Brevet FR2832179A1 — publié le 20030516

STATOR D'UNE MACHINE ET PROCEDES DE MONTAGE ET DEMONTAGE. DESCRIPTION On décrira ici un stator d'une machine ainsi que des procédés de montage et démontage particuliers qu'il permet. Le domaine de cette invention est les machines tournantes où le stator porte des étages d'aubes fixes, dites de redresseur, qui alternent avec des étages circulaires d'aubes mobiles d'un rotor. Le montage et le démontage de telles machines sont généralement compliqués en raison de l'imbrication des étages d'aubes, ce qui rend les opérations d'entretien particulièrement longues et onéreuses. C'est pourquoi, dans la structure de stator illustrée à la figure 1, le carter extérieur du stator comprend deux demi-coquilles 1 (une seule est représentée, l'autre étant semblable et symétrique) jointes entre elles par des brides plates 2 et qui portent des rainures 3 en demi-cercle dans lesquels des secteurs angulaires 4 des étages redresseurs 5 sont glissés. Il convient d'arrêter les, mouvements des secteurs angulaires 4 glissant dans les rainures 3, ce qu'on obtient en disposant une barrette 6 devant les rainures 3 à la jonction des demicoquilles 1, entre des brides 2 jointives, afin de barrer la route aux secteurs angulaires 4. Le démontage de ce stator particulier est très facile puisqu'il suffit de déboulonner les brides 2 et d'écarter les demi-coquilles 1 par un simple mouvement radial. Les secteurs angulaires 4 peuvent aussi être extraits sans difficulté des rainures 3, et les aubes du rotor sont complètement exposées. On rencontre toutefois l'inconvénient que l'assemblage des demi-coquilles 1 n'est pas très précis et impose de laisser des jeux de quelques centièmes ou quelques dixièmes de millimètres supplémentaires dans la machine, ce qui réduit ses performances en produisant des fuites de gaz. On peut aussi relever que la barrette 6 ne produit qu'un arrêt d'ensemble des étages d'aubes de redresseurs 5, qui n'empêche pas les secteurs angulaires 4 de jouer et de produire des vibrations. C'est pourquoi d'autres constructions du stator retiennent aussi l'intérêt. L'une d'entre elles, qui n'est pas illustrée ici, comprend un carter dit en chaussette, c'est-à-dire qui s'étend sur un anneau complet, et où les secteurs angulaires des étages redresseurs sont accrochés au carter par des boulons traversant le carter et accessibles de l'extérieur, sans être retenus dans des rainures. Le carter présente une rigidité plus grande que dans la solution précédente puisqu'il est d'un bloc, mais le montage et le démontage sont particulièrement compliqués. L'invention exposée ici a en commun avec cette conception que le carter n'est pas composé de demi-coquilles s'étendant sur des moitiés de cercles ; elle s'en distingue par de nombreux points importants, et en particulier en ce qu'on y retrouve le logement des secteurs angulaires des étages redresseurs dans des rainures où ils glissent. Elle concilie donc la facilité de montage des étages redresseurs et la rigidité du stator. Son originalité majeure, d'après les deux conceptions antérieures mentionnées, consiste en ce que le carter est divisé en viroles successives jointives devant les rainures et les divisant, ce qui permet d'accéder aux étages de redresseurs de l'extérieur après avoir séparé les viroles par un mouvement d'écartement dans l'axe de la machine. Les pieds des aubes des étages redresseurs sont calés dans les rainures par des ressorts dont l'expansion est dans l'axe du stator et qui assurent donc qu'aucun jeu latéral des étages redresseurs dans les rainures ne subsiste quand les viroles sont montées ; des pions d'orientation radiale pointent dans les rainures pour arrêter les mouvements de glissement des secteurs angulaires dans les rainures, en remplacement de la barrette 6 imparfaite. Bien entendu, les viroles portent des moyens de liaison tels que des brides qui permettent de les boulonner mutuellement. Il est avantageux et normal que les viroles s'étendent sur des anneaux complets. D'autres aspects, détails et caractères de l'invention seront maintenant décrits au moyen des figures suivantes : - la figure 1, déjà décrite, illustre un carter de stator : - la figure 2 illustre un carter de stator d'après l'invention, et les figures 3 à 5 illustrent des étapes de son montage. A la figure 2, on voit que le stator comprend une enveloppe 10 extérieure porteuse du carter 11, qui se compose ici d'une virole avant 12, une virole arrière 13 et un anneau amortisseur 14 (constituant une troisième virole au sens de l'invention) ; les viroles 12 et 13 sont jointes et boulonnées entre elles par des paires de brides 15, la virole arrière 13 et l'anneau amortisseur 14 par des paires de brides 16, et l'anneau amortisseur 14 à l'enveloppe 10 par des paires de brides 17 ; les boulons de jonction portent la référence générale 18. Sous les paires de brides 15 et 16 s'étendent des rainures 19 et 20 orientées vers l'intérieur du stator et que divisent la virole arrière 13 et, respectivement, la virole avant 12 et l'anneau amortisseur 14. Les rainures 19 et 20 ressemblent à celles de la conception de la figure 1 et elles servent de même à retenir deux étages redresseurs 21 et 22 dont les pieds 23 y sont logés de la façon que voici. Ils comprennent un crochet 24 à l'arrière, dirigé d'abord vers l'arrière puis vers l'extérieur et qui pénètre dans une feuillure 25 occupée par un ressort 26 circulaire et de forme ondulée, qui presse sur une face arrière que le crochet 24 lui présente et repousse donc le pied 23 vers l'avant ; et un crochet 27 à l'avant, recourbé vers l'avant et qui pénètre dans une feuillure 28 de l'élément voisin du carter. Ce crochet 27 est entaillé pour reçevoir un pion 29 enfoncé dans un perçage 30 de cet élément du carter mais qui en sort en pointant vers l'arrière. Le pion 29 s'oppose à la rotation du secteur angulaire de l'étage redresseur 21 ou 22 dans lequel il pénètre ; il peut être prévu avantageusement à autant d'exemplaires qu'il n'y a de secteurs redresseurs. Avant de passer à une description du procédé de montage ou de démontage du stator, on mentionnera que la virole arrière 13 et l'anneau amortisseur 14 présentent chacun, autour de la feuillure 25 qu'ils portent, une lèvre 31 la délimitant par l'extérieur et présentant localement une entaille 32 un peu plus large que les secteurs angulaires de redresseurs, et que cette lèvre 31 sert aussi à soutenir l'élément de carter situé en avant, près de sa bride de liaison 15 ou 16, en s'ajustant dans une portion concentrique de cet élément. Enfin, la virole avant 12 comprend une nervure 33 à l'avant dont l'extrémité est recourbée pour s'appuyer sur un crochet 34 de l'enveloppe extérieure 10. Passons à la figure 3, qui représente la portion correspondante de la machine à l'état démonté, l'enveloppe 10 ayant été retirée : les viroles 12 et 13 et l'anneau amortisseur 14 sont placés autour d'un rotor 35 de la machine, au moyen d'outillages d'un genre usuel dans cette technique, portant la référence générale 36 et comprenant des mandrins ou anneaux de support suspendus à un bâti fixe et des doigts d'accrochage. Le rotor 35 porte des étages d'aubes mobiles 37,38 et 39 successifs entre lesquels les étages de redresseurs doivent s'intercaler. Les éléments du carter 11 comportent des surfaces 40 de confinement de la veine des gaz, venant normalement devant les étages d'aubes mobiles 37 à 39, mais qui ne sont pas encore à leur position définitive, les viroles 12 et 13 étant fortement déplacées vers l'avant, alors que l'anneau amortisseur 14 est légèrement déplacé vers l'arrière. La première étape du montage consiste à introduire l'étage redresseur arrière 22 à sa place, entre les étages d'aubes utiles 38 et 39, par un mouvement centripète de ses secteurs angulaires en les faisant passer successivement par l'entaille 32, après quoi ils sont déplacés angulairement le long de la feuillure 25. Comme il est usuel, ils sont déplacés d'un demi-secteur quand le dernier a été installé de façon qu'aucun ne s'étende complètement devant l'entaille 32. Quand l'étage redresseur arrière 22 a été complètement monté, la virole arrière 13 peut être reculée pour insérer les crochets 27 dans la feuillure 28, et venir s'appuyer sur la lèvre 31 : cet état est représenté à la figure 4. On voit que les viroles 12 et 13 sont alors fortement écartées, ce qui permet de glisser les éléments de l'étage redresseur avant 21 entre elles de la même façon que pour l'étage 22, entre les étages d'aubes mobiles 37 et 38. La virole avant 12 est ensuite reculée, et l'anneau amortisseur 14 avancé, ce qui permet de joindre complètement les éléments du carter par le contact des paires de brides 15 et 16. L'enveloppe extérieure 10 peut alors être installée. On constate qu'il est assez facile d'atteindre les étages de redresseurs 21 et 22 ou les aubes mobiles 37,38 et 39 sans devoir démonter l'ensemble du carter, et que l'assemblage est rigide et précis. Le démontage se ferait aussi facilement par des opérations inverses : il consisterait à disjoindre les viroles et à les séparer par un mouvement axial dans la machine, à sortir les secteurs angulaires redresseurs des rainures et à les entraîner d'un mouvement radial entre les viroles. REVENDICATIONS 1. Stator d'extrémité d'une machine, comprenant un carter et des étages d'aubes de redresseur (21,22) logés par des pieds dans des rainures respectives (19,20) du stator et composés de secteurs angulaires redresseurs, les étages d'aubes (37,38, 39) de redresseur alternant avec des étages d'aubes d'un rotor, caractérisé en ce que le stator est divisé (12,13, 14) en viroles successives jointives devant les rainures, les pieds (23) des aubes de redresseur sont calés dans les rainures par des ressorts (26) d'expansion axiale dans le stator, des pions (29) d'orientation axiale dans le stator pointent dans les rainures en arrêtant les secteurs angulaires redresseurs, et les viroles portent des brides (15,16) de liaison mutuelle. 2) Stator d'extrémité d'une machine suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les viroles s'étendent sur des anneaux complets. 3) Stator d'extrémité d'une machine suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les viroles comprennent des portions (31) concentriques de support mutuel. 4) Procédé de montage d'un stator suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer les viroles (12,13, 14) séparément autour du rotor, à introduire radialement les secteurs angulaires redresseurs entre les viroles, à joindre les viroles par un mouvement axial dans la machine et à les brider quand les étages d'aubes de redresseur ont été assemblés dans les rainures. 5) Procédé de démontage d'un stator suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il consiste à disjoindre les viroles et à les séparer par un mouvement axial dans la machine, à sortir les secteurs angulaires redresseurs des rainures et à les entraîner d'un mouvement radial entre les viroles.