Brevet FR2552812A1 — publié le 19850405

l 2 552812 Système pour fixer des tuyères de stator à une enveloppe de turbine de puissance. La présente invention concerneun nouveau système pour fixer des tuyères de stator à une enveloppe de turbine de puissance d'une manière simple, rationnelle, rapide et efficace. Pour maintenir une enveloppe de stator de turbine de puissance aussifroide que possible, les aubes ou les tuyères du stator traversées par le gaz très chaud ne sont pas fixées directement à l'enveloppe du stator mais sont combinées en secteurs comprenant chacun deux ou trois tuyères et sont isolées de l'enveloppe du stator au moyen de supports- entretoises qui sont formés d'une matière de faible conductibilité thermique et qui sont connus sous la désignation de'"bouclier '. Dans l'état actuel de la technique, le système utilisé le plus largement pour fixer les secteurs pourvus de tuyèresaux boucliers et pour fixer ces derniers à l'enveloppe du stator utilise des goujons ou des boulons de fixation, ce qui nécessite de former soit des trous traversants, soit des trous taraudés dans les éléments devant être fixés les uns aux autres, en fonction des besoins Toutefois, un tel procédé présente des inconvénients considérables en raison particulièrement du fait que lesdits trous constituent un point d'amorçage dangereux pour les fissures qui résultent du phénomène de "fatigue thermique" de la machine et qui peuvent conduire à la rupture dedivers composants en limitant ainsi considérablement la durée de vie utile desdits composants. Un autre inconvénient fréquent et très gênant est dû à la chute accidentelle de l'écrou de fixation pendant qu'on le visse sur la tige filetée, ce qui entraîne une perte de temps considérable en raison du fait qu'il est nécessaire de rechercher l'écrou dans ie rotor. De plus, le procédé connu ne permet pas à ces compo35 sants vissés mutuellement de supporter dans la mesure qui serait souhaitable, une dilatation thermique différentielle 2 2552812 dans une direction radiale et, de plus, ne permet de respecter les tolérances de "zone d'étranglement" entre un secteur de tuyère et les deux secteurs adjacents qu'en utilisant des systèmes compliqués mettant en jeu l'utilisation d'un frette annulaire de support de tuyère, une opération de réglage de la tuyère au moment du montage de la frette annulaire et le recours à deux goujons excentrés pour fixer les tuyères dans la position qu'elle occupe après avoir été montée dans la frette annulaire de support de tuyère. La présente invention a pour objectif de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en fournissant un système qui permet de fixer rapidement et efficacement des tuyères de stator à une enveloppe de turbine de puissance sans nécessiter de trous traversants et de boulons, cela avec un réglage 15 facile "des zones d'étranglement" pour satisfaire aux tolérances de réglage et avec la possibilité d'une dilatation radiale différentielle entre les secteurs de tuyère et les boucliers. On atteint cet objectif essentiellement par le fait que chaque secteur de tuyère est fixé au bouclier correspondant 20 au moyen d'une clavette comprenant deux rebords verticaux divergents que l'on introduit dans un guide radial correspondant en queue d'aronde formé dans la surface avant du bouclier, la clavette étant maintenue en position,sans qu'elle puisse s'échapper,par un élément élastique ou ressort agissant entre la clavet25 te et la paroi intérieure du guide en exerçant une compression sur ce dernier, ladite clavette étant pouvue dans sa partie inférieure d'un nez ou bec vertical agissant comme une butée en forme d'épaulement vis-à-vis d'une fourche radiale qui fait corps avec le secteur de tuyère et qui est montksur deux parties 30 latérales saillantes ou bossages de ladite clavette et est maintenuecentiee par ces parties saillantes. Des avantages d'un tel accouplement par clavette entre le bouclier et le secteur de tuyère sont apparents En plus de simplifier considérablement l'assemblage, l'accouplement par cou35 lissement radial entre le bouclier et la clavette et entre cette dernière et le section de tuyère permet de transmettre des charges du secteur de tuyère au bouclier et empêche le secteur et le bouclier de se séparer dans une direction radiale tout en permettant la dilatation thermique du secteur qui a lieu par suite du passage du gaz très chaud. De plus, le secteur de tuyère est toujours maintenu centré par rapport à l'axe de la turbine de puissance par les deux bossages de la clavette qui guident le secteur dans une direction radialeet le réglage de la "zone d'étranglement" entre un secteur de tuyère et les deux secteurs adjacents pour satisfaire aux tolérances établiesest maintenant extrêmement simple, ce réglage étant obtenu tout simplement en utilisant pendant l'assemblage des clavettes que l'on prend dans un jeu de clavettes similairesqui diffèrent les uns des autres unique15 ment par le fait que l'on a réduit la surépaisseur d'usinage sur les faces des deux bossages dans une mesure différente sur une face que sur l'autre tout en maintenant constante la distance entre les deux faces. Enfin, on peut retirer immédiatement les secteurs 20 de tuyères en vue d'un remplacement éventuel par suite d'un endommagement ou en vue d'un entretien tout simplement en extrayant la clavette de son siège dans le bouclier en surmontant l'action dudit élément élastique ou ressort qui bloque la clavette dans ledit siège En fait, pour faciliter cette opération 25 et pour qu'on puisse l'effectuer manuellement au moyen d'un outil simple se présentant sous la forme d'un ciseau, la clavette est pourvue, selon une autre caractéristique de la présente invention, d'une saillie à son extrémité supérieure. Enfin, selon une autre caractéristique de la présente 30 invention, les boucliers sont bloqués sur l'enveloppe du stator de la turbine de puissance à l'aide d'un joint du type à insertion comprenant une cavité formée dans la surface périphérique extérieure de chaque bouclier et dont les bords longitudinaux sont coudés dans la même direction, et dans cette cavité 35 sont assemblés par insertion ou encastrement les bords corres- 4 2552812 dants, coudés dans la direction opposée aux bords mentionnés ci-dessus, d'une cavité circonférencielle analogue formée dans la surface intérieure de l'enveloppe du stator, l'assemblage par insertion étant immobilisé par une lame de ressort agissant 5 entre les parois desdites cavités qui ne comportent pas de bords coudéset quisetrouvent en regard les unes des autres, la position du bouclier par rapport à l'enveloppe étant fixée par des goupilles de centrage que l'on introduit dans des demi-cavités en regard et contiguës formées respectivement dans la surface avant 10 du bouclier et dans la surface avant de l'enveloppe du stator. On va maintenant décrire de façon détaillée ci-après la présente invention en se référant aux dessins annexés qui représentent à titre illustratif et non limitatif un mode de réalisation préféré et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective partielle de l'accouplement desecteuxsde tuyère aux boucliers au moyen de clavettes selon Ia présente invention; la figure 2 est une vue en coupe latérale du système servant à fixer les tuyères à une enveloppe de stator de tur20 bine de puissance, conformément à l'invention; la figure 3 est une vue en coupe latérale de la clavette selon l'invention; la figure 4 est une vue d'extrémité avant de la clavette de la figure 3; la figure 5 est une vue en plan de dessous de la clavette de la figure 3; la figure 6 est une vue d'extrémité arrière de la clavette de la figure 3; la figure 7 est une vue en perspective à plus grande 30 échelle montrant la lame de ressort utilisée dans le système de fixation selon l'invention. Sur les figures, les références 1 ( 1,2,3) indiquent les divers secteurs composés chacun de deux tuyères 2 ( 12) ( 1,2,3) qui doivent être bloqués sur des supports-entretoises 3 ( 2,3 35 2552812 connus sous la dénomination de boucliers, qui sont reliés les uns aux autres par des supports de raccordement 4 parfaitement analogues aux boucliers Ce blocage est exécuté au moyen de clavettes 5 dont les deux rebords verticaux divergents 6 et 7 sont insérés dans un guide radial correspondant 8 en queue d'aronde formé dans la surface avant des boucliers 3 ( 123 Les clavettes 5 sont maintenues en position sans qu'elles puissent sortir du guide 8 au moyen d'un élément élastique ou ressort 9 qui est courbé entre deux épaulements 10 et 11 de la 10 clavette de sorte que sa partie courbée exerce sur la paroi 8 ' du guide 8 (voir figure 2) une action de compression qui oblige les rebords 6 et 7 de la clavette à adhérer, sous l'effet de la pression, aux parois en queue d'aronde du guide. Les clavettes 5 sont également pourvues dans leur 15 partie supérieure d'une saillie 12 destinée à faciliter leur enlèvement manuel à l'aide d'un outil simple se présentant sous la forme d'un ciseau et sont pourvues, dans leur partie inférieure, d'un nez ou bec vertical 13 dont la partie saillante intérieure 13 ' constitue la butée axiale en forme d'épaulement 20 pour la paroi de contact 14 ' d'unefourche radiale 14 qui fait corps avec les divers secteurs 1 ( 1,2,3) de tuyère et qui est montée sur les deux parties latérales saillantes ou bossages 15 et 16 de la clavette En plus d'agir comme un guide radial vis-à-vis des fourches 14 et, par conséquent, vis-à-vis 25 des secteurs 1 ( 1,2,3) de tuyère qui sont ainsi toujours centré& par rapport à l'axe de la turbine de puissance, lesdits bossages 15 et 16 ont également pour fonction de régler "les zones d'étranglement" sur les tolérances requises, ceci étant obtenu en réduisant simplement la surépaisseur d'usinage consti30 tuant les deux bossages précités dans des mesures différentes et d'une manière appropriée. Les boucliers 3 ( 1,2,3) qui sont maintenus dans une position centrée par rapport à l'enveloppe 17 (voir figure 2) du stator de la turbine de puissance au moyen de goupilles de 35 centrage 18 qui sont introduites dans des demi-cavités 19 des 6 2552812 boucliers et, dans les demi-cavités en regard et contiguës de l'enveloppe 17, sont alors bloqués, sur l'enveloppe 17 au moyen d'un assemblage par insertion ou encastrement dans lequel une cavité 21, formée dans les surfaces périphériques extérieures de chaque bouclier et dont les bords longitudinaux 22 et 23 sont coudés dans la même direction, reçoit par inser 7 tion les bords correspondants 24 et 25, coudés dans la direction opposée à celle dans laquelle sont coudés les bords 22 et 23, d'une cavité circonféren Cielle analogue 26 formée dans la 10 surface inférieure de l'enveloppe 27 de stator, l'assemblage par insertion ou encastrement étant immobilisé à l'aide d'une lame de ressort 27 réalisée de manière à agir entre les parois en regard contigis 28 et 29 des cavités 26 et 21 respectivement (voir figure 2). 7 2 2552812 REVENDICATIONS 1 Système pour fixer destuyères ( 21,2,3) à une enveloppe ( 17) de turbine de puissance, comprenant le blocage de chaque secteur ( 11,2,3) de tuyère à son propre support5 entretoise ( 31,2,3) connu sous la désignation de bouclier, et le blocage de ces boucliers sur l'enveloppe de stator de la turbine de puissance, caractérisé en ce que chaque secteur ( 11,2,3) de tuyère est fixé au bouclier correspondant ( 31,2,3) au moyen d'une clavette ( 5) comprenant dans sa 10 partie arrière deux rebords verticaux divergents ( 6, 7) que l'on introduit dans un guide radial correspondant ( 8) en queue d'aronde formé dans la surface avant du bouclier, la clavette étantmaintenue en position,sans qu'elle puisse s'échapper, par un élément élastique ou ressort ( 9) agissant entre la clavette et 15 la paroi intérieure du guide en exerçant une action de compression sur ce dernier, ladite clavette étant pourvue dans le bas de sa partie avant d'un nez ou bec de guidage saillant vertical ( 13) disposé de manière à coopérer, à la façon d'un épaulement ou élément exerçant une force antagoniste dirigée axialement, 20 avec une paroi de contact d'une saillie radiale dudit secteur de tuyère qui reste emprisonnéaxialement entre le nez ( 13) et la surface de contact avant du bouclier, la clavette étant également pourvue sur ses deux faces latérales de deux bossages parallèles ( 15, 16)qui font légèrement saillie latéralement de 25 la clavette, une fourche radiale ( 14) formée sur le secteur de tuyère étant montée et étant guidée radialement sur cesbossages, des moyens d'assemblage par insertion ou encastrement étant également présents pour bloquer les boucliers sur l'enveloppe du stator de la turbine de puissance et des moyensétant prévus 30 pour faciliter l'enlèvement de cette clavette. 2 Système pour fixer des tuyères de stator à une enveloppe de turbine de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen facilitant l'enlèvement de la clavette consiste en une saillie ( 12) présente à l'extrémité 35 supérieure de la clavette. 3 Système pour fixer des tuyères d e stator à une enveloppe de turbine de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'assemblage par insertion ou encastrement destinés à bloquer les boucliers sur l'enve5 loppe de stator de ladite turbine de puissance comprennent une cavité ( 21) formée dans la surface périphérique extérieure de chaque bouclier et dont les bords longitudinaux ( 22, 23) sont coudés dans la même direction, et dans ladite cavité sont assemblés par insertion ou encastrement les bords correspondants 10 ( 24, 25), coudés dans la direction opposée à celle dans laquelle sont coudés les bords ( 22, 23) d'une cavité circonférencielle analogue ( 26) formée dans la surface inférieure de l'enveloppe ( 17) du stator, l'assemblage par insertion étant immobilisé à l'aide d'une lame de ressort ( 27) agissant entre 15 les parois desdites cavités qui sont exemptes de bords coudés et qui se trouvent en regard les unes des autres, la position du bouclier par rapport à l'enveloppe étant fixée par des goupilles de centrage ( 18) que l'on introduit dans des demicavitésen regard et contiguës ( 19, 20) formées respectivement 20 dans les surfaces avant ( 26, 21) de ladite enveloppe de stator.