FR2853929A1 - Turbine a vapeur comportant un corps haute pression a un seul etage d'ailettes - Google Patents

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Abstract

La turbine à vapeur 1 selon l'invention, comporte un corps haute pression 2 et un corps basse pression, un réducteur de vitesses 4 et un alternateur, elle est caractérisée en ce que le corps haute pression 2 comporte un seul étage d'ailettes 20. Cet étage assure la même fonction que le corps haute pression multi-étages avec une conception d'ailettes différente de celle des turbines multi-étagées. Le rapport de pression entre l'entrée et la sortie peut être par exemple de 3 à 20

Description

La présente invention concerne les turbines à vapeur et plus
particulièrement les turbines comprenant un corps haute pression et un corps basse pression.
Le corps haute pression comporte un rotor de cinq à dix étages environ avec autant de rangées d'ailettes fixes et d'ailettes mobiles.
Ce type de corps haute pression est complexe à réaliser et à monter, donc son prix est important.
L'objet de l'invention est de proposer un corps haute pression à la fois simple à réaliser et à monter tout en ayant un coût faible.
La turbine à vapeur selon l'invention, comporte un corps haute pression et un corps basse pression, un réducteur de vitesses et un alternateur, elle est caractérisée en ce que le corps haute pression comporte un seul étage d'ailettes. Ce corps haute pression à un seul étage assure la même fonction que le corps haute pression multi étages 15 avec une conception d'ailettes différente de celle des turbines multi étagées. Le rapport de pression entre l'entrée et la sortie peut être par
exemple de 3 à 20.
Selon une caractéristique particulière, les ailettes fixes ont un profil comportant des canaux à forme convergente puis divergente de 20 l'entrée vers la sortie. Ce profil des ailettes fixes, aussi appelées distributeurs, est calculé de façon connue à partir de la théorie sur les écoulements supersoniques. Les ailettes mobiles ont un profil tel qu'il limite les décollements et les pertes le long des canaux, ce profil est déterminé par des calculs complexes en trois dimensions et utilisant les 25 équations de l'aérodynamique.
Selon une caractéristique particulière, le corps haute pression comporte une tuyère de forme convergent divergent. Cette forme est caractéristique des écoulements super soniques puisque les équations de l'aérodynamique appliquées aux écoulements supersoniques 30 montrent la nécessité d'avoir des canaux dont la section évolue en convergeant puis en divergeant.
Selon une caractéristique complémentaire, la tuyère est monobloc. Sa réalisation est donc plus aisée et moins coûteuse.
Selon une autre caractéristique, le corps haute pression comporte une roue mobile solidaire d'un arbre et supportant les aubes, 5 l'ensemble étant monobloc. C'est à dire que les ailettes sont usinées dans la même pièce que l'arbre. La réalisation d'une seule pièce de cet ensemble simplifie à la fois sa réalisation et son montage.
Selon une caractéristique complémentaire, l'arbre est couplé avec un réducteur de vitesse. Le réducteur de vitesse a trois axes, deux 10 axes grande vitesse pour chacun des corps haute et basse pression et un axe basse vitesse pour l'alternateur. L'arbre du corps haute pression est relié à un des axes du réducteur.
Selon une caractéristique particulière, l'arbre est directement relié au réducteur. Habituellement l'accouplement entre l'arbre et le 15 réducteur est assuré par un composant intermédiaire, ici l'arbre est directement couplé au réducteur. On gagne ainsi une pièce, ce qui permet une simplification et une diminution du coût de l'ensemble.
Selon une autre caractéristique, le corps haute pression comporte une seule soupape de réglage de vapeur, d'o une simplification du 20 dispositif.
Selon une autre caractéristique, le corps haute pression comporte un palier indépendant. Ce palier indépendant placé dans le corps de la turbine à proximité du réducteur.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 25 va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale d'une turbine de l'état de la technique, - la figure 2 est une vue générale d'une turbine selon l'invention, - la figure 3 est une vue partielle en coupe du corps haute pression selon l'invention.
La turbine 1 de l'état de la technique comme on le voit à la figure 1 comprend deux corps, un corps haute pression 2, un corps basse 5 pression 3, un réducteur 4 et un alternateur 5. La vapeur entre par un bloc d'admission comprenant une vanne d'arrêt 6 et quatre soupapes de réglage 7. Dans ce cas, le corps 2 est relié au réducteur 4 par un accouplement flexible.
La turbine 1 selon l'invention comporte les mêmes éléments que 10 l'état de la technique à l'exception du corps haute pression 2 dont la taille est fortement réduite (cf. figure 2).
Quand on regarde en détail le corps haute pression 2 sur la figure 3, on voit l'étage d'ailettes 20 unique sur l'arbre 21. Cet arbre 21 est maintenu par un palier 210 disposé du coté du réducteur 4 et relié 15 directement à l'arbre 40 du réducteur 4.
La vapeur entre dans le corps haute pression 2 par une volute d'admission 22 qui dirige la vapeur sur l'ailette 20 et ressort par un diffuseur 23 qui diverge de l'entrée vers la sortie et permet de diminuer la vitesse de sortie de la vapeur.
La forme en spirale de la volute d'admission 22 permet de générer à l'entrée du distributeur supersonique un écoulement homogène quelque soit l'azimut.
La tuyère supersonique peut être multi-canaux. La vapeur peut alors entrer dans le corps par une multitude d'ouvertures.
Le réglage du débit de vapeur est effectué par une soupape de réglage 8.
Le débit de vapeur peut être arrêté par une vanne d'arrêt 9.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Turbine à vapeur (1) comportant un corps haute pression (2) et un corps basse pression (3), un réducteur de vitesses (4) et un alternateur (5), caractérisée en ce que le corps haute pression (2) comporte un seul étage d'ailettes (20).
2. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ailettes fixes ont un profil comportant des canaux à forme convergente puis divergente de l'entrée vers la sortie.
3. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce 10 que le corps haute pression (2) comporte une tuyère de forme convergent divergent.
4. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tuyère est monobloc
5. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en 15 ce que la tuyère est multi-canaux.
6. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps haute pression (2) comporte une roue mobile solidaire d'un arbre (21) et supportant les ailettes (20), l'ensemble étant monobloc.
7. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'arbre (21) est couplé avec un réducteur de vitesse (4).
8. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'arbre (21) est directement relié au réducteur (4).
9. Turbine à vapeur (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce 25 que le corps haute pression (2) comporte une seule soupape de réglage de vapeur (8).
10. Turbine à vapeur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps haute pression comporte un palier indépendant (210).
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