Brevet FR2629866A1 — publié le 19891013

SYSTEME POUR L'EQUILIBRAGE RAPIDE D'ARBRES ROTATIFS, PARTICULIEREMENT ADAPTE AUX TURBINES A GAZ. La présente invention concerne un système rendant possible l'équilibrage d'un arbre rotatif, en particulier l'arbre tournant d'une turbine à gaz, d'une façon rapide, commode et efficace, sans qu'il soit nécessaire-de démonter le stator de la turbine. Il est bien connu dans la technique des turbines à gaz, de même que, d'autre part, celle des turbomachines, telles que les pompes, les compresseurs, et autres, qu'il est souvent nécessaire de restaurer l'équilibrage de l'arbre tournant, à cause de l'apparition de vibrations néfastes provoquées par un déséquilibrage. Dans les turbines industrielles, ce déséquilibrage peut être engendré par de nombreuses causes, telles que des phénomènes d'usures localisées, des phénomènes de fluage, de rodage des paliers entre plusieurs pièces en rotation diversement reliées les unes aux autres, et celui-ci est généralement éliminé au moyen d'une opération d'équilibrage, consistant à démonter le rotor de la turbine et à l'équilibrer sur une machine d'équilibrage adéquate. Puisque cette opération est malheureusement extrêmement complexe, longue, et par conséquent coûteuse, en ce qu'il est nécessaire, en pratique, dedémonter toute la machine, on préfère maintenant le procédé consistant à laisser le rotor installé à l'intérieur de cette turbine, et à l'équilibrer grâce à l'adjonction préalable de masselottes d'essai de déséquilibrage, et à l'adjonction ultérieure de masselottes d'équilibrage supplémentaires montées de façon adéquate sur ce rotor, pendant que ce dernier est entratné en rotation à l'intérieur de la turbine. Dans ce but, et puisque la fixation desdites masselottes citées plus haut sur le rotor doit être effectuée en des positions bien déterminées afin d'obtenir le résultat voulu, le rotor présente déjà, le long d'une région circonférentielle spécifique, une pluralité de trous taraudés à l'intérieur desquels lesdites masselottes d'équilibrage peuvent être logées et fixées. Mais ce procédé, connu dans la technique antérieure, présente également des inconvénients considérables et est de plus particulièrement peu commode, en ce qu'il met en jeu la manipulation de pièces lourdes et encombrantes. En fait, l'adjonction au rotor desdites masselottes d'essai et desdites masselottes d'équilibrage peut seulement être effectuée après avoir démonté au moins partiellement le stator extérieur de la turbine, jusqu'à ce que ce rotor soit accessible. D'autre part, cette adjonction peut s'avérer très difficile, en ce qu'elle doit être effectuée dans des conditions d'espace très limité, et de visibilité réduite, puisque l'opérateur doit travailler sur des pièces situées très profondément à l'intérieur de la structure de la turbine, et qui sont en plus recouvertes par les organes de confinement de gaz très chaud. En plus de ces inconvénients déjà cités, il existe le risque non négligeable d'une chute accidentelle, pendant la manipulation ou le serrage, d'une ou plusieurs de ces masselottes à l'intérieur de la machine, avec, en conséquence, le besoin d'ouvrir la machine afin de pouvoir les récupérer. Le but de la présente invention est principalement de remédier aux inconvénients cités plus haut et donc de fournir un système rendant possible un équilibrage rapide d'un arbre en rotation, en particulier l'arbre tournant d'une turbine à gaz, au moyen de l'adjonction au rotor monté sur ledit arbre de masselottes d'essai filetées puis de masselottes d'équilibrage filetées, aucune pièce de la machine ne devant être démontée. Ce but est essentiellement atteint grace au fait que, dans une paroi adaptée du stator extérieur de la turbine, sont prévus deux trous adjacents, pouvant être fermés au moyen de bouchons adéquats, orientés de façon à faire face, à travers la chambre interne du conduit alimentant la turbine en gaz chauds, à la région circonférentielle de la turbine dans laquelle sont prévus une pluralité de trous taraudés destinés à loger les masselottes d'équilibrage, un desdits trous étant destiné à loger une source de lumière adaptée pour rendre visibles les trous taraudés ménagés dans ladite région du rotor, et l'autre trou étant destiné d'abord à effectuer une collimation visuelle d'un trou taraudé spécifique du rotor au moyen d'une rotation adéquate de ce rotor, puis à l'introduction et à la fixation à l'intérieur dudit trou taraudé collimaté d'une masselotte d'équilibrage filetée, manipulée, dans ce but, au moyen d'une barre rigide munie d'une tête présentant des bords s'engageant à l'intérieur d'une rainure intérieure correspondante de ladite masselotte d'équilibrage filetée. Cette masselotte d'équilibrage est ensuite maintenue élastiquement par ladite barre au moyen d'un manchon qui, tout en étant vissé sur l'extrémité de cette barre, est muni de mâchoires faisant saillie et s'engageant Plastiquement dans une rainure périphérique ménagée à l'extrémité inférieure de ladite masselotte d'équilibrage. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante d'un mode de réalisation pratique préféré, fourni à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lequels: la figure 1 montre une vue en perspective, partiellement en coupe, d'une turbine à gaz dans laquelle le système d'équilibrage selon la présente invention est adapté; la figure 2 montre une vue frontale, partiellement en coupe, à grande échelle d'un détail du système d'équilibrage de la figure 1. En se référant aux dessins, la référence 1 indique le stator extérieur d'une turbine à gaz, dont l'arbre 2 est supporté par les paliers 3, et se termine en un rotor 4, muni, le long d'une région périphérique circonférentielle, d'une pluralité de trous taraudés 5 à l'intérieur desquels des masselottes d'équilibrage 6 peuvent être logées et fixées. Ledit rotor 4 est situé entre la chambre 7 du conduit d'alimentation alimentant la turbine en gaz chaud provenant de la chambre de combustion 8, et les ailettes, c'est-à-dire, les ailettes 9 de rotor et les ailettes 10 de stator de la turbine. Afin de rendre lesdits trous 5 taraudés du rotor 4 accessibles de l'extérieur dans le but d'effectuer l'équilibrage de l'arbre, selon la présente invention, deux trous adjacents sont ménagés dans la paroi du stator 1 opposés aux ailettes 9, 10, ces trous pouvant être fermés au moyen de bouchons adéquats et sont respectivement indiqués par les références 11 et 12. Ces trous 11 et 12 sont orientés de telle façon à être dirigés vers un desdits trous 5, à travers ladite chambre 7 du conduit d'alimentation en gaz chaud. Le trou 11 loge une source 13 de lumière adapté à l'éclairage du point de collimation décrit plus haut, et le trou 12 est utilisé d'abord comme un trou de regard pour effectuer la collimation, en tournant le rotor 4, une masselotte d'équilibrage devant être insérée dans un trou taraudé 5 spécifique, puis il sert à introduire dans le stator 1 ladite masselotte d'équilibrage 6 mentionnée plus haut. Cette introduction déjà citée de la masselotte 6 est effectuée à l'aide d'une barre rigide 14 qui est également utilisée afin de serrer ou de fixer ladite masselotte 6 à l'intérieur du trou taraudé sélectionné. Cette barre 14, munie d'une poignée 15 est munie d'une tête comportant des bords 16 qui, en rentrant dans la rainure 17 interne correspondante ménagée dans la masselotte 6, rend cette masselotte solidaire de la barre en ce qui concerne la rotation de la barre autour de son axe, ce qui rend possible de visser aisément cette masselotte 6 et de la fixer à l'intérieur du trou taraudé 5 sélectionné. D'autre part, dans le but d'empêcher une chute accidentelle de la masselotte d'équilibrage 6 à l'intérieur de la machine pendant sa manipulation, cette masselotte 6 est maintenue élastiquement, et est donc rendue solidaire de ladite barre en ce qui concerne son déplacement axial, au moyen d'un manchon 18 vissé sur l'extrémité 19 de la barre 14, les mâchoires 20 faisant saillie dudit manchon 18 entrant dans une rainure 21 périphérique ménagée à l'extrémité inférieure de la masselotte d'équilibrage 6. Par conséquent, il est clair que pour désolidariser la masselotte 6 de la barre 14, il suffit de tirer cette barre avec une force suffisante pour faire en sorte que ces mâchoires se désolidarisent. REVENDICATIONS 1. Système pour l'équilibrage rapide d'un arbre rotatif, en particulier l'arbre rotatif (2) d'une turbine à gaz, au moyen de l'adjonction, sur le rotor (4) monté sur ledit arbre rotatif (2), de masselottes d'essai filetées et de masselottes d'équilibrage filetées (6) également, ledit rotor étant enfermé à l'intérieur du stator (1) d'une turbine entre les tubes d'alimentation en gaz chaud et les ailettes (9) du rotor, et ledit rotor comportant, en une région périphérique circonférentielle, une pluralité de trous taraudés (5) à l'intérieur desquels lesdites masselottes filetées (6) sont logées et fixées, caractérisé en ce qu'il comporte deux trous adjacents (11, 12) pouvant être fermés au moyen de bouchons adaptés, et ménagés à travers une paroi adéquates du stator de la turbine, ces trous étant orientés de façon à être alignés, à travers la chambre intérieure (7) du conduit d'alimentation alimentant la turbine en gaz chaud, avec lesdits trous taraudés (5) ménagés le long de ladite région circonférentielle du rotor, un desdits trous (11) étant destiné à loger une source de lumière (13) servant à rendre visibles lesdits trous taraudés (5) ménagés dans ladite région du rotor, et l'autre trou (12) étant destiné d'abord à la collimation visuelle d'un trou taraudé (5) spécifique par une rotation adéquate du rotor (4), puis à l'introduction et à la fixation à l'intérieur dudit trou taraudé collimaté d'une masselotte d'équilibrage filetée (6), des moyens (14, ) étant prévus pour effectuer lesdites opérations d'introduction et de serrage de ladite masselotte d'équilibrage (6). 2.. Système pour l'équilibrage rapide d'un arbre rotatif, en particulier l'arbre rotatif (2) d'une turbine à gaz, selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (14, 15) pour effectuer l'introduction de ladite masselotte d'équilibrage (6) à l'intérieur dudit trou (12) et pour la fixation de ladite masselotte d'équilibrage (6) à l'intérieur dudit trou taraudé (5) collimaté, consistent en une barre rigide (14) munie d'une tête comportant des bords (16), cette tête étant adaptée pour s'engager dans une rainure intérieure (17) correspondante de ladite masselotte filetée (6), maintenue de façon élastique par ladite barre (14) au moyen d'un manchon (18) qui, tout en étant vissé sur l'extrémité de ladite barre, est muni de mâchoires (20) faisant saillie et entrant élastiquement dans une rainure périphérique (21) ménagée à l'extrémité inférieure de la masselotte d'équilibrage (6).