CH111193A - Turbine à vapeur. - Google Patents

Description

  Turbine à vapeur.    Cette invention est relative à une machine  motrice à vapeur du type de la turbine à  réaction. Dans cette machine, le rotor est en  forme de disque muni d'anneaux disposés       concéntriquement    sur chacune de ses faces  et comportant des aubes formées dans ces  anneaux. Le stator comporte deux fiasques  présentant des rainures pour recevoir les  anneaux à aubes du rotor et formant à eux  deux une boîte contenant le rotor. Des con  duits de guidage à réaction sont formés dans  les nervures annulaires ou anneaux séparant  les     rainures    des fiasques du stator.

   La tur  bine est établie de façon que la vapeur tra  verse successivement les diverses parties  annulaires du rotor et du stator, les largeurs       desdits    conduits de guidage et des conduits  entre les aubes s'élargissant progressivement  de l'admission à l'échappement pour permettre  l'expansion de la vapeur.  



  De préférence, la vapeur est admise     péri-          phériquement    par des tuyères tangentielles  disposées dans la partie périphérique du stator       etréglées    par des obturateurs à pointeau, et cette  vapeur vient ainsi heurter les aubes motrices    de l'anneau situé le plus à l'extérieur sur  chaque face du rotor; elle passe     ensuite    par  des conduits de guidage prévus dans les  flasques du stator à l'intérieur dudit anneau  à aubes, et ainsi de suite, successivement,  par les conduits à aubes du rotor et les  conduits de guidage des flasques du stator,  l'échappement étant dérivé d'une chambre  centrale qui entoure le moyeu du rotor et qui  est enveloppée par les extrémités du stator.

    La- vapeur pourrait aussi se mouvoir     radiale-          ment    vers     l'extérieur    au lieu de se mouvoir       radialement    vers l'intérieur. Quand le rotor  travaille sur ses deux faces, les poussées  axiales sont équilibrées.  



  Dans le dessin annexé:  La     fig.    1 est une vue de côté d'un moteur  établi suivant la présente invention;     un    quart  du stator étant enlevé pour exposer la cons  truction interne représentée en coupe;  La     fig.    2 est une coupe transversale de  ce moteur.  



  Le stator est composé de deux sections  ou     flasques    10 et 11 montés sur des pieds      de support 12 agencés pour être     boulonnés     sur une plaque de base<B>11011</B>     représentée.    Sa  partie principale est circulaire et présente une  ouverte centrale destinée à recevoir le coussi  net de l'arbre 13.

   La partie     périphérique        des          deux    flasques 10 et<B>11</B> est usinée et les deux  flasques sont fixés l'un à l'autre par- des bou  lons     1.4.    15 désigne des chambres à vapeur  annulaires formées dans les parties périphé  riques du stator.     1Ei    désigne des obturateurs  dont les tiges     traversent    des presse-étoupe 17  montés dans les parois du stator;

   ces obtu  rateurs coopèrent avec des sièges 18 aboutis  sant aux     tuyères    d'injection de vapeur 19,  chaque     tuyère    étant     munie    de son     obturateur     distinct<B>16</B> permettant de la régler. Tous les  obturateurs peuvent être reliés entre eux de       facon    qu'on puisse les actionner pour qu'ils  s'ouvrent plus oui moins et se ferment     sinrul-          tanéir)erit.    20 et 21 désignent des nervures  annulaires prévues sur les faces internes des  flasques du stator. Ces nervures pourraient  aussi être constituées par des anneaux     fixés          titi    stator.

   Dans ces nervures sont     formés    les  conduits de guidage 22 et 23. 24     désigne.    des  conduits de guidage analogues formés dans  la nervure annulaire du stator     située    le plus  à. l'intérieur. Pour faciliter la construction,  les conduits de guidage 24 sont formés     dans     un anneau prévu sur     la.    partie périphérique 25  de     disques    de     recouvrement    26 et noir dans       titre    nervure annulaire du stator. La partie  centrale des disques 26 a la fourre d'une  cuvette comme on le voit cri 27 et est pro  longée latéralement de façon à constituer un  coussinet 28 destiné à supporter l'arbre 13.

    Ces parties formant moyeux des disques 26  sont     embrassées    par les extrémités du stator  comme on le voit cri 29. 30     désigne    une  garniture d'étanchéité annulaire, 31 un     presse-          étoupe    servant à comprimer la     garniture    30  contre l'extrémité du     coussinet    28 et     3\3    des  boulons passant à travers la bride du     presse-          étoupe    et se vissant dans le moyeu du stator.  33 désigne un anneau disposé périphérique  ment entre les brides des deux sections du  stator, les boulons 14 passant à travers  l'assemblage de ces trois pièces.

      Le rotor est     coiriposi    de deux disques 34  et 35 placés clos à dos et calés cri 36 sur  l'arbre 13 sur lequel ils sont centrés à l'aide       d'écrous    37. 38, 3 9 et 40     désignent    des       anneaux    latéraux concentriques montés sur  les     disques    34 et 35<B>du</B> rotor. Dans ces  anneaux sont formées des aubes motrices.  Lesdits anneaux pourraient aussi être     cour-          posés    d'aubes motrices assemblées et fixées  aux parois des disques.

   Ces anneaux à aubes  sont     situés        entre    les aubes de guidage 22,  23 et 24 que     renferment    les nervures annulaires  du stator, le jeu entre les aubes mobiles et  les aubes directrices étant réduit air minimum  compatible avec un bon     fonctionnement.    Les       chambres        annulaires    41 reçoivent la vapeur  épuisée qui sort par les conduits 24, et cette  vapeur épuisée s'échappe par les deux tuyaux  d'échappement latéraux 42.  



  Les     tuyères    19 présentent un conduit  conique allant cri s'élargissant     comme    on le  voit cri 43 et sont dirigées tangentiellement  vers la première: rangée. (externe) d'aubes  motrices 38. Ces aubes sont     assemblées    étroite  ment, c'est-à-dire que l'anneau est entièrement  composé     d'aubes    ne laissant entre elles que  des     conduits    de     largeur    juste suffisante pour  permettre le libre passage de la vapeur cri  pleine charge.

   Les orifices des conduits 43  des tuyères sont     sensiblement    tangentiels par  rapport à la périphérie de l'anneau à aubes  et ont par conséquent une     longueur-    considé  rable, cette     longueur    étant un peu supérieure  à la longueur totale de deux aubes voisines  et du conduit intermédiaire afin que le cou  rant de vapeur puisse commencer à pénétrer  dans     un    conduit quelconque avant que l'in  terruption de: l'admission ait commencé dans  le conduit     pri'cédent.    Il existe     titi    nombre  considérable     d'aubes    et de     conduits    intermé  diaires entre les tuyères successives;

   ces aubes       iilterniédiaires    sont inactives. Les seules aubes  qui travaillent sont celles qui, à l'instant  envisagé, reçoivent la vapeur des tuyères  correspondantes.  



  Les conduits de guidage des nervures  annulaires 20 du stator sont disposés par  paires à l'alignement radial des tuyères      respectives, ces nervures 20 étant pleines  entre lesdits conduits de guidage. Les aubes  inactives de l'anneau de rotor 38 n'ont par  conséquent pas de conduits de guidage au  dessous d'elles. Les conduits de guidage des  nervures annulaires 20 occupent des positions  se rapportant uniquement aux aubes motrices  travaillant à l'instant envisagé. La seconde  rangée d'aubes motrices 39 est disposée d'une       façon    continue comme dans le cas des aubes  de la rangée externe 38.

   De même, les aubes  de la troisième     rângée    40 sont disposées       suivant    une série     continue,    mais les inter  valles     augmentent        successivement    entre les       aubes    des anneaux 39 et 40, respectivement.  Les conduits de guidage des     nervures    annu  laires 21 ont aussi une section transversale  plus grande que les conduits de guidage 22  des nervures annulaires 20, et ces conduits  sont situés     radialementparrapport        auxconduits     22 et aux tuyères 43.

   Les parties pleines       intermédiaires    des nervures annulaires 21  sont par conséquent plus courtes que les  parties pleines correspondantes des nervures  20, la disposition étant telle     qu'on    obtient       (ni        passage    libre pour les courants sinueux  de vapeur qui passent successivement entre  les aubes et par les conduits de guidage.

         L'anneau    à conduits de guidage 24 situé le  plus à l'intérieur pourrait être supprimé ou  bien l'on pourrait introduire un autre anneau  d'aubes motrices à l'intérieur de l'anneau à  conduits de guidage 24; l'anneau à aubes  situé le plus à l'intérieur n'est pas représenté  sur le     dessin.    L'accroissement de volume de  vapeur dû au fait que la vapeur se dilate  dans le cours de son trajet à travers les  conduits des aubes et les conduits de gui  dage, est assuré non seulement par l'augmen  tation de la longueur périphérique des conduits  de guidage dans les rangées successives,  niais, en outre, par l'accroissement progressif  des largeurs des conduits, comme on le voit  clairement à la     fig.    2.  



  La même disposition constructive, sujette  aux variations susceptibles d'être apportées  aux sections transversales des conduits d'aubes  et de guidage respectifs, peut être utilisée    pour former un moteur centrifuge au lieu  d'un moteur centripète comme dans l'exemple  représenté. Dans ce cas, la vapeur serait  admise dans les chambres annulaires 41 et  passerait     radialement    vers l'extérieur par les  conduits de guidage et les     conduits    d'aubes  et pénétrerait finalement dans la chambre  annulaire 15 d'où l'échappement serait dérivé.  Dans cette construction, les tuyères 19 seraient  supprimées et la commande serait     effectuée     par un robinet monté sur la tuyauterie de  vapeur.  



  La construction du moteur est telle que  les anneaux à aubes et les nervures de gui  dage peuvent être usinés de façon précise       -avec    facilité, ce qui assure un ajustement  précis assurant le minimum de fuite par les  espaces libres.    En disposant les aubes motrices d'une  face du rotor pour la rotation dans un sens  et les     aubes    motrices de l'autre face pour la  rotation en sens inverse et inversant les  conduits de guidage complémentaires du stator  d'une façon correspondante, on peut faire  travailler le moteur comme moteur réversible,  la vapeur étant admise d'un côté pour la  marche avant et de l'autre pour la marche       arrière.    Toutefois, dans cette disposition,

   il  se produira sur le rotor une poussée axiale     ._     qui devra être supportée par un palier de .  butée prévu sur l'arbre. Les poussées laté  rales sont équilibrées dans la disposition  représentée, de sorte qu'il ne s'exerce pas de  poussée axiale sur le rotor ou sur l'arbre.  Les aubes motrices du     preaiïer    anneau du  rotor reçoivent le choc -de la vapeur des  tuyères et travaillent par conséquent à la  façon d'aubes d'action; la vapeur qui les  quitte change de sens en passant par les  conduits de guidage avant de pénétrer dans  les aubes du second anneau du rotor, et ainsi  de suite jusqu'à ce qu'elle ait atteint les  chambres d'échappement 41.

   Suivant- la pres  sion de vapeur employée, le rotor peut com  porter     un    nombre d'anneaux à aubes supé  rieur ou inférieur à trois, le stator étant  établi de façon     correspondante.         Uri avantage considérable (lu mode de  construction décrit réside dans le fait que le  montage et le démontage sont facilités, que  le     i,envei,sement    peut être effectué plus facile  ment que dans le cas des turbines du type  cylindrique, et     qu'un    ajustage précis est rendu  possible avec le minimum de dépense, étant  donné que tout le travail     d'ajustage    est fait  sur, le tour.

   Les aubes du     i-otoi-    et les     :tubes     du stator peuvent être coulées d'une seule  pièce avec les corps de ces organes et être  finies d'une façon appropriée. La construction  est     i#obuste    et la solidité des     sti#uctur#es    annu  laires est telle qu'on peut adopter des pres  sions élevées et atteindre des vitesses de  notation élevées d'une     facon    sûre.  



  Des moyens sont prévus pour drainer  l'eau de condensation de celui des côtés  du moteur qui est inactif à l'instant envi  sagé.  



  Les dimensions externes sont     relativement     faibles pour une production donnée.  



  En accouplant convenablement deux élé  ments (un de ces éléments comprenant     une     des faces d'un rotor et un des flasques     d'riri          stator),    on peut faire passer la vapeur à  travers ces éléments en série. Dans l'exemple  représenté, cette disposition cri série n'est  pas employée, la vapeur vive arrivant simul  tanément sur     chaque    face du rotor, la     vapeur     d'échappement s'échappant simultanément par  les tuyaux d'échappement 42 prévus de chaque  côté du moteur.

Claims (1)

1. REVENDICATION Turbine à vapeur, caractérisée par- un rotor en forme de disque, muni d'anneaux disposés concentriquement sur chacune de ses faces et comportant des aubes formées dans ces anneaux, le stator comportant deux flasques qui pi,ésentent des rainures pour recevoir les anneaux à aubes du rotor et foi-niant à eux deux titre boîte contenant ce dernier, des conduits de guidage à réaction étant foi més dans les parties annulaii#es séparant les rai- mires des flasques du stator,

   la turbine étant établie de façon que la vapeur traverse suc- cessivenient les diverses parties annulaires du rotor et du stator, les largeurs desdits conduits de guidage et des conduits entre les aubes s'élargissant progressivement de l'admission à l'échappement pour pei-metti-e l'expansion (le la vapeur.

   SOUS--REVENDICATIONS 1 Turbine selon la revendication, dans la quelle des tuy ères à vapeur sont dirigées tangentiellement vers l'intérieur à.

   travers la partie péi-ipliéi-ique du statoi#, ces triyères étant réglées par des obturateurs, des col- lecteui-s d'échappunient annulaii,es desquels partent des conduits d'évacuation étant disposés dans la partie centrale du stator.

   Turbine à vapeur suivant la revendication, caractérisée par le fait que le rotor discoïde porte sur chaeune de ses faces plusieurs couronnes d'aubes concentriques, que le stator porte un nombre correspondant de nervures disposées entre les couronnes d'aubes et ti,aversées par les conduits di- i#ecteui#s,

   et que ces derniers conduits sont disposés radialenient par rapport aux ori fices des tuyères à vaperw pour offrir à la vapeur allant desdites tuyères aux chambres d'échappement des trajets sinueux libres, les parties intermédiaires des nervures étant pleines.

   3 Turbine à vapeur suivant la revendication, eai-actérisée par- le fait que les aubes nio- ti-ices sont disposées sous forme de cou- i,onnes concentriques siw les faces externes d'un double disque qui est calé sur l'arbre.

   4 Turbine à vapeur suivant la revendication, caractérisée par le fait que la partie péiï- phérique de la turbine comporte des chambres annulaires desquelles partent des lumières séparées conduisant à une série de tuyères dirigées tangentiellement vers l'iritéi#ieui,. 5 Turbine < r vapeur suivant la revendication et' la sous-revendication 1,

   cai#actérisée par le fait qu'une boite enveloppe les parties des côtés du rotor qui sont situées inté- rieurement aux anneaux internes dudit rotor, cette boîte formant palier pour l'arbre du rotor et s'adaptant dans des ouvertures du stator, avec lequel elle forme des collecteurs d'échappement annulaires desquels partent des conduits d'évacuation.