FR2916224A1 - Caisse d'echappement pour turbine a vapeur et son procede de fabrication - Google Patents

Caisse d'echappement pour turbine a vapeur et son procede de fabrication Download PDF

Info

Publication number
FR2916224A1
FR2916224A1 FR0853155A FR0853155A FR2916224A1 FR 2916224 A1 FR2916224 A1 FR 2916224A1 FR 0853155 A FR0853155 A FR 0853155A FR 0853155 A FR0853155 A FR 0853155A FR 2916224 A1 FR2916224 A1 FR 2916224A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
composite material
exhaust box
turbine
casing
envelope
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR0853155A
Other languages
English (en)
Inventor
Kv Hayagreeva Rao
Prashant Shukla
Adi Narayana Namburi
Chinniah Thiagarajan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of FR2916224A1 publication Critical patent/FR2916224A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/30—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines using exhaust steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49245—Vane type or other rotary, e.g., fan

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

On réalise une caisse d'échappement de turbine qui comprend une enveloppe (150) dimensionnée pour loger au moins en partie une turbine L'enveloppe est faite d'un matériau composite.

Description

B 08-1594FR Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY
Caisse d'échappement pour turbine à vapeur et son procédé de fabrication
Invention de : RAO KV Hayagreeva SHUKLA Prashant NAMBURI Adi Narayana THIAGARAJAN Chinniah nmn Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis Amérique le 17 mai 2007 sous le n 11/804.096 1 Caisse d'échappement pour turbine à vapeur et son procédé de fabrication
La présente invention concerne de manière générale des turbines à vapeur, et plus particulièrement, une caisse d'échappement utilisée avec une 5 turbine à vapeur. Au moins certaines installations génératrices connues comprennent une turbine à vapeur basse pression (LP) couplée à une turbine à vapeur à pression intermédiaire (IP) et/ ou haute pression (HP) pour entraîner un générateur. Dans les turbines basse pression connues, la vapeur consommée 10 est canalisée dans une caisse d'échappement de la turbine basse pression. La caisse d'échappement de la turbine basse pression permet de séparer la vapeur sous vide des conditions atmosphériques tout en fournissant un support aux composants fixes et mobiles de la turbine. Comme on le sait, les composants fixes dirigent généralement la vapeur vers les composants 15 mobiles suivant un angle prédéterminé pour permettre la rotation du rotor et, ainsi, la production d'énergie. Au moins une caisse d'échappement de turbine basse pression connue est faite d'une pluralité de plaques métalliques de forme complexe couplées ensemble pour former un ensemble de coque. L'ensemble de coque est 20 ensuite usiné pour faciliter une interface entre les composants internes et externes utilisés pour la construction de la turbine à vapeur. Les moitiés supérieure et inférieure de la caisse d'échappement sont ensuite couplées ensemble le long d'un joint horizontal pour former la caisse d'échappement. Au moins une caisse d'échappement de turbine basse pression connue 25 est faite uniquement d'acier. Bien que ces caisses puissent être plus solides structurellement que les autres caisses connues, ces caisses d'échappement sont lourdes et peuvent être difficiles à assembler et à déplacer, en raison du poids, et le coût de fabrication et de transport de la caisse d'échappement est également augmenté par comparaison avec d'autres caisses connues. 30 Dans un premier aspect, on réalise une caisse d'échappement à utiliser avec un moteur à turbine. Le procédé comprend la réalisation d'une enveloppe supérieure où l'enveloppe supérieure est faite d'un matériau composite, et le couplage de l'enveloppe supérieure à une enveloppe inférieure de telle sorte qu'une turbine est logée dans la caisse d'échappement, l'enveloppe étant faite d'un matériau composite.
Dans un autre aspect, on réalise une caisse d'échappement pour une turbine. Une caisse d'échappement de turbine est réalisée. La caisse d'échappement comprend une enveloppe dimensionnée pour loger au moins partiellement une turbine. L'enveloppe est faite d'un matériau composite. Dans un autre aspect, on réalise un ensemble de turbine. L'ensemble de turbine comprend une turbine et une caisse d'échappement. La turbine est logée au moins partiellement dans la caisse d'échappement. La caisse d'échappement comprend une enveloppe. L'enveloppe comprend une surface radialement intérieure et une surface radialement extérieure. L'enveloppe est faite d'un matériau composite. La caisse d'échappement comprend en outre une structure de support externe couplée à la surface extérieure de l'enveloppe. La structure de support externe fournit un support structurel à l'enveloppe. La caisse d'échappement comprend en outre une structure de support interne couplée à la surface intérieure de l'enveloppe pour canaliser l'écoulement dans la caisse d'échappement.
La figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'un ensemble de turbine à vapeur ; La figure 2 est une illustration schématique d'un exemple de caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 1; La figure 3 est une vue en perspective d'une moitié supérieure de la caisse d'échappement représentée sur la figure 2 ; La figure 4 est une vue en coupe d'une autre moitié supérieure d'une caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 1 ; La figure 5 est une vue en coupe d'une autre moitié supérieure d'une caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 1 ; La figure 6 est une vue en coupe d'une autre moitié supérieure d'une caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 1 ; La figure 7 est une vue en coupe agrandie d'une partie du matériau 5 composite de renforcement utilisé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement représentée sur la figure 6 ; La figure 8 est une vue en coupe agrandie d'une autre partie du matériau composite de renforcement utilisé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement représentée sur la figure 6 ; 10 La figure 9 est une vue en coupe d'encore une autre moitié supérieure d'une caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 3 ; et La figure 10 est une vue en coupe d'une partie du matériau composite de renforcement placé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement 15 représentée sur la figure 9. La figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'un ensemble de turbine à vapeur 16. Dans l'exemple de mode de réalisation, l'ensemble de turbine à vapeur 16 comprend une section de turbine haute pression (HP) 28, une section de turbine à pression intermédiaire (IP) 30, et une section de 20 turbine basse pression (LP) 32. Dans l'exemple de mode de réalisation, l'ensemble de turbine à vapeur 16 est couplé à un générateur 34 par l'intermédiaire d'un arbre 36. Dans l'exemple de mode de réalisation, l'ensemble de turbine à vapeur 16 est une combinaison de turbines à vapeur haute pression et pression 25 intermédiaire à écoulement opposé. Selon une autre possibilité, l'ensemble de turbine à vapeur 16 peut être utilisé avec toute turbine individuelle, y compris, mais sans y être limité, des turbines basse pression. De plus, la présente invention n'est pas limitée au fait d'être utilisée avec des turbines à vapeur à écoulement opposé, mais peut être plutôt utilisée avec des 30 configurations de turbine à vapeur qui comprennent, mais sans y être limitées, des turbines à vapeur à simple écoulement et à double écoulement.
Au cours du fonctionnement, la vapeur est canalisée dans une entrée de la section de turbine haute pression 28. Une partie de la vapeur de la section de turbine haute pression 28 est canalisée dans une entrée de la section de turbine à pression intermédiaire 30. La température et la pression de la vapeur diminuent lorsque la vapeur se détend dans la section de turbine à pression intermédiaire 30 et est canalisée dans la section de turbine basse pression 32. La figure 2 est une illustration schématique d'un exemple de caisse d'échappement 100 qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur 16. La figure 3 est une vue en perspective d'une moitié supérieure de la caisse d'échappement 100. Dans l'exemple de mode de réalisation, la caisse d'échappement 100 comprend un ensemble de coque supérieur 102 qui est couplé à un ensemble de coque de base inférieur 104. L'ensemble de coque supérieur 102 comprend une première partie coque 106 et une deuxième partie coque 108. Dans un autre mode de réalisation possible, l'ensemble de coque supérieur 102 a une structure unitaire et est formé d'une seule pièce des deux parties coque 106 et 108. L'ensemble de coque de base inférieur 104 comprend une première partie coque de base 110 et une deuxième partie coque de base 112. Dans un autre mode de réalisation, l'ensemble de coque de base inférieur 104 a une structure unitaire et est formé d'une seule pièce des deux parties coque 110 et 112. L'ensemble de coque supérieur 102 s'étend globalement axialement entre une première extrémité 120 et une deuxième extrémité 122, et globalement latéralement entre une paire de côtés opposés 124 et 126. Les extrémités 120 et 122 et les côtés 124 et 126 forment un ensemble de cadre 128. Dans l'exemple de mode de réalisation, l'ensemble de cadre 128 comprend une pluralité d'ouvertures (non représentées) qui sont chacune dimensionnées pour recevoir un dispositif de couplage mécanique (non représenté) afin de faciliter l'assemblage et le démontage de l'ensemble de coque supérieur 102 et de l'ensemble de coque inférieur 104. L'ensemble de coque supérieur 102 comprend également un premier couvercle d'extrémité de forme sensiblement semi-circulaire 132 et un deuxième couvercle d'extrémité de forme sensiblement semicirculaire opposé 134. Plus spécifiquement, les couvercles d'extrémité 132 et 134 sont chacun couplés à l'ensemble de cadre 128 aux extrémités opposées 120 et 122 de l'ensemble de coque supérieur 102. Plus spécifiquement, chaque couvercle 132 et 134 est positionné de façon sensiblement concentrique par rapport à un axe de symétrie qui s'étend axialement entre les couvercles 132 et 134 à travers l'ensemble de coque supérieur 102. L'ensemble de coque supérieur 102 comprend également une ouverture ou entrée de vapeur 138 qui s'étend au travers. Dans l'exemple de mode de réalisation, l'ouverture 138 est alignée de façon sensiblement concentrique par rapport à un axe de symétrie 136. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, la vapeur venant de la section de turbine à pression intermédiaire 30 (représentée sur la figure 1) s'écoule à travers l'ouverture 138 vers la section de turbine basse pression LP (représentée sur la figure 1).
L'ouverture 138 est également alignée de façon sensiblement concentrique par rapport à une nervure centrale 142 qui s'étend entre les couvercles d'extrémité 132 et 134 et le long de l'axe de symétrie 136. Plus spécifiquement, la nervure 142 ne s'étend pas de façon continue axialement entre les couvercles d'extrémité 132 et 134, mais s'étend plutôt depuis chaque couvercle d'extrémité respectif 132 et 134 jusqu'à l'ouverture 138. Une enveloppe 150 s'étend sur la caisse d'échappement 100. Plus spécifiquement, l'enveloppe 150 s'étend axialement entre les première et deuxième extrémités 120 et 122 de la caisse d'échappement, respectivement, et latéralement entre les côtés 124 et 126 de la caisse d'échappement. Une structure de support externe (non représentée) s'étend sur une périphérie extérieure de l'enveloppe 150 et comprend une pluralité de nervures de support latérales courbes 154 et une pluralité de nervures de support axiales 156. La structure de support externe est également couplée à la nervure centrale 142. La nervure 142 est orientée de telle sorte qu'au moins une partie de la nervure 142 s'étend radialement vers l'intérieur depuis l'enveloppe 150 pour fournir un support structural à l'enveloppe 150. Il est à noter que la nervure 142 fournit un support structurel à l'enveloppe 150 tout en gênant moins l'écoulement de la vapeur dans la caisse 100 que les autres nervures utilisées avec les autres caisses d'échappement connues. Dans un mode de réalisation, la nervure 142 ne s'étend que sur environ 76,2 mm (trois pouces) radialement vers l'intérieur depuis l'enveloppe 150.
La structure de support externe fournit un support structural supplémentaire à l'enveloppe 105. Dans l'exemple de mode de réalisation, les nervures de support latérales 154 sont espacées de façon sensiblement égale entre les extrémités 120 et 122 de la caisse, et s'étendent latéralement entre les côtés 124 et 126 de la caisse. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, les nervures adjacentes 154 sont sensiblement parallèles les unes aux autres. En conséquence, le principal support structural fourni à l'enveloppe 150 se fait par l'intermédiaire de supports structuraux montés à l'extérieur. Plus spécifiquement, dans l'exemple de mode de réalisation, les nervures de support axiales 156 sont espacées de façon sensiblement égale entre le premier côté 124 et le deuxième côté 126 de la caisse, et s'étendent sensiblement axialement entre les extrémités 120 et 122 de la caisse. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, les nervures de support 154 et 156 sont couplées ensemble dans un agencement en forme de treillis. Il est à noter que la taille, l'emplacement, le nombre et le type des nervures 154 et 156 peuvent être choisis de façon différente pour faciliter le support structural fourni à la caisse 100, comme décrit. La caisse d'échappement 100 comprend également une pluralité d'orifices d'accès 170. Les orifices d'accès 170, dans l'exemple de mode de réalisation, sont positionnés le long de chaque côté de la nervure centrale 142 pour fournir un accès dans la caisse 100. Plus spécifiquement, les orifices 170 sont positionnés entre les nervures de support 154 et 156 pour permettre à un opérateur d'entrer dans une partie intérieure de la caisse d'échappement 100 sans venir en contact avec les nervures de support 154 et 156, respectivement. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, l'ouverture 138 et chaque orifice d'accès 170 comprennent au moins un anneau de support 172 qui est positionné le long d'un premier côté 162 de la nervure centrale 142. La figure 4 est une vue en coupe d'une autre moitié supérieure de la caisse d'échappement 100, la figure 5 est une vue en coupe d'une autre moitié supérieure de la caisse d'échappement 100, et la figure 6 est une vue en coupe d'encore une autre moitié supérieure de la caisse d'échappement 100. La figure 7 est une vue en coupe agrandie d'une partie du matériau composite de renforcement utilisé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement 100 représentée sur la figure 6, et la figure 8 est une vue en coupe agrandie d'une autre partie du matériau composite de renforcement utilisé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement 100 représentée sur la figure 6. La figure 9 est une vue en coupe d'encore une autre moitié supérieure d'une caisse d'échappement qui peut être utilisée avec l'ensemble de turbine à vapeur représenté sur la figure 3, et la figure 10 est une vue en coupe d'une partie du matériau composite de renforcement placé dans la moitié supérieure de la caisse d'échappement représentée sur la figure 9. Comme représenté sur la figure 4, dans l'exemple de mode de réalisation, l'enveloppe 150 s'étend sur la caisse d'échappement 100. L'enveloppe 150 comprend une surface radialement intérieure 151 et une surface radialement extérieure opposée 153. En outre, l'enveloppe 150 s'étend axialement entre les première et deuxième extrémités 120 et 122 (représentées sur la figure 3) de la caisse d'échappement, respectivement, et latéralement entre les côtés 124 et 126 de la caisse d'échappement (représentés sur la figure 3).
Dans l'exemple de mode de réalisation, l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite. Plus spécifiquement, l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite qui permet une réduction du poids total de l'enveloppe 150 par comparaison avec les enveloppes connues. Spécifiquement, dans l'exemple de mode de réalisation, l'enveloppe 150 est faite d'un composite en fibre de verre. Dans un autre mode de réalisation, le composite est fait d'un autre matériau, par exemple, mais sans y être limité, un matériau composite à phase dispersée à base de fibre de carbone, un matériau composite thermodurci à base de fibre d'aramide, un matériau composite thermoplastique, un matériau composite à phase dispersée thermodurci à base de fibre polymère, et/ou un matériau composite à phase dispersée thermoplastique à base de fibre polymère, et/ou une combinaison de ces matériaux. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, lorsque l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite, chaque ouverture, par exemple, l'ouverture 138, formée dans l'enveloppe 150 peut nécessiter un support structurel local et un renforcement supplémentaires. Le support structurel pour l'ouverture 138 peut être un anneau de support qui est positionné le long de la périphérie de l'ouverture. Selon une autre possibilité, le support structurel pour l'ouverture 138 peut être tout support qui permet à l'enveloppe 150 de fonctionner comme décrit ici. Le support structurel permet d'éviter un flambage local de l'enveloppe 150 autour de l'ouverture 138. Dans l'exemple de mode de réalisation illustré sur la figure 4, l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite ayant une épaisseur T1 qui est à peu près deux fois l'épaisseur d'une enveloppe en acier standard. Par exemple, l'épaisseur T1 peut être comprise entre environ 12,7 et 101,6 mm (0,5 et 4 pouces). De plus, dans l'exemple de mode de réalisation, l'enveloppe 150 peut également comprendre une doublure en tôle (non représentée) couplée à et s'étendant sur au moins une partie de la surface radialement intérieure 151. Dans l'exemple de mode de réalisation, la doublure en tôle est en acier et une fois installée, elle permet d'éviter l'absorption d'eau et la dégradation du matériau composite 157 utilisé pour fabriquer l'enveloppe 150. Comme représenté sur la figure 5, l'enveloppe 150 comprend une peau radialement extérieure 158 et une peau radialement intérieure 160 qui s'étendent chacune sur un matériau composite 157 de telle sorte que le matériau composite 157 est essentiellement pris en sandwich entre les peaux 158 et 160. Dans un mode de réalisation, le matériau composite est un matériau mousse 164. Les peaux 158 et 160 peuvent être faites de tout matériau approprié, par exemple, mais sans y être limité, acier, aluminium, stratifiés préimprégnés à base de fibre de carbone, acier et aluminium hybrides, titane, polymère haute performance, et feuilles recouvertes de céramique, qui permet de protéger le matériau mousse 164 contre une dégradation et qui apporte une résistance structurale à l'enveloppe 150. Dans l'exemple de mode de réalisation, le matériau mousse 164 est au moins un matériau, mais sans y être limité, parmi l'aluminium, polymère, matériau alvéolaire à base de papier, matériau alvéolaire extrudé, mousse macropolymère, mousse micro-polymère, mousse polymère nano-cellulaire, thermoplastique à parois multiples, et/ou une combinaison de ces matériaux. Le matériau mousse 164 est plus léger que les autres matériaux connus comme l'acier. Par exemple, le matériau mousse 164 peut être une mousse polymère ultrabasse densité qui est inférieure à environ 40 kg/m3, alors que l'acier peut avoir un poids d'environ 1000 kg/m3. A ce titre, le système composite de matériau mousse 164 présente un avantage de poids d'environ 40 à 60% par rapport à l'acier. Comme représenté sur la figure 6, l'enveloppe 150 comprend non seulement les peaux 158 et 160, mais comprend également un matériau composite de renforcement 166 qui s'étend entre elles. Le matériau composite 166 peut être tout matériau approprié, par exemple, mais sans y être limité, acier, aluminium, carbone, verre, aramide, stratifiés préimprégnés à base de fibre polymère thermodurcis ou thermoplastiques, acier et aluminium hybrides, titane, polymère haute performance, feuilles recouvertes de céramique, et/ ou toute combinaison de ceux-ci. Une pluralité de bandes de renforcement 168 sont espacées de façon sensiblement uniforme dans tout le matériau 166 afin d'augmenter la rigidité en flexion de l'enveloppe 150. Les bandes de renforcement 168 peuvent être faites de tout matériau approprié, par exemple, mais sans y être limité, acier, aluminium, stratifiés préimprégnés à base de fibre de carbone, acier et aluminium hybrides, titane, polymère haute performance, feuilles recouvertes de céramique, et/ou toute combinaison de ceux-ci. Les bandes de renforcement 168 sont d'au moins un type, mais sans y être limité, parmi un renforcement ondulé 174 (représenté sur la figure 6), un renforcement à double paroi 176 (représenté sur la figure 7), et/ ou un renforcement à triple paroi 178 (représenté sur la figure 8). Dans l'exemple de mode de réalisation, lorsque l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite, l'enveloppe 150 peut comprendre une peau intégrante (non représentée). Dans un mode de réalisation, la peau intégrante peut comprendre un matériau collé qui s'étend sur au moins une de ses surfaces de sorte que la peau 158, la peau 160 et un renforcement sont fabriqués séparément et collés ensuite ensemble par des adhésifs. Le renforcement peut être fait d'un tissu de fibre et/ou d'un tissu tissé. Selon une autre possibilité, le renforcement est fait d'un matériau approprié qui permet à l'enveloppe 150 de fonctionner comme décrit ici. Lorsque les peaux 158 et 160 et le renforcement sont collés ensemble, ils se chevauchent chacun sur une longueur suffisante.
Comme représenté sur la figure 9, l'enveloppe 150 comprend les peaux 158 et 160 et au moins un matériau composite de renforcement 180 qui s'étend entre elles. En outre, l'enveloppe 150 comprend une peau de séparation 182 qui s'étend entre les peaux 158 et 160 de sorte que le matériau composite de renforcement 180 est divisé en une partie radialement extérieure 184 et une partie radialement intérieure 186. Chacune des parties radialement extérieure et radialement intérieure 184 et 186 comprend une pluralité de bandes de renforcement 188 et 190, respectivement. Dans l'exemple de mode de réalisation, les bandes 188 et 190 sont espacées de façon sensiblement uniforme dans les parties radialement extérieure et radialement intérieure 184 et 186 pour pouvoir augmenter la rigidité en flexion de l'enveloppe 150. Selon une autre possibilité, les bandes de renforcement 188 et 190 sont espacées de façon non uniforme dans les parties 184 et 186. Dans l'exemple de mode de réalisation, les bandes de renforcement 188 et 190 sont ondulées. Selon une autre possibilité, chaque bande de renforcement 188 et 190 peut être un renforcement à double paroi 192 (représenté sur la figure 10), et/ou un renforcement à triple paroi (non représenté). Selon une autre possibilité, les parties 184 et 186 peuvent comprendre d'autres types de renforcements. En outre, dans l'exemple de mode de réalisation, les bandes de renforcement 188 et 190 sont en quinconce dans les parties extérieure et intérieure 184 et 186 de telle sorte que les bords respectifs 194 et 196 de chaque bande sont alignés de façon non linéaire les uns par rapport aux autres. Selon une autre possibilité, les bandes de renforcement 188 et 190 peuvent être positionnées en toute position relative qui permet à l'enveloppe 150 de fonctionner comme décrit ici, par exemple, mais sans y être limité, positionnées de telle sorte que les bords respectifs 194 et 196 de chaque bande de renforcement 188 et 190 sont alignés de façon sensiblement colinéaire les uns par rapport aux autres. Lors de l'assemblage, dans l'exemple de mode de réalisation, l'enveloppe 150 est faite par un procédé de moulage par transfert de résine. Le procédé de moulage par transfert de résine comprend la mise en place d'un matériau de renforcement dans un moule. Une résine est transférée dans le moule par une entrée de sorte que la résine est transférée au matériau de renforcement. Lors du procédé de moulage par transfert de résine, une sortie permet au moule d'être complètement rempli pour former l'enveloppe 150 et d'évacuer toutes les matières volatiles émises au cours de l'opération. En outre, la résine est injectée sous une pression qui est supérieure à la pression atmosphérique. Selon une autre possibilité, la résine est injectée sous vide. Dans un autre mode de réalisation, l'enveloppe 150 est fabriquée en utilisant au moins un procédé, mais sans s'y limiter, parmi un procédé de superposition manuel modulaire, un procédé de moulage par compression, un procédé d'injection de résine, un procédé de moulage par transfert de résine, un procédé de moulage sous vide, et/ou un procédé en autoclave, ou une combinaison de ceux-ci. Une résine thermoplastique sous la forme d'un film, d'une poudre, et/ ou de fibres mélangées avec le renforcement peut être formée en tant que préforme et peut être consolidée sous forme d'une pièce solide par l'application de forces thermiques, mécaniques, électriques et/ou magnétiques.
De plus, un procédé de renforcement sous vide ou sous pression peut être également utilisé lors de la fabrication. Lorsqu'on utilise un procédé de renforcement sous vide ou sous pression, l'enveloppe 150 peut être également collée.
Selon une autre possibilité, un procédé en autoclave de fabrication de composite peut être utilisé pour fabriquer l'enveloppe 150 et/ou des composants de celle-ci. Le procédé en autoclave peut être utilisé sous une forme modifiée pour qu'une mousse sacrificielle puisse également être utilisée pour fabriquer l'enveloppe 150.
Une fois que l'enveloppe 150 est faite d'un matériau composite, les parties coque 106 et 108 peuvent être couplées ensemble au moyen d'une pluralité de procédés appropriés. Par exemple, les parties coque 106 et 108 peuvent être couplées ensemble en utilisant au moins un moyen parmi des boulons, des assemblages à languette et rainure, et/ou une combinaison de ceux-ci. En outre, les parties coque 106 et 108 peuvent être couplées ensemble en utilisant un procédé ou un matériel de couplage connu qui permet à l'enveloppe 150 de fonctionner comme décrit ici, comprenant, mais sans y être limité, l'application d'adhésif in situ en utilisant un matériau d'étanchéité .
Lors de l'utilisation, la turbine à vapeur basse pression (LP) est couplée à la turbine à vapeur à pression intermédiaire (IP) et/ou haute pression (HP) pour entraîner le générateur. Dans les turbines basse pression connues, la vapeur consommée est canalisée dans la caisse d'échappement de la turbine basse pression. La caisse d'échappement de la turbine basse pression permet de séparer la vapeur sous vide des conditions atmosphériques tout en apportant un support aux composants fixes et mobiles de la turbine. Les composants fixes dirigent généralement la vapeur vers les composants mobiles suivant un angle prédéterminé pour permettre la rotation du rotor et, ainsi, la production d'énergie.
Au moins une caisse d'échappement de turbine basse pression connue est faite uniquement d'acier. La caisse d'échappement décrite ci-dessus est faite d'un matériau composite. Une caisse d'échappement en matériau composite est plus légère qu'une caisse faite uniquement d'acier. Ainsi, une caisse d'échappement plus légère réduit les coûts de fabrication tout en ayant une structure solide. Des exemples de modes de réalisation de caisses d'échappement sont décrits en détail ci-dessus. Les caisses d'échappement et les composants associés ne sont pas limités aux modes de réalisation spécifiques décrits, mais les composants de chaque caisse d'échappement peuvent être utilisés indépendamment et séparément des autres composants décrits ici. Chaque composant de caisse d'échappement peut être également utilisé en combinaison avec d'autres caisses d'échappement. Alors que l'invention a été décrite en termes de divers modes de réalisation spécifiques, les spécialistes de la technique comprendront que l'invention peut être mise en pratique avec des modifications dans le cadre des revendications.
LISTE DES PIECES 16 Ensemble de turbine à vapeur 28 Section de turbine haute pression (HP) 30 Section de turbine à pression intermédiaire (IP) 32 Section de turbine basse pression (LP) 34 Générateur 36 Arbre 100 Caisse d'échappement 102 Ensemble de coque supérieur 104 Ensemble de coque debase inférieur 106 Première partie coque 108 Deuxième partie coque 110 Première partie coque de base 112 Deuxième partie coque de base 120 Première extrémité de caisse 122 Deuxième extrémité de caisse 124 Premier côté de caisse 126 Deuxième côté de caisse 128 Ensemble de cadre 132 Couvercle d'extrémité 134 Couvercle d'extrémité 136 Axe de symétrie 138 Ouverture ou entrée de vapeur 142 Nervure centrale 150 Enveloppe 151 Surface radialement intérieure 153 Surface radialement extérieure 154 Nervure de support latérale courbe 156 Nervures de support axiales 157 Matériau composite 158 Peau radialement extérieure 160 Peau radialement intérieure 162 Premier côté 164 Système composite de matériau mousse 166 Matériau composite 168 Bande de renforcement 170 Orifices d'accès 172 Anneau de support 174 Renforcement ondulé 176 Renforcement à double paroi 178 Renforcement à triple paroi 180 Matériau composite de renforcement 182 Peau de séparation 184 Partie radialement extérieure 186 Partie radialement intérieure 188 Bande de renforcement 190 Bande de renforcement 192 Renforcement à double paroi 194 Bord respectif 196 Bord respectif5

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Caisse d'échappement (100) de turbine comprenant : une enveloppe (150) dimensionnée pour loger au moins partiellement une turbine (32), ladite enveloppe étant faite d'un matériau composite (157).
2. Ensemble de turbine (16) comprenant : une turbine (32) ; et une caisse d'échappement (100) de sorte que ladite turbine est logée au moins partiellement dans ladite caisse d'échappement, ladite caisse d'échappement comprenant : une enveloppe (150)) comprenant une surface radialement intérieure (151) et une surface radialement extérieure (153), ladite enveloppe étant faite d'un matériau composite (157) ; une structure de support externe (154, 156) couplée à la surface extérieure de ladite enveloppe, ladite structure de support externe fournissant un support structurel à ladite enveloppe ; et une structure de support interne (142) couplée à la surface intérieure de ladite enveloppe pour canaliser l'écoulement dans ladite caisse d'échappement.
3. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ledit 25 matériau composite (157) comprend un composite en fibre de verre, et ladite enveloppe (150) est faite par un procédé de moulage par transfert de résine.
4. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ledit matériau composite (157) comprend au moins un matériau parmi un 30 matériau composite à phase dispersée à base de fibre de carbone, un matériau composite à base de fibre d'aramide, fibre de verre, un matériau composite thermodurci, un matériau composite thermoplastique, unmatériau composite à phase dispersée thermodurci à base de fibre polymère, et un matériau composite à phase dispersée thermoplastique à base de fibre polymère.
5. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ladite enveloppe (150) est fabriquée en utilisant au moins un procédé parmi un procédé de superposition manuel modulaire, un procédé de moulage par compression, un procédé d'injection de résine, un procédé de moulage par transfert de résine, un procédé de moulage sous vide, et un procédé en autoclave.
6. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ladite caisse d'échappement (100) comprend en outre une doublure en tôle d'acier couplée à une partie de ladite surface intérieure (151) de caisse d'échappement qui permet d'éviter la dégradation de ladite enveloppe (150).
7. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ladite enveloppe (150) est faite d'une partie centrale en mousse, d'une peau intérieure (160) couplée à ladite surface radialement intérieure (151) de ladite partie centrale en mousse, et d'une peau extérieure opposée (158) couplée à ladite surface radialement extérieure (153) de ladite partie centrale en mousse.
8. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 7, dans lequel lesdites 25 peaux intérieure et extérieure (160, 158) comprennent chacune un composite polymère à fibre de verre.
9. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 2, dans lequel ladite caisse d'échappement (100) comprend une peau extérieure couplée à une 30 surface radialement extérieure (153) de l'enveloppe (150), une peau intérieure couplée à une surface radialement intérieure (151) de l'enveloppe, et un matériau composite (157) pris en sandwich entre lesdites peaux.
10. Ensemble de turbine (16) selon la revendication 9, dans lequel ledit matériau composite (157) comprend une pluralité de bandes de renforcement (188, 190).5
FR0853155A 2007-05-17 2008-05-15 Caisse d'echappement pour turbine a vapeur et son procede de fabrication Withdrawn FR2916224A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/804,096 US7785068B2 (en) 2007-05-17 2007-05-17 Steam turbine exhaust hood and method of fabricating the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2916224A1 true FR2916224A1 (fr) 2008-11-21

Family

ID=39868951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0853155A Withdrawn FR2916224A1 (fr) 2007-05-17 2008-05-15 Caisse d'echappement pour turbine a vapeur et son procede de fabrication

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7785068B2 (fr)
JP (1) JP2008286200A (fr)
DE (1) DE102008002847A1 (fr)
FR (1) FR2916224A1 (fr)
RU (1) RU2008119353A (fr)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4991600B2 (ja) * 2008-02-29 2012-08-01 株式会社東芝 蒸気タービン
US8221054B2 (en) * 2009-05-28 2012-07-17 General Electric Company Corrugated hood for low pressure steam turbine
US8221053B2 (en) * 2009-05-28 2012-07-17 General Electric Company Shaped and stiffened lower exhaust hood sidewalls
EP2551472A1 (fr) * 2011-07-29 2013-01-30 Siemens Aktiengesellschaft Boîtier pour une turbomachine
DE102011108957B4 (de) * 2011-07-29 2013-07-04 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen, Reparieren und/oder Austauschen eines Gehäuses, insbesondere eines Triebwerkgehäuses, sowie ein entsprechendes Gehäuse
EP2570620A1 (fr) * 2011-09-15 2013-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Isolation thermique pour carter de turbine
US20140037439A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 General Electric Company Turbomachine exhaust diffuser
US8961724B2 (en) * 2013-01-09 2015-02-24 GM Global Technology Operations LLC Structural composite panel with metallic foam core
SG11201506968QA (en) 2013-03-15 2015-10-29 Halton Group Ltd Oy Water spray fume cleansing with demand-based operation
WO2014210409A1 (fr) 2013-06-28 2014-12-31 Exxonmobil Upstream Research Company Systèmes et procédés d'utilisation de détendeurs à flux axial
JP6033476B2 (ja) * 2013-06-28 2016-11-30 三菱重工コンプレッサ株式会社 軸流式エキスパンダ
EP2832959A1 (fr) * 2013-08-01 2015-02-04 Siemens Aktiengesellschaft Boîtier, notamment boîtier extérieur pour une turbine à vapeur à basse pression
FR3016187B1 (fr) * 2014-01-09 2016-01-01 Snecma Protection contre le feu d'un carter de soufflante en materiau composite
US9617873B2 (en) * 2014-09-15 2017-04-11 Siemens Energy, Inc. Turbine exhaust cylinder / turbine exhaust manifold bolted stiffening ribs
US9896970B2 (en) 2014-11-14 2018-02-20 General Electric Company Method and system for sealing an annulus
DE102018102697A1 (de) * 2018-02-07 2019-08-08 Man Energy Solutions Se Verschalung eines Turboladers und Turbolader

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149470A (en) 1962-08-29 1964-09-22 Gen Electric Low pressure turbine exhaust hood
US3520634A (en) 1966-12-02 1970-07-14 Bbc Brown Boveri & Cie Exhaust steam housing for low pressure steam turbines
US3630635A (en) 1970-09-10 1971-12-28 Gen Electric Turbine casing with raised horizontal joint
CH570543A5 (fr) * 1974-04-02 1975-12-15 Bbc Brown Boveri & Cie
US4102598A (en) * 1975-11-11 1978-07-25 Westinghouse Electric Corp. Single case low pressure turbine
JPS5566605A (en) 1978-11-14 1980-05-20 Toshiba Corp Exhaust casing for steam turbine
JPH061042B2 (ja) * 1984-02-29 1994-01-05 株式会社日立製作所 タ−ビンケ−シングのケ−ジ型保温装置
JPH0629523B2 (ja) * 1985-04-23 1994-04-20 日産自動車株式会社 タ−ビンハウジング
CA2042218A1 (fr) * 1990-07-20 1992-01-21 Jan C. Schilling Pale composite a profil aerodynamique a resistance au cisaillement amelioree
JPH05256104A (ja) * 1992-03-13 1993-10-05 Nissan Motor Co Ltd タービンハウジング
DE59207955D1 (de) 1992-06-20 1997-03-06 Asea Brown Boveri Aussengehäuse einer Niederdruck Dampfteilturbine
WO1999023359A1 (fr) * 1997-11-03 1999-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Carter de turbine et son procede de production
US6419448B1 (en) * 2000-03-20 2002-07-16 Jerzy A. Owczarek Flow by-pass system for use in steam turbine exhaust hoods
US6837673B2 (en) * 2002-01-25 2005-01-04 Hitachi, Ltd. Turbine-unit disassembling method and turbine unit
JP2004211628A (ja) * 2003-01-07 2004-07-29 Toshiba Corp 発電プラント機器の補修方法および補修用繊維強化シート
US6971842B2 (en) 2003-09-22 2005-12-06 General Electric Company Low pressure steam turbine exhaust hood
JP4542857B2 (ja) * 2004-09-22 2010-09-15 財団法人ファインセラミックスセンター 耐酸化性ユニット及び耐酸化性を付与する方法
US20070081892A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 General Electric Company Steam turbine exhaust diffuser

Also Published As

Publication number Publication date
US20080286099A1 (en) 2008-11-20
DE102008002847A1 (de) 2008-11-20
US7785068B2 (en) 2010-08-31
JP2008286200A (ja) 2008-11-27
RU2008119353A (ru) 2009-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2916224A1 (fr) Caisse d'echappement pour turbine a vapeur et son procede de fabrication
EP1492979B1 (fr) Reservoir pour fluide sous pression, notamment reservoir pour gaz comprime destine a un vehicule automobile
FR3081261A1 (fr) Batterie et vehicule equipe d'une telle batterie
FR2602739A1 (fr) Pale en materiaux composites, a structure bilongeron et bicaisson, et a revetement stratifies a sandwich de nid d'abeilles, et son procede de fabrication
WO2011131908A1 (fr) Dispositif de fabrication d'un carter en materiau composite et procede de fabrication mettant en œuvre un tel dispositif
FR2905669A1 (fr) Encadrement pour pare-brise et procede de fabrication d'un encadrement pour pare-brise
EP3027481B1 (fr) Structure en matériaux composites pour châssis de wagon
WO2010122053A1 (fr) Carter intermediaire de turbomachine d'aeronef comprenant des bras structuraux de raccord a fonctions mecanique et aerodynamique dissociees
FR2991625A1 (fr) Procede de fabrication de panneaux cellulaires, destines notamment au domaine de l'aeronautique
CA2781444A1 (fr) Cadre avant pour une structure d'inverseur de poussee a grilles de deviation
EP3898157B1 (fr) Preforme avec un renfort fibreux tisse en une seule piece pour plateforme inter aube
EP2845707A1 (fr) Maintien provisoire de feuillard sur moule RTM par microsoudures
FR2989402A1 (fr) Banche de coffrage comportant un module de rigidification monobloc en materiau composite
FR3014401A1 (fr) Tablier avant par assemblage de pieces composites
EP3670387A1 (fr) Procede de fabrication d'une citerne en materiaux composites pour le transport de produits liquides et citerne associee
EP3665380B1 (fr) Grille d'inverseur de poussée pour nacelle d'aéronef
EP4132760A1 (fr) Moule pour la fabrication d'un carter de soufflante de turbomachine en materiau composite
CA2882726A1 (fr) Cadre avant pour une structure d'inverseur de poussee a grilles de deviation
FR2991765A1 (fr) Element structurel de protection pour un vehicule, vehicule comprenant un tel element, et procede de realisation
EP4253032B1 (fr) Panneau sandwich a alveoles contenant de la poudre de nitrure de bore et procede de fabrication dudit panneau
FR2975972A1 (fr) Structure d'entree d'air de nacelle de turboreacteur
EP4098860A1 (fr) Lame pour inverseur de poussee et un procede de fabrication d'une telle lame
WO2024002902A1 (fr) Réservoirs composites à coque tressée et procédés de fabrication correspondants
BE1006836A7 (fr) Recipient d'emballage.
FR2612829A1 (fr) Conteneur comportant au moins une couche de polyester arme de fibres, et son procede de fabrication

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20140131