportent des-rainures axiales, situées dans la partie médiane de la couronne et des rainures obliques partant des deux bords de la couronne, les rainures axiales étant alternées avec les rainures obliques. Selon une autre caractéristique de l'invention, les aubes sont reliées à leur base- par une couronne circulaire inférieure. Avantageusement, ladite couronne inférieure comporte sur sa surface interne des moyens de fixation sur une roue de turbine. Selon une réalisation, lesdits moyens de fixation comportent un profil hélicoldal de section quelconque permettant le vissage de l'ensemble sur la roue pourvue d'un profil complémentaire. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un rotor de turbine axiale caractérisé en ce qu'on usine individuellement les aubes avec leur portion respective de couronne supérieure et en ce qu'on assemble ensuite les aubes par soudure des différentes portions de couronne entre elles. Selon un autre procédé de fabrication, l'ensemble des aubes, de la couronne supérieure et de la couronne inférieure est usiné à partir d'une matière première sous forme d'une couronne massive. La liaison continue du sommet des aubes au moyen d'une couronne ininterrompue mais postant P ant une certaine élasticité circonférentielle, nécessaire pour absorber les écarts de dilatation entre la roue de la turbine et les aubages, . . permet de s'affranchir des difficultés rencontrées jusqu'à présent. L'invention sera mieux comprise par la description qui suit, faite en se référant2au dessin annexé dans lequel la figure 1 montre, en vue de dessus, developpée sur un plan, une portion d'une couronne supérieure de liaison des aubes selon I'invention. Les figures 2 et 3 montrent un exemple de montage des aubes sur la roue de la turbine. Les figures 4 et 5 montrent un autre exemple de montage des aubes sur la roue de la turbine. Les figures 7, 8 et 9 montrent d'autres exemples de montage des aubes. La figure I montre une portion d'une couronne supérieure I de liaison des aubes 2. Cette couronne est entièrement continue sans interruption. Cependant, pour donner à cette couronne une certaine élasticité tangentielle dans le sens de la circonférence, cette couronne est percée d'ouvertures 3 axiales situées dans la partie médiane de la couronne et également d'encoches 4 obliques partant des bords de la couronne I et pénétrant à l'intérieur de la couronne. Consume le antre la figure I, les ouvertures axiales 3 sont alternées avec les encoches obliques 4. Cette disposition avec encoche et ouvertures permet d'absorber les différences de dilatation citees plus haut. Grâce à cette disposition alternée des ouvertures, une aube est individuellement soumise, en cas de compression de la couronne à une force F1 centrale et à des forces F2 et F'2 latérales qui exploitent la déformabilité du profil de l'aube en tendant à l'aplatir. D'autres moyens permettant d'assurer cette élasticité pourraient être envisagés et notamment d'autres dispositons d'encoches. Cette couronne est absolument solidaire des aubes 2 et peut être réalisée de plusieurs manières.On peut par exemple partir d'une pièce massive annulaire et usiner directement la couronne I et les aubes 2 dans cette pièce, les aubes étant laisses libres, séparées les unes des autres à leur base, portant chacune leur pied de fixation sur la roue de la turbine ou bien être reliées par une couronne inférieure 5 comme on le voit sur les figures 2, 3 par exemple, cette couronne comportant des organes de fixation 6. L'ensemble étant alors usiné à partir de cette pièce massive annulaire. On peut aussi usiner les aubes individuellement à partir d'un bloc dans lequel on usine l'aube et également une portion de couronne supérieure 1 et éventuellement, une portion de couronne inférieure 5. On soude ensuite, par exemple selon les lignes 7, 8, les différentes portions de couronne supérieure 1.On peut également souder les différentes portions de couronne inférieure 5 mais pas nécessairement. On peut également réaliser l'usinage de plusieurs paquets d'aubes que l'on assemble également par soudure. Les figures suivantes montrent différents systèmes de fixation des aubes sur une roue 9 d'une turbine. Dans toutes ces figures, les aubes sont reliées à la base par une couronne 5 mais cela n'est pas indispensable, elles peuvent être séparées, l'essentiel de l'invention résidant dans la couronne supérieure I continue et ayant une certaine élasticité circonférentielle. Les figures 2 et 3 montrent un exemple de fixation des aubes par vissage la couronne inférieure 5 comporte des organes de fixation 6 constitués par un pas hélicoïdal dont la section est en "pied de sapin". On visse alors l'ensemble sur la roue 9 de la turbine qui comporte un profil complémentaire. Une broche 10 ou plusieurs, immobilise la rotation des aubes par rapport à la roue. Dans l'exemple des figures 4 et 5 il s'agit également d'un système de fixation par vissage mais la section des filets est différente et nécessite des broches 11 au droit de chaque aube 2 pour éviter l'arrachement des aubes par la force centrifuge. Dans le cas de la figure 6 la surface intérieure de la couronne inférieure 5 est lisse ce qui facilite la réalisation de ltensemble, couronnes et aubes. L'ensemble est alors enfilé sur la roue 9 avec serrage radial jusqu a un 'talon" 12. Une ou plusieurs broches enfoncées entre cuir et chair sont alors nécessaires pour immobiliser en rotation l'ensemble, couronnes et aubes par rapport à la roue 9. Dans le cas de la figure 7 la liaison de la couronne 5 à la roue 9 est réalisée par soudure le long de la surface de séparation 13. Dans les figures 8 et 9 il stagit d'une fixation classique en "pied de sapin Enfin, toutes sortes de fixation peuvent être utilisées et celles citées ne le sont qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1/ Rotor de turbine axiale comportant une série d'aubes caractérisé en ce que les aubes sont reliées les unes aux autres à leur sommet par une couronne continue supérieure sans interruption comportant des moyens lui donnant une certaine élasticité circonférentielle. 2/ Rotor de turbine selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des ouvertures ménagées dans ladite couronne. 3/ Rotor de turbine selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites ouvertures comportent des rainures axiales, situées dans la partie médiane de la couronne et des rainures obliques partant des deux bords de la couronne, les rainures axiales étant alternées avec les rainures obliques. 4/ Rotor de turbine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les aubes sont reliées à leur base par une couronne circulaire inférieure. 5/ Rotor de turbine selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface interne de ladite couronne circulaire comporte des moyens de fixation sur une roue de turbine. 6/ Rotor de turbine selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comportent un profil hélicoidal de section quelconque permettant le vissage de l'ensemble sur la roue, pourvue d'un profil complémentaire. 7/ Procédé de fabrication d'un rotor de turbine selon ltune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on usine individuellement les aubes avec leur portion respective de couronne supérieure et en ce qu'on assemble ensuite les aubes par soudure des différentes portions de couronne entre elles. 8/ Procédé de fabrication d'un rotor de turbine selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble formé par les aubes, la couronne supérieure, et la couronne inférieure est usinée à partir d'une matière première sous forme d'une couronne massive.