Brevet FR2704021A1 — publié le 19941021

La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité des fuites à l'atmosphère d'une turbine à vapeur. Les turbines à vapeur comportent un rotor disposé dans une enceinte sous vapeur, des moyens d'étanchéité de la vapeur au niveau de chaque sortie du rotor de ladite enceinte et des moyens de support du rotor à chacune de ses extrémités. Ces moyens de support du rotor à chacune de ses extrémités sont généralement formés par des paliers huile comportant un couvercle et des moyens d'étanchéité au niveau du passage du rotor dans chacun de ces paliers. Ces moyens d'étanchéité de la vapeur et de l'huile sont le plus souvent constitués par des garnitures stati- ques. Mais, c'est à ces niveaux que les risques de fuites de vapeur et/ou d'huile sont fréquemment constatés lors de la rotation du rotor ce qui est néfaste pour le fonctionnement de la turbine. En effet, la vapeur s'échappant au niveau des sorties du rotor de l'enceinte de la turbine a tendance à pénétrer dans les paliers. Par conséquent, l'huile dans les paliers se charge d'eau diminuant ainsi les propriétés de lubrification de cette huile. Il en est de même pour l'huile s'échappant des paliers qui a tendance à pénétrer dans l'enceinte de la turbine et ainsi à polluer la vapeur ce qui peut nuire au fonctionnement de la turbine. De plus, il existe des risques d'incendie par inflammation des fuites d'huile. Pour éviter cela, certains constructeurs de turbines à vapeur ont prévu des déflecteurs formés par une collerette disposée sur le rotor entre l'enceinte de la turbine et le couvercle de chaque palier afin d'éviter la rentrée de vapeur dans les paliers. Mais, ces déflecteurs ne s'avèrent pas suffisants du fait qu'ils ne peuvent empêcher l'écoulement de l'huile à l'extérieur des paliers. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un dispositif d'étanchéité des fuites de vapeur et/ou d'huile, particulièrement simple à mettre en oeuvre. L'invention a donc pour objet un dispositif d'étanchéité des fuites de vapeur et/ou d'huile à l'atmos- phère d'une turbine à vapeur, du type comportant: - un rotor disposé dans une enceinte, - des moyens d'étanchéité de la vapeur au niveau de chaque sortie du rotor de ladite enceinte, - des moyens de support du rotor à chacune de ses extré- mités, formés par des paliers huile comprenant un cou- vercle et des moyens d'étanchéité au niveau du passage du rotor dans chacun desdits paliers, caractérisé en ce qu'il comporte, dans chaque zone délimi- tée par l'enceinte de la turbine et par le couvercle du palier adjacent et au niveau du passage du rotor, des moyens de mise en surpression de ladite zone correspon- dante par aspiration d'air de façon à étancher les éven- tuelles fuites de vapeur et/ou d'huile pendant le fonc- tionnement de ladite turbine. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - les moyens de mise en surpression sont formés par des rainures disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor et en vis-à-vis de l'enceinte de la turbine et/ou du couvercle du palier adjacent et comportant chacune une extrémité de tête et une extrémité de pied, lesdites extrémités étant réparties selon deux circonférences concentriques. - les rainures sont réparties symétriquement les unes par rapport aux autres, - les rainures sont inclinées les unes par rapport aux autres, - les rainures sont inclinées d'un même angle par rapport à un rayon passant par l'axe de rotor et par l'une des extrémités desdites rainures, - les côtés de chaque rainure sont parallèles entre eux, - les côtés de chaque rainure sont divergents par rapport à l'axe du rotor, - les côtés de chaque rainure sont rectilignes ou courbes, - les rainures sont ménagées dans un anneau, - l'anneau est en deux parties, - l'anneau est monté sur la face externe de l'enceinte de la turbine en sortie du rotor, - l'anneau est monté sur la face externe du couvercle de chaque palier, - un anneau est monté sur la face externe du couvercle de chaque palier et sur la face externe de l'enceinte en sortie du rotor, - les rainures sont ménagées sur la face externe de l'enceinte en sortie du rotor, - les rainures sont ménagées sur la face externe du couvercle de chaque palier, - les rainures sont ménagées sur la face externe du couvercle de chaque palier et sur la face externe de l'enceinte de la turbine en sortie du rotor, - les rainures sont orientées dans le sens de rotation du rotor, - les rainures sont ménagées sur les deux faces latérales parallèles d'une collerette solidaire du rotor et disposée entre l'enceinte de la turbine et le couvercle du palier adjacent, - les rainures sont orientées dans une direction opposée au sens de rotation du rotor. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partielle- ment en coupe d'une turbine à vapeur munie du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une sortie du rotor de l'enceinte de la turbine, selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'une sortie du rotor de l'enceinte de la turbine, selon un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en plan du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une turbine à vapeur qui comprend, de manière classique, une enceinte 1 dans laquelle tourne un rotor 2. Cette turbine comporte également, d'une part, des moyens 3 d' étanchéité de la vapeur au niveau de chaque sortie du rotor 2 de l'enceinte 1, constitués par exemple par des garnitures statiques maintenues face au rotor 2 et, d'autre part, des moyens 4 de support du rotor 2 à chacune de ses extrémités. Ces moyens 4 de support du rotor sont formés par des paliers huile comprenant chacun un couvercle 5 et des moyens 6 d'étanchéité au niveau du passage du rotor 2 dans chacun desdits paliers, constitués par exemple par des garnitures statiques maintenues face au rotor 2. Dans chaque zone délimitée, au niveau du passage du rotor 2, par l'enceinte 1 de la turbine et par le couvercle 5 du palier 4 adjacent, la vapeur sortant de l'enceinte 1 a tendance à pénétrer dans chaque palier 4 et/ou l'huile sortant du palier a tendance à pénétrer dans l'enceinte 1. Pour limiter les fuites de vapeur et/ou les fuites d'huile, le rotor 2 est pourvu, entre l'enceinte 1 et le couvercle 5 de chaque palier 4, de déflecteurs formés par exemple par une collerette 7 disposée sur ledit rotor. Mais, ces déflecteurs ne s'avèrent pas suffisants car ils ont pour conséquence de créer un effet centrifuge, donc d'aspiration de la vapeur et/ou de l'huile en direc- tion de l'extérieur. L'huile a donc toujours tendance à fuir même à vitesse lente du rotor 2. Comme représenté sur les figures 2 et 3, pour éviter ces inconvénients, le dispositif d'étanchéité des fuites à l'atmosphère selon l'invention comprend des moyens 10 de mise en surpression de chaque zone délimitée, au niveau du passage du rotor 2, par l'enceinte 1 de la turbine et par le couvercle 5 du palier 4 adjacent de façon à étancher des fuites de vapeur et/ou d'huile à l'atmosphère pendant le fonctionnement de ladite turbine. Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 2, pour empêcher l'huile de fuir de chaque palier 4, les moyens 10 de mise en surpression sont formés par un anneau 11 rapporté par des moyens classiques comme par exemple des vis, sur la face externe du couvercle 5 dudit palier en vis à vis de l'enceinte 1. Selon un second mode de réalisation représenté à la figure 3, pour empêcher la vapeur de fuir de l'enceinte 1, les moyens 10 de mise en surpression sont également formés par un anneau 11 rapporté par des moyens classi- ques comme par exemple des vis, sur la face externe de l'enceinte 1 disposée en vis-à-vis du palier 4 adjacent. Comme représenté à la figure 4, l'anneau 11 comporte sur sa face en regard des fuites de vapeur ou d'huile, des rainures 12 disposées dans un plan perpendi- culaire à l'axe du rotor 2. Les rainures 12 sont réparties symétriquement les unes par rapport aux autres. Les rainures 12 peuvent être reparties de manière dissymétrique les unes par rapport aux autres. Chaque rainure 12 comporte une extrémité de tête 12c et une extrémité de pied 12d réparties selon deux circonférences concentriques. Les rainures 12 sont inclinées d'un même angle par rapport à un rayon passant par l'axe du rotor 2 et l'une des extrémités 12c ou 12d desdites rainures 12. Par exemple et comme représenté à la figure 4, la droite AB joignant l'extrémité de tête 12c et l'extrémité de pied 12d de l'un des côtés par exemple le côté 12a de chaque rainure 12 forme avec l'axe CO passant pas l'axe de rotor 2 et par ladite extrémité de tête 12a, un angle a. Les côtés 12a et 12b de chaque rainure sont parallèles entre eux. Selon une variante, les côtés 12a et 12b de chaque rainure 12 peuvent être divergents par rapport à l'axe du rotor 2. Les côtés 12a et 12b de chaque rainure 12 peuvent être rectilignes ou courbes. Pour faciliter le montage de l'anneau 11, cet anneau est formé en deux parties lla et 11b. Un anneau 11 peut être monté sur la face externe de l'enceinte 1 au niveau de chaque sortie du rotor 2 et sur la face externe de chaque palier 4 en regard de l'enceinte 1 de façon à empêcher, d'une part, toute fuite de vapeur à l'extérieur de l'enceinte 1 et, d'autre part, toute fuite d'huile à l'extérieur de chaque palier 4. Selon une autre variante, les rainures 12 peuvent être ménagées directement sur la face externe de l'en- ceinte 1 au niveau de chaque sortie du rotor 2, ou sur la face externe du couvercle 5 de chaque palier 4 ou sur les deux à la fois. Les rainures 12 sont orientées dans le sens de rotation du rotor 2. Selon un troisième mode de réalisation, les rainures 12 sont ménagées sur les deux faces latérales parallèles de la collerette 7 solidaire du rotor 2 et disposée entre l'enceinte 1 de la turbine et la couvercle du palier 4 adjacent. Dans ce cas, les rainures 12 sont orientées dans une direction opposée au sens de rotation du rotor 2. Les rainures 12 associées à la rotation du rotor 2 créent une surpression par aspiration d'air, au niveau du passage dudit rotor 2, dans chaque zone délimitée par l'enceinte 1 de la turbine et par le couvercle 5 du palier adjacent de façon à étancher touts les fuites de vapeur et/ou d'huile à l'atmosphère pendant le fonctionnement de la turbine. Cet effet centripète est accentué par la disposi- tion et l'inclinaison des rainures 12. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité des fuites de vapeur et/ou d'huile à l'atmosphère d'une turbine à vapeur, du type comportant: - un rotor (2) disposé dans une enceinte (1), - des moyens (3) d'étanchéité de la vapeur au niveau de chaque sortie du rotor (2) de ladite enceinte (1), - des moyens (4) de support du rotor (2) à chacune de ses extrémités, formés par des paliers huile comprenant un couvercle (5) et des moyens (6) d'étanchéité de l'huile au niveau du passage du rotor (ô) dans chacun desdits paliers (4), caractérisé en ce qu'il comporte, dans chaque zone délimi- tée par l'enceinte (1) de la turbine et par le couvercle (5) du palier (4) adjacent et au niveau du passage du rotor (2), des moyens (10) de mise en surpression de ladite zone correspondante par aspiration d'air de façon à étancher les éventuelles fuites de vapeur et/ou d'huile pendant le fonctionnement de ladite turbine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens (10) de mise en surpression sont formés par des rainures (12) disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe du rotor (2) et en vis-à-vis de l'enceinte (1) de la turbine et/ou du couvercle (5) du palier (4) adjacent et comportant chacune une extrémité de tête (12c) et une extrémité de pied (12d), lesdites extrémités (12c, 12d) étant réparties selon deux circonfé- rences concentriques. 3. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que les rainures (12) sont réparties symétri- quement les unes par rapport aux autres. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les rainures (12) sont inclinées les unes par rapport aux autres. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que les rainures (12) sont inclinées d'un même angle par rapport à un rayon passant par l'axe du rotor (2) et par l'une des deux extrémités (12c, 12d) desdites rainures (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à , caractérisé en ce que les côtés (12a, 12b) de chaque rainure (12) sont parallèles entre eux. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les côtés (12a, 12b) de chaque rainure (12) sont divergents par rapport à l'axe du rotor (2). 8. Dispositif selon l'une des revendication 2 à 7, caractérisé en ce que les côtés (12a, 12b) de chaque rainure (12) sont rectilignes. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les côtés (12a, 12b) de chaque rainure (12) sont courbes. 10. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les rainures (12) sont ménagées dans un anneau (11). 11. Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'anneau (11) est en deux parties (11a, 11b). 12. Dispositif selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'anneau (11) est monté sur la face externe de l'enceinte (1) de la turbine en sortie du rotor (2). 13. Dispositif selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce que l'anneau (11) est monté sur la face externe du couvercle (5) de chaque palier (4). 14. Dispositif selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'un anneau (11) est monté sur la face externe du couvercle (5) de chaque palier (4) et sur la face externe de l'enceinte (1) en sortie du rotor (2). 15. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les rainures (12) sont ménagées sur la face externe de l'enceinte (1) en sortie du rotor (2). 16. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les rainures (12) sont ménagées sur la face externe du couvercle (5) de chaque palier (4). 17. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les rainures (12) sont ménagées sur la face externe du couvercle (5) de chaque palier (4) et sur la face externe de l'enceinte (1) de la turbine en sortie du rotor (2). 18. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 17, caractérisé en que les rainures (12) sont orientées dans le sens de rotation du rotor (2). 19. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que les rainures (12) sont ménagées sur les deux faces latérales parallèles d'une collerette (7) solidaire du rotor (2) et disposée entre l'enceinte (1) de la turbine et le couvercle (5) du palier (4) adjacent. 20. Dispositif selon la revendication 19, caracté- risé en ce que les rainures (12) sont orientées dans une direction opposée au sens de la rotation du rotor (2).