Brevet FR2643112A1 — publié le 19900817

La présente invention concerne d'une façon géné- rale des turbines et des compresseurs comportant des car- ters intérieurs et extérieurs qui entourent les rotors et qui sont divisés le long d'un plan horizontal en des moi- tiés demi-cylindriques supérieures et inférieures, et elle a trait plus particulièrement à un dispositif perfectionné pour " sortir par roulement " la moitié inférieure du carter extérieur sans l'obligation d'enlever le rotor. Des turbines et compresseurs à écoulements axiaux sont typiquement pourvus d'un carter intérieur qui contient les rangées de buses stationnaires servant à diriger le fluide moteur devant l'aubage du rotor. Des carters intérieurs conventionnels de ce genre sont dispo- sés à l'intérieur d'une structure formant carter extérieur. Puisque des turbines et des compresseurs doivent, de temps à autre, être désassemblés pour un entretien et/ ou des réparations, les carters intérieurs et extérieurs sont divisés en moitiés supérieures et inférieures qui sont jointes de façon amovible l'une avec l'autre par des boulons engagés dans des brides horizontales appropriées. D'une manière semblable, les rangées de buses sont égale- ment divisées en moitiés demi-circulaires supérieures et inférieures de telle sorte qu'elles puissent être enlevées avec la moitié correspondante du carter intérieur sous forme d'une unité et qu'elles puissent ensuite être enle- vées du carter pour une réparation ou un remplacement. Bien que la moitié supérieure du carter inté- rieur soit commodément accessible pour un enlèvement en démontant d'abord la moitié supérieure du carter extérieur, la moitié inférieure du carter intérieur n'a pas été aussi aisément amovible. Catte difficulté est principalement im- putable au rotor qui est supporté dans la moitié inférieure du carter extérieur et qui gêne cet enlèvement. Un moyen connu qui facilite de telles réparations et remplacements a été décrit et revendiqué dans le brevet US n' 3 493 212, qui décrit un agencement permettant non seulement un enlèvement aisé de la moitié inférieure du carter extérieur, en même temps que les moitiés inférieu- res des rangées de buses stationnaires, mais qui permet également l'enlèvement sans avoir à démonter le rotor. L'agencement précité est réalisé en disposant d'une structure de roulement qui peut être introduite dans la moitié inférieure du carter extérieur et qui est engagée dans le carter intérieur de façon à assurer un support et permettre un roulement. De cette manière, le carter inté- rieur peut être déplacé par roulement autour de son axe longitudinal central jusque dans une position limite supé- rieure dans laquelle il est dégagé du rotor, ce qui permet de le soulever facilement pour l'enlever de la moitié infé- rieure du carter extérieur en vue de réparation ou d'un remplacement. Une telle structure de roulement nécessite cependant un certain nombre de pièces usinées avec préci- sion et qui sont relativement coûteuses. L'objet général de la présente invention est de créer un dispositif qui facilite des réparations ou un rem- placement de turbines et de compresseurs comportant des carters intérieurs et extérieurs qui entourent les rotors et qui sont divisés le long d'un plan horizontal en moitiés demi-cylindriques supérieures et inférieures pourvues d'une structure de support et roulement perfectionnée pour les carters intérieurs. Pour résoudre ce problème, la présente invention concerne une machine tournante qui-comprend une structure de carter intérieur comportant une partie à surface péri- phérique extérieure de section droite circulaire, une structure de carter extérieur comportant une partie à surface périphérique intérieure de section droite circulai- re, o le carter intérieur est reçu dans le carter exté- rieur avec sa partie à surface extérieure disposée en cor- respondance à la partie à surface intérieure, et o les carters extérieur et intérieur sont chacun divisés en moitiés supérieure et inférieure respectivement jointes de façon amovible l'une avec l'autre, la moitié inférieure du carter extérieur comportantune ou plusieurs paires d'ouvertures les traversant radialement, et des moyens étant prévus pour supporter de façon roulante le carter intérieur dans le carter extérieur, machine caractérisée en ce qu'elle comprend un arbre adapté pour être engagé par glissement dans une des ouvertures; un rouleau d'appui fixé à une extrémité de chaque arbre, ladite extrémité étant adaptée pour être introduite dans l'ouverture en vue d'amener en butée ledit rouleau d'appui contre la surface périphérique extérieure du carter intérieur; une ou plusieurs cales destinées à être disposées sur ledit arbre et sélectionnées pour positionner de façon réglable chacun desdits rouleaux d'appui par rapport à la surface périphérique extérieure du carter intérieur lorsque l'arbre est monté, et une structure pour fixer chacun desdits arbres, avec son rou- leau d'appui respectif positionné par lesdites cales sélec- tionnées. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une turbine à écoulement axial comportant une paire de structures de roulement conformément à l'invention; la figure 2 représente, en partie en coupe, une des struc- tures de roulement représentées sur la figure 1; et la figure 3 représente, en partie-en coupe, une structure de roulement perfectionnée pouvant être utilisée dans la turbine représentée sur la figure 1 conformément à la pré- sente invention. En référence maintenant aux dessins, o des ré- férences numériques identiques désignent des parties iden- tiques ou correspondantes sur les différentes vues, les figures 1 et 2 représentent une machine tournante à écou- lement axial d'un type connu qui met en évidence des structures de roulement 38 de l'art antérieur permettant de "sortir par roulement " un carter intérieur 12. Comme cela est classique, le rotor 14 de la turbine est pourvu d'une ou plusieurs rangées annulaires d'aubes 20 s'éten- dant radialement et disposées devant et en coopération avec un nombre semblable de rangées annulaires d'aubes 22 de buses stationnaires. Les aubes 22 de buses stationnaires sont suppor- tées par des couronnes extérieures appropriées 24 reçues dans un support intérieur tubulaire ou carter 26. Comme cela est classique, des couronnes d'aubes 24 sont divisées en moitiés supérieures et inférieures ( non représentées) et, d'une manière analogue, le carter intérieur 26 est divisé en moitiés supérieure et inférieure 26a et 26b qui sont jointes ensemble le long de brides horizontales 28 par des boulons appropriés 30. D'une manière typique, le carter intérieur 12 est maintenu concentriquement en rela- tion espacée du carter extérieur 16 par plusieurs brides, comme la bride 32, qui sont reliées avec lui au moyen d'une clavette appropriée 34. La moitié inférieure du carter extérieur 16 de la turbine est pourvue de deux ouvertures 36 disposées en alignement radial avec la bride 32 prévue sur le carter intérieur 12. Les ouvertures 36 sont décalées angulaire- ment par rapport à l'axe vertical passant par le centre C du carter intérieur 12, par exemple de l'ordre d'environ 300. Cependant cet angle n'est pas critique et peut être choisi considérablement plus grand ou plus petit selon ce qui est souhaité. - Une structure de roulement 38 destinée à être insérée dans chaque ouverture est prévue pour être fixée sur la moitié inférieure du carter extérieur 16. Comme le montre mieux la vue de détail à échelle agrandie de la figure 2, lorsqu'elle est observée en même temps que la figure 1, la structure de roulement 38 comprend une plaque de montage 40 qui est pourvue d'un support de rouleau 42 de forme tubulaire qui est fixé sur elle. Le support de rouleau 42 a à peu près le même diamètre que celui de l'ouverture correspondante 36 ménagée dans le carter exté- rieur 16. Dans le support 42 est monté le rouleau 44 qui est su.-pporté de façon appropriée, en vue de sa rotation, par un tourillon et des paliers ( représentés en traits mixtes) à l'intérieur d'un étrier cylindrique 46. L'étrier cylindrique 46 est maintenu captif par le support de rouleau 42 et il est guidé pour son mouve- ment longitudinal dans celui-ci, le réglage étant assuré à l'aide d'une vis-pointeau 48 dans une plage de réglage elle-même contrôlée à l'aide d'une goupille 49 engagée dans l'étrier cylindrique 46. La plaque 40 est boulonnée sur la moitié inférieure du carter extérieur 16 par des moyens classiques, comme par plusieurs boulons 50 ( figure 1), et une orientation correcte du rouleau 44 est assurée au moyen d'une broche d'indexage 52 qui peut être engagée en un point présélectionné du carter extérieur 16. Comme cela a été précédemment expliqué ci-dessus, la moitié supérieure 26a du carter intérieur 26 peut être facilement enlevée seulement après que la moitié supérieu- re du carter extérieur 16 a été d'abord enlevée. Ensuito cependant, les vis-pointeaux 48 doivent être vissées radia- lement vers l'intérieur pour faire buter les rouleaux 44 contre la bride périphérique 32. Ce mouvement des vis- pointeaux est poursuivi jusqu'à ce que la bride 32 soit soulevée en étant écartée de la surface intérieure 54 afin que le carter intérieur 26 soit supporté de façon roulante par les rouleaux 44 et puisse libre:ment tourner par rapport à la moitié inférieure du carter extérieur 16. Puisque le carter intérieur 26 est sensiblement équilibré, seulement un petit couple est nécessaire pour faire tourner sa moitié inférieure 26b jusque dans la position occupée normalement par la moitié supérieure 26a. Si cela est souhaité, ce couple peut être exercé à la main par les ouvriers d'entretien et, après que la moitié inférieure 26b du carter intérieur 26 a été ainsi positionnée, elle peut être désassemblée de l'autre moitié par enlèvement des boulons 30 de retenue de bride et elle peut être ensui- te soulevée et évacuée en vue de l'exécution des opéra- tions d'entretien et de réparations nécessaires, comme précédemment décrit. La moitié inférieure 26b, ainsi répa- rée, du carter intérieur 26, portant les aubes 22, peut alors être réinstallée et ramenée dans sa position d'ori- gine en suivant un processus inverse de celui décrit ci- dessus. Cependant, un mode plus préférable et plus précis de roulement de la moitié inférieure 26b du carter inté- rieur 26 jusque dans la position haute consiste, du fait de sa grande inertie, à utiliser deux treuils à chaîne 56. Les treuils 56 sont accrochés sur les brides opposées de la moitié inférieure du carter extérieur par des boulons à oeillets 58 appropriés et ils sont reliés par des moyens appropriés 60 avec la moitié supérieure du carter inté- rieur 26. Par manipulation de la poignée 62 de chaque treuil 56 de manière à tirer la chaîne d'un treuil 56 tout en relachant la chaîne de l'autre treuil 56, il est possible de faire tourner le carter intérieur 26 avec un haut degré de précision et de contrôle dans l'une ou l'au- tre direction. Comme cela a été signalé ci-dessus en ce qui concerne les structures de roulement 38, ces structures de roulement 38, telles que celles illustrées sur la figure 2, sont non seulement conteuses mais également elles sont composées principalement de pièces usinées de précision. En conséquence et en référence maintenant à la figure 3, on va décrire une structure de roulement 63 perfectionnée conformément à la présente invention. Conformément à un premier aspect important de la présente invention, la structure de roulement 63 perfec- tionnée comporte un nombre minimal de composants, ne néces- sitant aucun usinage de précision important. Un rouleau conventionnel Camrol du type courant 66(par exemple la pièce ne CYR-1-S ou la pièce CCYR-1-S de la Société McGill Mfg. Co., Inc.) est supporté dans une partie d'ar- bre 68 à l'aide d'un tourillon classique du type cou- rant 70 ( par exemple la pièce n' 98381AS85 indiquée à la page 1791 du Catalogue M*Master-Carr n* 84), qui est emmanché dans un trou 72 ménagé dans les bras formés de chaque c8té d'une cavité 74 de réception de rouleau, qui est prévue dans la partie d'arbre 68. D'une façon analogue à la structure de roulement 38 de l'art antérieur qui est représentée sur la figure 2, la structure de roulement 63 perfectionnée de la figure 3 comprend une plaque 40 pourvue d'une broche d'indexage 52 et de plusieurs trous 64 de réception de boulons permet- tant la fixation de la structure de roulement 63 en posi- tion à l'intérieur des ouvertures 36. Cependant la structu- re de roulement 63 perfectionnée, à la différence de la structure de roulement 38 de l'art antérieur, ne comporte pas de vis-pointeaux ou d'étrier qui compliquent les opé- rations d'usinage nécessaires pour la fabrication de telles structures de roulement de '1.art antérieur. A la place des vis-pointeaux, la structure de roulement 63 perfectionnée utilise une pluralité de cales 76 de différentes épaisseurs qui sont formées d'une manière semblable à la formation des plaques 40 pour un position- nement réglable du rouleau 66 en butée contre le carter intérieur 26. Ainsi chacune des cales 76 comporte une pluralité de trous 78 de réception de boulons en des points correspondant aux positions des trous 64 de réception de boulons qui sont formés dans la plaque 40. En outre chacune des cales 76 comprend un trou 80 au travers duquel la broche d'indexage 52 est montée sur le carter extérieur 16 ainsi qu'un grand trou central 82 permettant l'engagement de la cale 76 sur la partie d'arbre 68 de la structure de roulement 63 perfectionnée. Chacune des cales 76 est formée d'un matériau métallique d'une épaisseur présélectionnée. Puisque le degré de réglage radial vers l'intérieur du rouleau 66, nécessaire pour soulever le carter intérieur 26 afin de l'écarter de la surface intérieure 54, est d'une petite grandeur qui est sensiblement invariante dans une petite plage d'erreur, tout ce qui est nécessaire aux ouvriers d'entretien pour "sortir par roulement" le carter intérieur 26 consiste à sélectionner une ou plusieurs cales 76 d'épaisseurs appropriées, à mettre en place lesdites cales 76 sur la partie d'arbre 68 de la structure de roulement 63 perfectionnée, et a boulonner cette structure de roulement 63 perfectionnée sur le carter extérieur 16. D'autres réglages nécessités soit par une usure et une altération de la turbine ou du compresseur, soit par des variations rencontrées sur le chantier pendant le montage de le turbine ou du compresseur, peuvent être réalisés aisément par la mise en place des cales additionnelles nécessaires 76. REVENDICATIONS 1. Machine tournante (10), qui comprend une structu- re de carter intérieur (12) comportant une partie à surface périphérique extérieure de section droite circulaire, une structure de carter extérieur (16) comportant une partie à surface périphérique intérieure (54) de section droite circulaire, o le carter intérieur (12) est reçu dans le carter extérieur (16) avec sa partie à surface extérieure (32) disposée en correspondance à la partie à surface inté- rieure (54), et o les carters extérieur (16) et intérieur (12) sont chacun divisés en moitiés supérieure et inférieu- re (26a, 26b) respectivement jointes de façon amovible l'une avec l'autre, la moitié inférieure du carter exté- rieur (16) comportant une ou plusieurs paires d'ouvertures (36) les traversant radialement, et des moyens étant prévus pour supporter de façon roulante le carter intérieur (12) dans le carter extérieur (16), machine caractérisée en ce qu'elle comprend: - un arbre (68) adapté pour être engagé par glissement dans une des ouvertures (36); - un rouleau d'appui (66) fixé à une extrémité de chaque arbre (68), ladite extrémité étant adaptée pour être introduite dans l'ouverture (36) en vue d'amener en butée ledit rouleau d'appui (66) contre la surface périphérique extérieure (32) du carter intérieur (12); - une ou plusieurs cales (76) destinées à être disposées sur ledit arbre (68) et sélectionnées pour positionner de façon réglable chacun desdits rouleaux d'appui (66) par rapport à la surface périphérique extérieure par lesdites cales sélectionnées (76). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit arbre (68) est pourvu à ladite extrémité d'une paire de bras séparés par une cavité (74) adaptée pour recevoir ledit rouleau d'appui (66), et un trou (72) s'étendant au travers de chacun desdits bras, et en ce qu'il est prévu un tourillon (70) disposé dans lesdits trous (72) pour supporter ledit rouleau d'appui (66) à l'intérieur de ladite cavité (74). 3. Machine selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une plaque (40) est montée à l'autre extrémité dudit arbre (68), ladite plaque (40) comportant un trou recevant une broche d'indexage (52) pour assurer une orientation sélectionnée dudit rouleau d'appui (66) par rapport à la surface périphérique extérieure (32) du carter intérieur (12), et en ce qu'il est prévu plusieurs boulons pour relier ladite plaque (40) avec le carter extérieur (16). 4. Machine selon une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que chacune desdites cales (76) est formée d'un matériau métallique d'une épaisseur présélec- tionnée et comporte un trou central (82) formé en son cen- tre pour un montage coaxial de ladite cale (76) sur ledit arbre (68) entre ladite plaque (40) et le carter extérieur (16), et en ce qu'il est prévu des trous (78, 80) pour re- cevoir ladite broche d'indexage (52) et lesdits boulons. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'il est prévu une pluralité de cales d'épaisseurs différentes.