Brevet FR2916223A1 — publié le 20081121

B08-1202FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Barre de support du type à cales réglables pour diaphragmes de turbines Invention de : CHEVRETTE Richard POWERS John WERTHER Dominick BURDGICK Steven Sebastian Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 15 mai 2007 sous le n 11/803.640 2 Barre de support du type à cales réglables pour diaphragmes de turbines La présente invention concerne de façon générale les turbines de production d'électricité. Plus particulièrement, mais de manière nullement limitative, la présente demande est relative à des systèmes destinés à des dispositifs de support pour diaphragmes à l'intérieur d'un carter de turbine. Une turbine à vapeur basse pression (BP), à double flux, classique comprend une paire de sections de rotors BP respectivement entourées par des diaphragmes dont chacun est constitué par une paire de segments semi-annulaires de diaphragme annulaire qui sont réunis au niveau de joints horizontaux, espacés l'un de l'autre de 180 . Chaque segment d'anneau supporte une pluralité de distributeurs statiques qui dirigent le flux vers les ailettes rotatives sur des roues formant rotors à espacement axial. Ordinairement, les diaphragmes sont situés axialement entre les rangées d'ailettes et sont normalement supportés verticalement par l'un quelconque de plusieurs procédés connus. Ceux-ci comprennent des barres de support, des pointes ou des vis de support. Chaque conception a ses propres avantages et inconvénients. Par exemple, les barres de support nécessitent actuellement que le diaphragme soit installé avant l'alignement. Après l'enregistrement des mesures nécessaires, le diaphragme et le rotor sont retirés de façon que la barre de support puisse être usinée afin d'ajuster la position verticale du diaphragme. La suite d'opérations est ensuite répétée si nécessaire pour vérifier la position du diaphragme. En outre, le réglage actuel d'un diaphragme nécessite la dépose du diaphragme et du rotor, ainsi que de cales fixées par des boulons, et de ce fait le réglage peut occuper plusieurs équipes postées ou prendre plusieurs jours. Les conceptions actuelles à vis de support ne peuvent être utilisées que sur les étages HP les plus petits, car le poids des étages IP et BP est trop grand. En outre, les pointes de support, qui sont généralement utilisées dans les turbines BP, ne peuvent pas supporter autant de poids que les conceptions à barres de support. De la sorte, on a encore besoin d'un dispositif de support facilement accessible qui facilite l'ajustement vertical d'un segment d'anneau de diaphragme d'une manière relativement rapide et efficace. 3 La présente demande décrit ainsi un dispositif de support pour segment de diaphragme dans un carter de turbine, qui comprend : 1) une barre de support réunie à un segment de diaphragme ; 2) un carter de turbine comportant une paroi verticale et un épaulement horizontal, dans lequel une partie de l'épaulement horizontal se trouve sous la barre de support ; 3) une zone évidée définie par la paroi verticale et un bord extérieur de la barre de support ; et 4) une cale d'épaisseur intercalée entre l'épaulement horizontal et la barre de support. La zone évidée peut avoir des dimensions permettant à la cale de passer à travers celle-ci. La barre de support peut comporter un rebord qui vient contre une fente, orientée vers l'extérieur, présente dans le segment de diaphragme. Un ou plusieurs boulons peuvent traverser le rebord jusque dans le segment de diaphragme. Le dispositif de support peut comprendre un moyen pour retenir la cale entre l'épaulement horizontal et la barre de support. Dans certaines formes de réalisation, le moyen servant à retenir la cale entre l'épaulement horizontal et la barre de support peut comporter un gradin de retenue de cale dans l'épaulement horizontal. Le gradin de retenue de cale peut comporter un gradin qui entoure au moins partiellement la cale lorsque la cale est disposée entre l'épaulement horizontal et la barre de support. Dans d'autres formes de réalisation, le moyen pour retenir la cale entre l'épaulement horizontal et la barre de support comporte un bloc arrière placé dans la zone évidée. Le bloc arrière peut buter contre la cale et la paroi verticale du carter de turbine. Le bloc arrière peut être fixé au carter de turbine par un boulon qui traverse le bloc arrière jusque dans l'épaulement horizontal. La hauteur du bloc arrière peut être approximativement la même que la hauteur de la cale. Dans d'autres formes de réalisation, la hauteur du bloc arrière est approximativement la même que la hauteur de la barre de support. Dans certaines formes de réalisation, la cale peut comporter un trou de dépose. Le dispositif de support peut comprendre en outre un extracteur avec une pièce rapportée filetée pouvant s'engager dans le trou de dépose. Dans certaines formes de réalisation, au moins un des côtés de la cale peut s'étendre au-delà d'un bord de la barre de support, et le trou de dépose peut être situé dans une partie de la cale qui s'étend au-delà du bord de la barre de support. La présente demande décrit en outre une turbine, qui comprend : 1) un diaphragme comportant un segment inférieur de diaphragme et un segment supérieur de diaphragme réunis au niveau d'une séparation horizontale ; 2) une barre de support qui se fixe au segment inférieur de diaphragme ; 3) un carter de turbine qui comporte 4 une paroi verticale et un épaulement horizontal, une partie de l'épaulement horizontal étant située sous la barre de support ; 4) une zone évidée définie par la paroi verticale et un bord extérieur de la barre de support ; et 5) une cale d'épaisseur intercalée entre l'épaulement horizontal et la barre de support. La zone évidée présente des dimensions qui permettent à la cale de passer à travers celle-ci. Dans certaines formes de réalisation, au moins un des côtés de la cale peut s'étendre au-delà d'un bord de la barre de support, la cale comportant en outre un trou de dépose qui peut être placé dans une partie de la cale s'étendant au-delà du bord de la barre de support. La turbine peut comporter en outre un extracteur avec un élément rapporté fileté qui peut s'engager dans le trou de dépose. Dans certaines formes de réalisation, la turbine peut comprendre en outre un gradin de retenue de cale dans l'épaulement horizontal. Le gradin de retenue de cale peut comporter un gradin qui entoure au moins partiellement la cale lorsque la cale est disposée entre l'épaulement horizontal et la barre de support. Dans d'autres formes de réalisation, la turbine peut comporter un bloc arrière placé dans la zone évidée de façon que le bloc arrière bute contre la cale et la paroi verticale du carter de turbine. Le bloc arrière peut être fixé au carter de turbine par un boulon qui traverse le bloc arrière et pénètre dans l'épaulement horizontal. Dans certaines formes de réalisation, la barre de support peut comporter un rebord qui vient contre une fente, orientée vers l'extérieur, dans le segment inférieur de diaphragme. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est une coupe transversale, sous une forme partiellement schématique, représentant une turbine à vapeur basse pression à double flux selon la technique antérieure ; la Fig. 2 est une élévation en bout, globalement schématique, d'une paire de segments annulaires d'un diaphragme en anneau, réunis au niveau d'une surface de séparation horizontale ; la Fig. 3 est une élévation partielle en bout d'une barre de support de diaphragme selon la technique antérieure, fixée à un segment inférieur d'anneau de diaphragme ; la Fig. 4 est une élévation partielle en bout d'une barre de support fixée à un segment inférieur de diaphragme, selon un exemple de forme de réalisation de l'invention ; la Fig. 5 est une vue partielle en plan de la barre de support représentée sur 5 la Fig. 4 ; la Fig. 6 est une élévation partielle en bout d'une barre de support fixée à un segment inférieur de diaphragme selon une autre forme possible de réalisation de l'invention ; et la Fig. 7 est une vue partielle en plan de la barre de support représentée sur la Fig. 6. Considérant maintenant les figures, sur lesquelles les divers repères désignent des parties identiques sur toutes les différentes vues, la Fig. 1 représente une turbine 10 à vapeur basse pression (BP), à double flux, selon la technique antérieure qui comprend une première et une deuxième sections 12, 14 de turbine basse pression (BP) entourées respectivement par des ensembles 16, 18 de diaphragmes. Chaque diaphragme est composé d'une paire de segments semi-annulaires 20, 22 de diaphragme annulaire (Fig. 2) réunis au niveau d'une séparation horizontale ou de surfaces de jonction 24. Chaque segment de diaphragme supporte une rangée semi-annulaire de distributeurs 26 et un flasque intérieur 28. Considérant maintenant la Fig. 3, le segment inférieur 22 d'anneau de diaphragme est représenté supporté verticalement dans une moitié 30 de carter de turbine (ou, plus simplement, un carter) par une barre de support 32 fixée au segment 22 de diaphragme par un ou plusieurs boulons 34 traversant la barre de support, et en particulier traversant un rebord 36, orienté vers l'intérieur, de la barre de support qui est reçue dans une fente d'assemblage 38 du segment inférieur de diaphragme. Autrement, la barre de support s'étend verticalement le long du carter 30 d'un côté et le long du segment 22 de diaphragme de l'autre côté. La surface inférieure 40 de la barre de support est en regard d'un épaulement 42 formé dans le carter 30, avec un bloc de calage 44 intercalé entre l'épaulement 42 et la surface inférieure 40 et normalement fixé au carter 30 par des boulons. Un deuxième bloc de calage 46 est représenté, appuyé sur la surface supérieure 48 de la barre de support pour mettre efficacement l'extrémité supérieure de la barre de support au ras des surfaces horizontales de jonction 50, 52 respectivement du carter et du demi-diaphragme, ce 6 qui permet à la barre de support 32 d'être intercalée entre les sections supérieure et inférieure du carter. L'autre côté du segment inférieur 22 de diaphragme est supporté de manière similaire sur le côté opposé du carter. Les figures 4 et 5 illustrent un dispositif de support nouvellement conçu pour un segment de diaphragme dans un carter de turbine selon un exemple de forme de réalisation de la présente invention. Une barre de support 54 est pourvue d'un rebord 58. Le segment inférieur 66 de diaphragme est pourvu d'une fente 68, orientée vers l'extérieur, qui reçoit le rebord 58. La barre de support 54 est fixée au segment inférieur 66 de diaphragme par des boulons 69, qui traversent latéralement la barre de support 54 et le rebord 58 jusque dans le segment 66 de diaphragme. Un carter inférieur de turbine ou carter 72 de turbine est pourvu d'une zone évidée 74 qui comporte une paroi verticale 76 et un épaulement horizontal 78 dont une partie se trouve sous la barre de support 54. La zone évidée 64 est ainsi définie par la paroi verticale 76 du carter 72 de turbine et un bord extérieur 79 de la barre de support 54. Dans certaines formes de réalisation, l'épaulement 78 est pourvu d'un gradin 80 de retenue de cale dont la forme lui permet de recevoir et d'entourer au moins partiellement une cale 82. La cale 82 peut être un seul bloc. Ainsi, lorsque le segment 66 de diaphragme est situé dans le carter inférieur 72 de turbine, il est supporté verticalement par le bord inférieur de la barre de support 54 venant indirectement contre l'épaulement 78 de carter, la cale 82 étant intercalée entre eux. On notera qu'une barre de support similaire est employée de l'autre côté du segment de diaphragme, le long de la ligne horizontale de jonction ou de séparation. La Fig. 5 représente une vue en plan de la barre de support 54. Comme représenté, après installation, les côtés de la cale 82 peuvent s'étendre au-delà du bord de la barre de support 54. Un trou de dépose 89 peut être situé dans l'un ou l'autre de ces côtés. Le trou de dépose 89 peut avoir des dimensions telles qu'un élément rapporté fileté 90 d'un extracteur 92 peut s'y engager, comme illustré sur la Fig. 4. Avec l'agencement ci-dessus, l'ajustement de la position verticale du segment 66 de diaphragme dans le carter inférieur 72 peut s'effectuer avec un temps d'immobilisation réduit. Il suffit de lever le segment inférieur 66 de diaphragme dans une mesure suffisante pour permettre de retirer la cale 82 du gradin 80 de retenue de cale afin que la cale 82 puisse être retirée et qu'une cale de dimensions différentes soit placée dans le gradin 80 de retenue de cale. La dépose de la cale 82 peut être facilitée avec l'extracteur 92, qui peut être descendu à travers la zone évidée 74. 7 L'élément rapporté fileté 90 de l'extracteur peut s'engager dans le trou de dépose 89 de la cale 82 afin que la cale 82 puisse être retirée de dessous la barre de support 54. Une fois que la cale 82 n'est plus sous la barre de support 54 (on peut voir une cale dans la position de dépose 94), la cale 82 peut être retirée verticalement à travers la zone évidée 74. Ainsi, dans la pratique, la cale 82 peut être déposée et remise en place de la manière suivante. Pour commencer, le segment inférieur 66 de diaphragme et la barre de support 54 peuvent être levés afin que la surface inférieure de la barre de support 54 ne touche plus la cale 82. Le segment inférieur 66 de diaphragme et la barre de support 54 peuvent être levés davantage pour que la cale 82 puisse se dégager du gradin 80 de retenue de cale. Ensuite, l'extracteur 92 peut être descendu dans la zone évidée 74 et mis en place afin que l'élément rapporté fileté 90 s'engage dans le trou de dépose 89. Ainsi engagé, l'extracteur 92 peut être utilisé pour soulever la cale 82 au-dessus du gradin 80 de retenue de cale et pour faire glisser la cale 82 jusque dans la zone évidée 74 (on observera la cale en position de dépose 94). L'extracteur 92 soulève ensuite la cale 82 à travers la zone évidée 74 afin qu'elle puisse être retirée. Une fois déposée, la cale 82 peut être usinée de manière à obtenir le bon alignement vertical du segment inférieur de diaphragme. Les étapes peuvent ensuite être inversées pour la remise en place de la cale 82 sous la barre de support 54. Dans une autre forme de réalisation possible, illustrée sur les figures 6 et 7, la cale 82 peut être immobilisée sous la barre de support 54 par un bloc d'appui 100. Le bloc d'appui 100 peut comporter un bloc massif placé dans la zone évidée 74 afin d'empêcher la cale 82 d'entrer dans la zone évidée 74 pendant le fonctionnement. Comme représenté, le bloc d'appui 100 peut être un bloc rectangulaire qui, une fois installé dans la zone évidée 74, bute globalement contre la cale 82 et la paroi verticale 76 du carter 72 de turbine. Le bloc d'appui 100 peut être maintenu en place par un boulon 102. Dans certaines formes de réalisation, la hauteur du bloc d'appui 100 peut être approximativement la même que celle de la cale 82. Dans d'autres formes de réalisation, comme représenté, la hauteur verticale du bloc d'appui 100 peut être beaucoup plus grande afin qu'il ait approximativement la même hauteur verticale que la barre de support 54. Dans un tel agencement, on peut accéder d'une manière plus efficace au boulon 102, ce qui permet de freiner efficacement le boulon 102 par coups de pointeau pendant l'installation. 8 Le bloc d'appui 100 maintenant en place la cale 82, le gradin 80 de retenue de cale peut être inutile. Ainsi, dans la pratique, la cale 82 peut être déposée et remise en place de la manière suivante. Tout d'abord, le segment inférieur 66 de diaphragme et la barre de support 54 peuvent être soulevés afin que la surface inférieure de la barre de support 54 ne touche plus la cale 82. Comme il n'y a pas de gradin 80 de retenue de cale, il est inutile de continuer à soulever le segment inférieur 66 de diaphragme et la barre de support. Le boulon 102 peut être sorti et le bloc d'appui 100 peut être retiré. Ensuite, l'extracteur 90 peut être descendu dans la zone évidée 64 et mis en place afin que l'élément rapporté fileté 92 s'engage dans le trou de dépose 89. Ainsi engagé, l'extracteur peut être utilisé pour faire glisser la cale 82 jusque dans la zone évidée 74 (on observe la cale en position de dépose 94) puis pour sortir la cale 82 à travers la zone évidée 74. Une fois retirée, la cale 82 peut être usinée pour obtenir le bon alignement vertical du segment inférieur de diaphragme. Ensuite, les étapes peuvent être inversées pour remettre en place la cale 82 sous la barre de support 54. LISTE DES REPERES Turbine à vapeur basse pression, à double flux, 10 selon la technique antérieure Première section de turbine basse pression 12 Deuxième section de turbine basse pression 14 Ensembles de diaphragmes 16, 18 Segment supérieur d'anneau de diaphragme 20 Segment inférieur d'anneau de diaphragme 22 Surface horizontale de séparation ou de jonction 24 Distributeurs 26 Flasque intérieure 28 Carter 30 Barre de support 32 Boulon 34 Rebord orienté vers l'intérieur 36 Fente d'assemblage 38 Surface inférieure de la barre de support 40 Epaulement 42 Bloc de calage 44 Second bloc de calage 46 Surface supérieure de la barre de support 48 Surfaces horizontales de jonction du carter 50, 52 Barre de support 54 Rebord 58 Segment inférieur de diaphragme 66 Fente 68 Boulon 69 Carter inférieur de turbine ou carter de turbine 72 Zone évidée 74 Paroi verticale 76 Epaulement horizontal 78 Bord extérieur de la barre de support 79 Gradin de retenue de cale 80 Cale 82 Trou de dépose 89 10 Elément rapporté fileté 90 Extracteur 92 Cale en position de dépose 94 Bloc d'appui 100 Boulon 102 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de support pour un segment (66) de diaphragme dans un carter (72) de turbine, comprenant : une barre de support (54) réunie à un segment (66) de diaphragme ; un carter (72) de turbine comportant une paroi verticale (76) et un épaulement horizontal (78), une partie de l'épaulement horizontal (78) étant située sous la barre de support (54) ; une zone évidée (74) définie par la paroi verticale (76) et un bord extérieur (69) de la barre de support (54) ; et une cale (82) intercalée entre l'épaulement horizontal (78) et la barre de support (54) ; dans lequel la zone évidée (74) présente une dimension qui permet à la cale (82) de passer à travers celle-ci. 2. Dispositif de support selon la revendication 1, dans lequel la barre de support (54) comporte un rebord (58) qui vient contre une fente (68), orientée vers l'extérieur, dans le segment (66) de diaphragme. 3. Dispositif de support selon la revendication 2, dans lequel un ou plusieurs boulons (69) traversent le rebord (58) jusque dans le segment (66) de diaphragme. 4. Dispositif de support selon la revendication 1, comprenant en outre un moyen pour retenir la cale (82) entre l'épaulement horizontal (78) et la barre de support (54). 5. Dispositif de support selon la revendication 4, dans lequel le moyen pour retenir la cale (82) entre l'épaulement horizontal (78) et la barre de support (54) comporte un gradin (80) de retenue de cale dans l'épaulement horizontal (78), le gradin (80) de retenue de cale étant constitué par un gradin qui entoure au moins partiellement la cale (82) lorsque la cale (82) est disposée entre l'épaulement horizontal (78) et la barre de support (54). 6. Dispositif de support selon la revendication 4, dans lequel le moyen pour retenir la cale (82) entre l'épaulement horizontal (78) et la barre de support (54) est constitué par un bloc d'appui (100) disposé dans la zone évidée (74). 7. Dispositif de support selon la revendication 6, dans lequel le bloc d'appui (100) bute contre la cale (82) et la paroi verticale (76) du carter (72) de turbine. 8. Dispositif de support selon la revendication 1, dans lequel la cale (82) comporte un trou de dépose (89). 9. Dispositif de support selon la revendication 8, comprenant en outre un extracteur (92) muni d'un élément rapporté fileté (90) qui peut s'engager dans le trou de dépose (89). 10. Dispositif de support selon la revendication 8, dans lequel au moins un 5 des côtés de la cale (82) s'étend au-delà d'un bord de la barre de support (54) ; et dans lequel le trou de dépose (89) est situé dans une partie de la cale (82) qui s'étend au-delà du bord de la barre de support (54). to