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1 "ROTOR POUR iUltl3IiILS A IlIiCiI0li VAPEUR OU A GAZ"
Au début,les rotors des turbines à réaction à va- peur ou à gaz étaient en général constitués par des tambours a (Fig. 1 du dessin) terminés à 1.'une des extrémités ou aux deux extrémités par des tourillons b et c dont l'assemblage s'effectuait soit au moen de 'ooulons, soit par emmanchement à chaud.
Les puissances et les vitesses périphériques cons- tamment croissantes des turbines actuelles font que, pour des raisons tirées de la résistance des matériaux, il n'est sou- vent plus possible de s'en tirer c.vec des tambours, et c'est pourquoi on les a remplacés par des pièces forgées massives d, Fig. 2.
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Ces pièces forgées pleines présentent le grave in- convénient de ne se réchauffer que très lentement ; deplus, par suite des différences de température qui s'établissent lorsqu'elles s'échauffent, leur métal est d'une part soumis à une fatigue interne excessive et, d'autre part, elles se dé- forment facilement, ce qui entraîne des difficultés d'exploi- tation. En outre, les rotors massifs de cette importance se laissent très difficilement forger de façon homogène, de sor- te que le travail de forge ne garantit pas une haute résis- tance, bien que cette résistance soit absolument indispensable étant données les fortes tensions internes déjà mentionnées causées par les différences de température.
C'est pour ces motifs que l'on a déjà remplacé ces rotors massifs par des solides de révolution e, f, g, h, i, k, l, m, n, o, emmanchés sur un arbre d'une pièce d'après la Fig. 3. L'échauffement d'un tel rotor est plus rapide et plus uniforme, mais le rotor ainsi conçu présente cependant l'in- convénient d'avoir une vitesse critique peu élevée, ce qui est précisément gênant pour les turbines à réaction, car en regard à l'étanchéité radiale, on ne dépasse pas volontiers la vites- se critique.
Le but de l'invention est de réaliser un rotor de turbine exempt des inconvénients précités et qui a 1'avantage de posséder une vitesse critique élevée. Dans ce but, le ro- tor est composé de disques pleins qui sont soudés l'un à l'au- tre à leur périphérie par forgeage.
S'il s'agit, comme dans la forme de réalisation de l'invention représentée à titre d'exemple , la Fig. 4,du rotor d'une turbine mixte dans lequel il existe, concurremment à l'aubage à réaction monté sur les disques p, q, r., s, t, u
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un aubage à action, par exemple une roue Curtis v, il est avantageux de souder également cette dernière entre le piston compensateur et la, partie à réaction p. Il est avantageux de forger d'une seule pièce le piston compensateur et de même la dernière roue , respectivement avec les extrémités a et y de l'arbre.
Dans un rotor ainsi constitué, les différents dis- ques peuvent être forgés de manière bien homogène, de sorte qu'ils possèdent une résistance élevée et uniforme. En outre, ces disques sans trou central peuvent se faire comme solides d'égale résistance, ou approximativement, de telle sorte qu'il ne faut qu'un minimum de matière pour résister aux contrain- tes données auxquelles le rotor sera soumis. Du fait que la liaison des disques s'effectue à leur périphérie, on réali- se une grande rigidité, qui donne une vitesse critique élevée, ce qui est désirable pour les turbines à, réaction.
Avec cette construction ainsi composée, on peut aussi échapper au gros inconvénient des rotors forgés d'une seule pièce, à savoir leur réchauffage trop lent et irrégulier, en reliant, avec l'espace rempli de vapeur qui entoure les disques,.les cavités laissées par la construction, au moyen de fentes ou de trous que l'on ménage dans les joints lors du soudage ou que l'on perce après coup. On peut encore faciliter le réchauffage rapide du rotor en perçant des trous dans les disques non seulement à leur périphérie, mais encore en perçant dans le voile même des dis- ques de petits trous afin de créer une circulation de vapeur dans l'intérieur du rotor grâce à la bhute de pression dans l'aubage.
Cette circulation de vapeur est naturellement ac- compagnée de pertes, mais celles-ci peuvent être réduites au minimum désiré en rapportait des écrans ou des bouchons dans les trous d'équilibrage, lesquels sont déjà petits pa,r eux-mêmes.
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1 "ROTOR FOR STEAM OR GAS ILIiCiI0li iUltl3IiILs"
At the beginning, the rotors of steam or gas reaction turbines were generally formed by drums a (Fig. 1 of the drawing) terminated at one end or at both ends by journals b and c, assembly was carried out either by means of 'ooulons, or by hot pressing.
The constantly increasing powers and peripheral speeds of current turbines mean that, for reasons derived from the resistance of the materials, it is often no longer possible to get by with drums, and this is why they were replaced by massive forgings d, Fig. 2.
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These solid forgings have the serious drawback of heating up very slowly; moreover, as a result of the temperature differences which are established when they heat up, their metal is, on the one hand, subjected to excessive internal fatigue and, on the other hand, they are easily deformed, which causes operational difficulties. In addition, massive rotors of this size are very difficult to forge homogeneously, so that forging work does not guarantee high resistance, although this resistance is absolutely essential given the already high internal stresses. mentioned caused by temperature differences.
It is for these reasons that we have already replaced these massive rotors by solids of revolution e, f, g, h, i, k, l, m, n, o, fitted on a shaft of a part d 'after FIG. 3. The heating of such a rotor is faster and more uniform, but the rotor thus designed has the disadvantage of having a low critical speed, which is precisely troublesome for reaction turbines, because with regard to radial tightness, one does not readily exceed the critical speed.
The aim of the invention is to provide a turbine rotor free from the aforementioned drawbacks and which has the advantage of having a high critical speed. For this purpose, the rotor is made up of solid discs which are welded to each other at their periphery by forging.
If it is, as in the embodiment of the invention shown by way of example, FIG. 4, of the rotor of a mixed turbine in which there is, concurrently with the reaction vane mounted on the discs p, q, r., S, t, u
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an action vane, for example a Curtis v wheel, it is advantageous to also weld the latter between the compensating piston and the reaction part p. It is advantageous to forge in one piece the compensating piston and likewise the last wheel, respectively with the ends a and y of the shaft.
In a rotor thus formed, the different discs can be forged in a very homogeneous manner, so that they have a high and uniform strength. Further, these discs without a central hole can be made as solids of equal strength, or approximately so that only a minimum of material is required to withstand the given stresses to which the rotor will be subjected. Because the discs are bonded at their periphery, high rigidity is achieved, which results in a high critical speed, which is desirable for reaction turbines.
With this construction thus composed, it is also possible to avoid the big drawback of rotors forged in one piece, namely their too slow and irregular heating, by connecting, with the space filled with steam which surrounds the discs, the cavities left. by construction, by means of slits or holes which are left in the joints during welding or which are drilled afterwards. The rapid reheating of the rotor can also be facilitated by drilling holes in the discs not only at their periphery, but also by piercing the discs with small holes in the web itself in order to create a circulation of steam in the interior of the rotor. thanks to the pressure drop in the vane.
This vapor circulation is naturally accompanied by losses, but these can be reduced to the desired minimum by fitting screens or plugs in the balancing holes, which are already small in themselves.