CH616987A5 - Axial turbine rotor - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un rotor de turbine axiale. L'augmentation de puissance des installations centrales de production d'énergie électrique conduit à supporter de plus grandes sollicitations, notamment en flexion dans les aubes mobiles. The invention relates to an axial turbine rotor. The increase in power of central electrical energy production installations leads to withstand greater stresses, in particular in bending in the moving blades.
La disposition connue consistant à utiliser des aubes «à chapeau», c'est-à-dire possédant un élément de bandage extérieur monobloc avec chaque ailette, et à serrer tangentiellement ces chapeaux les uns contre les autres, permet déjà d'exposer les aubes à de fortes sollicitations. The known arrangement of using “hat” blades, that is to say having a one-piece external bandage element with each fin, and tangentially tightening these caps against one another, already makes it possible to expose the blades. to heavy loads.
Toutefois, une telle disposition ne s'est par révélée entièrement satisfaisante et on a observé des ruptures d'aubes provenant du manque d'un bon appui des «chapeaux» les uns contre les autres aux régimes entraînant de grandes contraintes. C'est particulièrement le cas du premier étage des turbines à vapeur lorsqu'il fonctionne en injection partielle. However, such an arrangement has not been found to be entirely satisfactory and breakage of blades has been observed due to the lack of good support of the "caps" against each other at regimes causing great stresses. This is particularly the case with the first stage of steam turbines when it operates in partial injection.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet un rotor de turbine axiale comportant une série d'aubes, caractérisé en ce que les aubes sont reliées les unes aux autres, à leur extrémité supérieure, par une couronne continue, comportant des moyens lui donnant une élasticité circonférentielle. The object of the present invention is to overcome this drawback and relates to an axial turbine rotor comprising a series of blades, characterized in that the blades are connected to each other, at their upper end, by a continuous ring, comprising means giving it a circumferential elasticity.
Selon une réalisation de l'invention, lesdits moyens comprennent des ouvertures ménagées dans ladite couronne. According to an embodiment of the invention, said means comprise openings formed in said crown.
Avantageusement, lesdites ouvertures comportent des rainures axiales, situées dans la partie médiane de la couronne et des rainures obliques partant des deux bords de la couronne, les rainures axiales étant alternées avec les rainures obliques. Advantageously, said openings comprise axial grooves, located in the middle part of the crown and oblique grooves starting from the two edges of the crown, the axial grooves being alternated with the oblique grooves.
Selon une autre réalisation de l'invention, les aubes sont reliées à leur base par une couronne circulaire inférieure. Avantageusement, ladite couronne inférieure comporte sur sa surface interne des moyens de fixation sur une roue de turbine. According to another embodiment of the invention, the blades are connected to their base by a lower circular ring. Advantageously, said lower ring comprises on its internal surface means for fixing to a turbine wheel.
Selon une réalisation, lesdits moyens de fixation comportent un profil hélicoïdal de section quelconque permettant le vissage de l'ensemble sur la roue pourvue d'un profil complémentaire. According to one embodiment, said fixing means comprise a helical profile of any section allowing the assembly of the assembly on the wheel provided with a complementary profile.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication 5 d'un rotor de turbine axiale, caractérisé en ce qu'on usine individuellement les aubes avec leur portion respective de couronne supérieure et en ce qu'on assemble ensuite les aubes par soudure des différentes portions de couronne entre elles. The subject of the invention is also a method of manufacturing an axial turbine rotor, characterized in that the blades are individually machined with their respective upper crown portion and that the blades are then assembled by welding the different crown portions between them.
Selon un autre procédé de fabrication, l'ensemble des aubes, i„ de la couronne supérieure et de la couronne inférieure est usiné à partir d'une matière première sous forme d'une couronne massive. According to another manufacturing process, all of the vanes i i of the upper crown and the lower crown are machined from a raw material in the form of a solid crown.
La liaison continue du sommet des aubes au moyen d'une couronne ininterrompue mais possédant une certaine élasticité 15 circonférentielle, nécessaire pour absorber les écarts de dilatation entre la roue de la turbine et les aubages, permet de s'affranchir des difficultés rencontrées jusqu'à présent. The continuous connection of the top of the blades by means of an uninterrupted crown but having a certain circumferential elasticity, necessary to absorb the differences in expansion between the turbine wheel and the blades, makes it possible to overcome the difficulties encountered until present.
L'invention sera mieux comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en se référant au dessin annexé dans 20 lequel: The invention will be better understood from the following description, given by way of example and with reference to the appended drawing in which:
La figure 1 montre, en vue de dessus, développée sur un plan, une portion d'une couronne supérieure de liaison des aubes selon l'invention. Figure 1 shows, in top view, developed on a plane, a portion of an upper crown for connecting the blades according to the invention.
Les figures 2 et 3 montrent un exemple de montage des 25 aubes sur la roue de la turbine. Figures 2 and 3 show an example of mounting the blades on the turbine wheel.
Les figures 4 et 5 montrent un autre exemple de montage des aubes sur la roue de la turbine. Figures 4 and 5 show another example of mounting the blades on the turbine wheel.
Les figures 7,8 et 9 montrent d'autres exemples de montage des aubes. Figures 7,8 and 9 show other examples of mounting the blades.
30 La figure 1 montre une portion d'une couronne supérieure 1 de liaison des aubes 2. Cette couronne est entièrement continue sans interruption. Cependant, pour donner à cette couronne une certaine élasticité tangentielle dans le sens de la circonférence, cette couronne est percée d'ouvertures 3 axiales situées dans la 35 partie médiane de la couronne et également d'encoches 4 obliques partant des bords de la couronne 1 et pénétrant à l'intérieur de la couronne. Comme le montre la figure 1, les ouvertures axiales 3 sont alternées avec les encoches obliques 4. Cette disposition avec encoche et ouvertures permet d'absorber les 40 différences de dilatation citées plus haut. Grâce à cette disposition alternée des ouvertures, une aube est individuellement soumise, en cas de compression de la couronne à une force Ft centrale et à des forces F2 et F'2 latérales qui exploitent la déformabilité du profil de l'aube en tendant à l'aplatir. D'autres 45 moyens permettant d'assurer cette élasticité pourraient être envisagés et notamment d'autres dispositions d'encoches. Cette couronne est absolument solidaire des aubes 2 et peut être réalisée de plusieurs manières. On peut par exemple partir d'une pièce massive annulaire et usiner directement la couronne 501 et les aubes 2 dans cette pièce, les aubes étant laissées libres, séparées les unes des autres à leur base, portant chacune leur pied de fixation sur la roue de la turbine ou bien être reliées par une couronne inférieure 5 comme on le voit sur les figures 2,3 par exemple, cette couronne comportant des organes de fixation 55 6. L'ensemble est alors usiné à partir de cette pièce massive annulaire. On peut aussi usiner les aubes individuellement à partir d'un bloc dans lequel on usine l'aube et également une portion de couronne supérieure 1 et éventuellement, une portion de couronne inférieure 5. On soude ensuite, par exemple 60 selon les lignes 7,8, les différentes portions de couronne supérieure 1. On peut également souder les différentes portions de couronne inférieure 5 mais pas nécessairement. On peut également réaliser l'usinage de plusieurs paquets d'aubes que l'on assemble également par soudure. FIG. 1 shows a portion of an upper crown 1 for connecting the blades 2. This crown is entirely continuous without interruption. However, to give this crown a certain tangential elasticity in the direction of the circumference, this crown is pierced with axial openings 3 located in the middle part of the crown and also oblique notches 4 starting from the edges of the crown 1 and penetrating inside the crown. As shown in FIG. 1, the axial openings 3 are alternated with the oblique notches 4. This arrangement with notch and openings makes it possible to absorb the 40 differences in expansion mentioned above. Thanks to this alternating arrangement of the openings, a blade is individually subjected, in the event of compression of the crown to a central force Ft and to lateral forces F2 and F'2 which exploit the deformability of the profile of the blade by tending to l 'flatten. Other ways of ensuring this elasticity could be envisaged, and in particular other notch arrangements. This crown is absolutely integral with the blades 2 and can be produced in several ways. We can for example start from a solid annular part and machine the crown 501 and the vanes 2 directly in this part, the vanes being left free, separated from each other at their base, each carrying their mounting foot on the wheel. the turbine or else be connected by a lower ring 5 as can be seen in FIGS. 2,3 for example, this ring comprising fastening members 55 6. The assembly is then machined from this massive annular part. The blades can also be machined individually from a block in which the blade is machined and also a portion of upper crown 1 and optionally, a portion of lower crown 5. Then welding, for example 60 along lines 7, 8, the different portions of upper crown 1. It is also possible to weld the different portions of lower crown 5, but not necessarily. It is also possible to carry out the machining of several packets of blades which are also assembled by welding.
65 Les figures suivantes montrent différents systèmes de fixation des aubes sur une roue 9 d'une turbine. The following figures show different systems for fixing the blades on a wheel 9 of a turbine.
Dans toute ces figures, les aubes sont reliées à la base par une couronne 5 mais cela n'est pas indispensable, elles peuvent In all these figures, the blades are connected to the base by a crown 5 but this is not essential, they can
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être séparées, l'essentiel de l'invention résidant dans la couronne supérieure 1 continue et ayant une certaine élasticité circonférentielle. be separated, most of the invention residing in the upper crown 1 continues and having a certain circumferential elasticity.
Les figures 2 et 3 montrent un exemple de fixation des aubes par vissage: la couronne inférieure 5 comporte des organes de fixation 6 constitués par un pas hélicoïdal dont la section est en «pied de sapin». On visse alors l'ensemble sur la roue 9 de la turbine qui comporte un profil complémentaire. Une broche 10 ou plusieurs, immobilise la rotation des aubes par rapport à la roue. Figures 2 and 3 show an example of attachment of the blades by screwing: the lower ring 5 has fixing members 6 constituted by a helical pitch whose section is in "pine tree root". The assembly is then screwed onto the wheel 9 of the turbine which has a complementary profile. A spindle 10 or more immobilizes the rotation of the blades relative to the wheel.
Dans l'exemple des figures 4 et 5 il s'agit également d'un système de fixation par vissage mais la section des filets est différente et nécessite des broches 11 au droit de chaque aube 2 pour éviter l'arrachement des aubes par la force centrifuge. In the example of FIGS. 4 and 5, it is also a system for fixing by screwing but the section of the threads is different and requires pins 11 in line with each blade 2 to avoid the blades being torn off by force. centrifugal.
Dans le cas de la figure 6 la surface intérieure de la couronne inférieure 5 est lisse ce qui facilite la réalisation de l'ensemble, couronnes et aubes. L'ensemble est alors enfilé sur la roue 9 avec serrage radial jusqu'à un «talon» 12. Une ou plusieurs s broches enfoncées entre cuir et chair sont alors nécessaires pour immobiliser en rotation l'ensemble, couronnes et aubes par rapport à la roue 9. In the case of Figure 6 the inner surface of the lower ring 5 is smooth which facilitates the production of the assembly, crowns and blades. The assembly is then threaded onto the wheel 9 with radial tightening up to a “heel” 12. One or more pins driven between leather and flesh are then necessary to immobilize the assembly in rotation, crowns and blades relative to the wheel 9.
Dans le cas de la figure 7 la liaison de la couronne 5 à la roue 9 est réalisée par soudure le long de la surface de séparation 13. o Dans les figures 8 et 9 il s'agit d'une fixation classique en «pied de sapin». In the case of FIG. 7, the connection of the crown 5 to the wheel 9 is carried out by welding along the separation surface 13. o In FIGS. 8 and 9 it is a conventional fixing at the "foot of fir".
Enfin, des fixations différentes peuvent être utilisées et celles citées ne le sont qu'à titre d'exemple. Finally, different fasteners can be used and those mentioned are only for example.
C VS
2 feuilles dessins 2 sheets of drawings
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