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(11) | EP 0 566 478 B2 |
| (12) | NOUVEAU FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) |
Carter haute pression pour turbine à vapeur Hochdruckdampfturbinengehäuse High pressure steam turbine casing |
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[0001] La présente invention concerne des perfectionnements aux modules haute pression de turbine comportant une admission pour de la vapeur à très hautes caractéristiques, un échappement de vapeur, un rotor supportant des roues mobiles constituées d'ailettes mobiles et des parties statoriques comportant un corps externe et un corps interne supportant des étages fixes disposés entre les roues mobiles, le corps interne étant muni du côté admission d'un porte-garnitures assurant l'étanchéité de la vapeur admission (voir par exemple FR-A-1 320 174).
[0002] Les parties statoriques haute pression des turbines à vapeur comportent en plus des deux enveloppes constituées par le corps interne et le corps externe une troisième enveloppe à l'admission lorsque les pressions et les températures sont très élevées.
[0003] Grâce à cette multiplicité des enveloppes on peut réduire l'écart de pression et de température entre celles-ci.
[0004] Par ailleurs les corps interne et externe sont en deux parties et sont munies de brides dans le plan de joint horizontal pour permettre le boulonnage.
[0005] La multiplication des enveloppes, la présence de bride au joint horizontal pour le boulonnage des corps conduisent :
- à une augmentation des dimensions transversales des enveloppes du stator
- à une non isotropie de ces mêmes enveloppes.
[0006] Cela provoque une augmentation des efforts et affecte la tenue mécanique et thermique des enveloppes et de la boulonnerie.
[0007] Ce problème est critique dans la zone d'admission où la pression et la température sont très élevées.
[0008] Par ailleurs dans le cas des turbines à vapeur à action le rotor est muni de disques supportant les ailettes mobiles ce qui a pour conséquence une augmentation importante des dimensions transversales du rotor aileté et par conséquent des parties statoriques.
[0009] Le module de turbine selon l'invention de conception simplifiée et dont les dimensions ont été réduites tout en assurant un bon comportement mécanique et thermique comporte une admission pour de la vapeur à très hautes caractéristiques, un échappement de vapeur, un rotor supportant des roues mobiles constituées d'ailettes mobiles, et des parties statoriques comportant un corps externe et un corps interne supportant des parties fixes (diaphragmes et aubes directrices fixes) constituant avec les roues mobiles des étages, le corps interne étant muni du côté admission d'un porte-garnitures entourant le rotor et indépendant du corps interne, c'est-à-dire à libre dilatation par rapport audit corps et est caractérisé en ce que le corps interne comporte deux corps dont le corps antérieur est disposé du côté de l'admission dans une zone antérieure et réalisé en tant que monobloc et dont le corps postérieur est disposé du côté de l'échappement dans une zone postérieure du module haute pression et réalisé en deux parties comprenant un demi-corps supérieur et un demi-corps inférieur réunis dans un plan de joint diamétral, que la zone antérieure comprend une pluralité d'étages dont chaque étage présente un diaphragme sous forme de couronne monobloc ou d'une paire de demi-couronnes, que le corps postérieur comporte une face avant située à la frontière entre les zones contre laquelle vient s'appuyer l'ensemble des couronnes de la zone antérieure, que la face avant du corps postérieur est prolongée par un rebord circulaire qui se loge dans une gorge ménagée dans la périphérie du corps antérieur, attelant ainsi ensemble lesdits deux corps, que le corps antérieur monobloc entoure une partie du rotor, et qu'au moins la partie du rotor entourée par le corps antérieur est un rotor tambour muni de rainures dans lesquelles sont fixés les pieds des ailettes
[0010] En séparant le corps interne en deux parties antérieure et postérieure on peut adapter chacune des parties aux caractéristiques de la vapeur.
[0011] La partie antérieure dans laquelle la température et la pression de la vapeur sont très élevées comporte une enveloppe interne et un porte-garnitures d'étanchéité à l'admission isotropes donc sans boulonnage.
[0012] Cette disposition a encore pour effet de réduire les dimensions radiales et transversales puisqu'elle supprime l'épaisseur de la bride nécessaire au boulonnage.
[0013] D'autre part l'utilisation d'un rotor tambour (donc sans disques) à l'intérieur du corps interne antérieur permet de réduire la dimension radiale de la veine et correlativement celle des enveloppes. En outre cette réduction de la dimension radiale de la veine est favorable au rendement notamment pour les turbines à action.
[0014] Enfin le corps ne comporte plus à l'admission que deux enveloppes, un corps externe et un corps interne.
[0016] A noter que la troisième enveloppe qui peut être parfois nécessaire pour des questions de fonctionnement en injection partielle ne l'est pas dans le cas de turbines supercritiques (250 bars, 565°C) ou à caractéristiques encore plus élevées (350 bars, 580°C) qui fonctionnent en injection totale à pression glissante.
[0017] Selon une réalisation préférentielle de l'invention les rainures du rotor tambour situées dans la zone du corps interne antérieur sont longitudinales et les roues mobiles sont séparées par des entretoises de même forme que les pieds des ailettes glissées dans les rainures longitudinales et faisant face aux étages fixes qui sont constitués de diaphragmes monoblocs.
[0018] En ce qui concerne la partie du rotor située dans la zone du corps interne postérieur, celle-ci peut être de construction classique avec des disques pour les turbines à action pour porter les ailettes mobiles ce qui présente l'avantage d'avoir un nombre d'étages limité.
[0019] Cette partie de rotor peut être aussi à rotor tambour avec des rainures circonférentielles ce qui amène les avantages indiqués du rotor tambour.
[0020] Un module HP à rotor tambour est décrit dans la demande de brevet français n° FR-9104855 au nom du demandeur.
[0021] Le corps interne postérieur pour des raisons de simplification est en deux parties qui peuvent être soit boulonnées soit frettées.
[0022] L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à des modes de réalisation particuliers cités à titre d'exemple et représentés sur les figures 3 à 20.
[0023] La figure 1 représente une demi-coupe longitudinale d'un module HP de turbine à action classique.
[0025] La figure 3 représente en demi-coupe longitudinale une première réalisation du module de turbine selon l'invention.
[0039] Le module HP de turbine à action classique (figure 1) comporte un rotor 1 muni de disques 2 supportant des ailettes mobiles 3 constituant des roues mobiles 4 et des parties statoriques 5. Les parties statoriques 5 comportent un corps externe 6 en deux parties boulonnées dans le plan de joint horizontal et un corps interne 7 supporté par le corps externe 6 qui est également en deux parties boulonnées dans le plan de joint. Dans le corps interne 7 sont montées des diaphragmes 8 également en deux parties comprenant des aubes directrices fixes 9 de la veine 10. Chaque diaphragme 8 constitue la partie fixe d'un étage 40 avec la roue mobile 4 qui lui fait suite.
[0040] Les diaphragmes 8 réalisés en deux parties pour permettre leur montage sont le siège de contraintes et de déformations différentes en fonction de l'azimut considéré. Ils doivent être surdimensionnés axialement surtout pour les premiers étages de manière à prendre en compte cette coupure au joint horizontal.
[0041] Le module comporte des canalisations d'admission 11 débouchant dans une enveloppe interne 12 à l'intérieur du corps interne servant à la distribution de la vapeur dans la veine 10 qui se termine par l'échappement 13.
[0042] Cette enveloppe 12 peut être réalisée de différentes manières. Elle peut être réalisée en deux parties bouchées au joint et assemblée par un boulonnage ou elle peut être constituée de plusieurs porte-tuyères d'injection de la vapeur fixés sur le corps interne 7.
[0043] Sur le corps inteme 7 autour du rotor 1 côté admission est monté à libre dilatation, un porte-garnitures 14 réalisé en deux parties et boulonné. Il est muni de garnitures 15 assurant l'étanchéité entre le corps interne 7 et le rotor 1 côté admission.
[0045] Le rotor 1 du module est un rotor tambour c'est-à-dire sans disques. Il est muni de rainures circonférentielles 16 dans lesquelles sont logées les pieds 17 des ailettes mobiles 3. Un tel rotor est décrit dans la demande FR-A-9104855 au nom du demandeur.
[0046] Le corps externe 6 des parties statoriques 5 du module est de construction classique et comporte deux parties boulonnées.
[0047] Le corps interne 7 des parties statoriques est séparé en deux corps attelés un corps antérieur 18 du côté admission disposé dans la zone antérieure (zone A) et un corps postérieur 19 du côté de l'échappement 13 dans la zone postérieure (zone P).
[0048] Le corps antérieur 18 est monobloc c'est-à-dire sans coupure radiale donc parfaitement isotrope. Il comporte deux demi-couronnes 20 munies de rainures 21 dans lesquelles sont glissées des aubes directrices 9 à l'unité, chaque ensemble d'aubes directrices 9 avec la roue mobile 4 qui lui fait suite constitue un étage 40.
[0049] Le corps antérieur 18 entoure un porte-garnitures 14 monté à libre dilatation qui comporte un tube externe monobloc 22' c'est-à-dire sans coupure radiale donc parfaitement isotrope qui vient fretter deux demi-couronnes 22 dans lesquelles sont montées des garnitures escamotables 15 faisant chacune une demi-circonférence. Il peut bien sûr, y avoir plusieurs garnitures 15 en série. Ces garnitures 15 assurent l'étanchéité avec l'arbre du rotor 1.
[0050] Si on ne désire pas utiliser de garnitures escamotables 15, le porte-garnitures 14 à libre dilatation ne comporte plus de demi-couronnes et est complétement monobloc.
[0051] Le corps postérieur 19 est réalisé en deux parties et attelé au corps antérieur 18. Il est isotrope et fretté par des frettes 39. Dans cette conception le frettage est total et facile à réaliser puisque le corps interne postérieur est entièrement cylindrique et ne comporte pas les admissions de vapeur.
[0052] Comme le corps postérieur 19 est isotrope, les parties fixes de la veine 10 sont des aubes directrices 9 montées plein trou à l'unité à la coupure du joint horizontal dans les rainures 23 du corps interne.
[0053] Ce corps postérieur 19 comporte une face avant 24 située à la frontière entre les zones A et P contre laquelle l'ensemble des demi-couronnes 20 de la zone A vient s'appuyer.
[0054] La face avant 24 est prolongée par un rebord circulaire 25, qui vient se loger dans une gorge 26 ménagée dans la périphérie du corps antérieur 18, attelant ainsi les deux corps 18, 19 ensemble.
[0055] Les demi-couronnes 20 (fig.17) comportent pour chaque étage 40 un segment d'étanchéité 41 pour empêcher ou freiner le débit de vapeur dans l'espace annulaire entre la couronne 20 et le corps antérieur. Cette fuite éventuelle est immédiatement récupérée à l'étage suivant par des trous 42 de manière à être sûr d'avoir la température du dernier étage de la zone A sur la face avant 24.
[0056] Si la zone A comporte un nombre d'étages 40 trop important (voir figures 4 et 5), il est prévu d'introduire un appui intermédiaire 27 réalisé par une couronne 28 comportant plusieurs secteurs qui sont poussés de l'extérieur du corps antérieur 18 vers l'intérieur de celui-ci les secteurs étant alors à cheval sur une rainure 29 circonférentielle ménagée à l'intérieur du corps antérieur 18 et sur une rainure 30 ménagée sur l'extérieur des demi-couronnes 20.
[0057] Selon une variante de l'invention (voir fig.6) la zone A comporte un rotor tambour 1 dont les rainures 31 sont longitudinales.
[0058] Dans cette conception on utilise comme sur les turbines à action comme parties fixes des étages 40 des diaphragmes 8 monoblocs sans coupure au joint horizontal donc parfaitement isotrope et de dimensions axiales réduites.
[0059] Les ailettes 3 sont montées axialement sur le rotor 1 dans les rainures 31; des entretoises 32 portant les étanchéités vis-à-vis des diaphragmes assurent le remplissage de la rainure entre les roues mobiles 4. Ceci permet le montage des diaphragmes 8 monoblocs à la suite de chaque roue mobile 4 et entretoise 32.
[0060] Une entretoise 33 d'extrémité située sous le porte-garnitures admission 14 bloque l'ensemble ailetages-entretoises dans le sens axial par l'intermédiaire d'une couronne 34 vissée sur le rotor.
[0062] Les pieds 17 des ailettes 3 ont à la base un épanouissement et sont exactement complémentaire des rainures longitudinales 31.
[0063] Les pieds 17 des ailettes 3 d'une même roue mobile 4 sont jointifs au dessus des rainures 31 et les chapeaux 35 d'une même roue 4 sont montés en contact les uns avec les autres.
[0064] Entre deux roues mobiles 4 d'ailettes 3 on a glissé les entretoises 32 qui ont la même forme que les pieds 17 des ailettes 3 dans chaque rainure (voir figure 8).
[0065] Les entretoises 32 peuvent être séparées ou réunies par paquets de trois, quatre ou cinq. Ces entretoises 32 ou paquets d'entretoises sont en contact les unes avec les autres au-dessus des rainures 31.
[0067] Chaque diaphragme 8 de la zone A (voir fig.18) comporte pour chaque étage 40 un segment d'étanchéité 41 pour empêcher ou freiner le débit de vapeur dans l'espace annulaire entre le diaphragme 8 et le corps antérieur 18. Cette fuite éventuelle est immédiatement récupérée à l'étage suivant par des rainures 43 de manière à être sûr d'avoir la température du dernier étape de la zone A sur la face avant 24 (voir fig.18).
[0068] Une turbine à action avec rotor tambour ayant des rainures longitudinales est décrite dans la demande FR-A-9200948 déposée le 29 janvier 1992 au nom du demandeur.
[0069] Le corps postérieur 19 est constitué comme celui de la figure 3 sauf qu'à la place d'être fretté il est boulonné donc non isotrope.
[0070] Les diaphragmes 8 constituant les parties fixes de la veine 10 sont réalisées en deux parties et montés à libre dilatation. Cette disposition permet de mieux conserver les jeux radiaux rotor/stator lorsque celui-ci n'est pas isotrope.
Nous allons maintenant décrire les montages des zones A et P pour les modules des figures 3 et 6.
1 - Montage ailetages et parties fixes des étages
ZONE A
[0071] Deux cas se présentent selon que les rainures du rotor tambour sont circonférentielles ou axiales.
A - Cas du montage circonférentiel des ailettes (figure 3)
[0072] Les ailettes mobiles 3 comportent un pied 17 en forme de T renversé. Le pied 17 de l'ailette 3 est introduit dans la rainure circonférentielle 16 en forme de T renversé puis pivote. Lorsque toutes les ailettes 3 sont en place on introduit des cales 38 ayant même section que le pied 17 des ailettes 3 mais beaucoup plus minces (voir figure 9). Les dernières cales 38 sont coupées en deux dans le sens de la hauteur pour pouvoir être introduite et la dernière en trois.
[0073] Dans le cas général il subsiste un jeu entre les chapeaux. Ensuite on monte les aubes fixes 9 dans les demi-couronnes 20 puis on monte ces demi-couronnes 20 autour du rotor 1 aileté et tout en les maintenant provisoirement par des vis avant montage dans le corps antérieur 18.(voir figure 10).
B - Cas du montage axial des ailettes (figure 6)
[0074] On monte chaque roue mobile 4 en totalité avec son propre serrage sur le rotor 1 en la faisant glisser axialement, on monte entre chaque roue mobile 4 les entretoises 32 dans les rainures longitudinales 31 et les diaphragmes monoblocs 8 (voir figures 7 et 8).
[0075] On termine par l'entretoise d'extrémité 33 et la couronne 34 vissée sur le rotor 1 (voir figure 11).
ZONE P - voir figures 3 et 6)
[0076] Dans la zone P on a choisi un montage circonférentielle des ailettes 3, les rainures 16 du rotor tambour 1 dans cette zone sont donc circonférentielles.
[0077] Un montage axial des ailetages dans cette zone aurait été possible mais en fait plus complexe.
[0079] Dans la zone P on peut prévoir comme décrit deux réalisations pour les parties fixes de la veine 10, selon que le corps postérieur 19 est boulonné ou fretté et le montage des étages fixes sera différent comme indiqué ci-dessous pour le montage des stators.
[0080] On peut prévoir pour la dernière roue mobile 4 du rotor 1 (donc côté échappement) un montage axial dans des rainures 31' (voir fig. 19) ce qui améliore les problèmes vibratoires.
2 - Montage des stators
ZONE A - (voir figures 12, 13)
[0081] Dans la zone A le montage du corps interne 18 et du porte-garniture 14 sont identiques quel que soit le principe de montage de l'ailetage (axial ou circonférentiel).
[0083] Les ailetages 4 et les diaphragmes 8 ou aubes directrices 9 de la zone A sont montés sur le rotor 1 comme vu précédemment.
[0084] Le porte-garniture 22' qui comporte un tube extérieur frettant deux demi-couronnes 22 portant les garnitures escamotables 15 est enfilé et centré sur le corps interne 18 par des clavettes extérieures au corps interne 18.
[0086] Les diaphragmes 8 (fig.13) ou la couronne 20 portant les directrices 9 (fig.12) sont alors centrés par l'extérieur du corps antérieur 18 par des pions et sont ainsi montés à libre dilatation.
[0087] Ce type de montage est nécessaire pour la construction mais compte tenu du corps antérieur 18 isotrope n'est pas nécessaire du point de vu de la conception.
A noter que si le porte-garniture 14 ne comporte pas de garnitures escamotables 15 il est en totalité monobloc (fig. 16).
ZONE P (figures 3, 10, 12, 14) et (figures 6, 11, 13, 15).
[0088] Le demi-corps antérieur inférieur 18 comprenant ses demi-diaphragmes 8 (fig.6) ou les directrices 9 (fig. 3) est en place dans le demi-corps externe inférieur 6.
[0089] L'ensemble rotor 1 corps antérieur 18 de la zone A est monté dans le corps externe inférieur 6 en prenant les précautions suivantes:
- rotor 1 en appui sur ses coussinets
- corps antérieur 18 en appui dans le corps externe 6 côté admission et attelé au demi-corps postérieur 9.
[0090] On vient ensuite coiffer cet ensemble par le demi-corps postérieur supérieur qui comprend ses demi-diaphragmes 8 (fig.6) ou ses directrices 9 (fig.3).
[0091] On boulonne (fig.15) ou l'on frette (fig.14) le demi-corps postérieur supérieur 2 suivant la conception choisie.
[0093] A titre de variante pour les turbines à vapeur à action on peut pour la zone P prendre un rotor 1 à disques 2 tout à fait classique.
[0095] Par contre bien entendu le rotor de la zone A est un rotor tambour à montage axial ou circonférentiel; sur la figure 16 les ailettes 3 sont représentées à montage axial.
[0096] D'autre part le corps postérieur 19 de la zone P peut être comme pour la zone P des modules déjà décrit soit boulonné soit fretté.
[0097] On peut prévoir (voir fig.20) un balayage par de la vapeur froide de l'espace interstatorique 44. A cet effet des prélévements sont effectués sur un des derniers étages 40 de la zone P par des fentes 45.
[0098] On prélève à l'avant du porte-garniture 14 par des fentes 46 ménagées dans ce porte-garniture les fuites de vapeur chaude ayant passées les garnitures 25.
[0099] Les fentes 46 sont continuées par des fentes 47 traversant le corps antérieur monobloc 18 et par des conduites 48 traversant l'espace interstatorique et alimentant par des fentes 49 un étage de la zone P, on évite ainsi l'échappement de la vapeur chaude de la partie avant du corps antérieur et de plus on fait travailler la vapeur chaude qui s'échappe. On peut régler par des moyens 50, une fuite de vapeur froide à l'extérieur de l'espace interstatorique 44, ce qui permet de régler la température de cet espace et de refroidir éventuellement le rotor d'un autre module (MP par exemple).
1. Module haute pression de turbine comportant une admission (11) pour de la vapeur à
très hautes caractéristiques, un échappement (13) de vapeur, un rotor (1) supportant
des roues mobiles (4) constituées d'ailettes mobiles (3), et des parties statoriques
(5) comportant un corps externe (6) et un corps interne (7, 18, 19) supportant des
parties fixes (diaphragmes 8 et aubes directrices fixes 9) constituant avec les roues
mobiles (4) des étages (40), le corps interne (7, 18, 19) étant muni du côté admission
(11) d'un porte-garnitures (14) entourant le rotor (1) et indépendant du corps interne
(7, 18, 19), c'est-à-dire à libre dilatation par rapport audit corps, caractérisé en ce que le corps interne (18, 19) comporte deux corps (18, 19) dont le corps antérieur (18)
est disposé du côté de l'admission (11) dans une zone antérieure (A) et réalisé en
tant que monobloc et dont le corps postérieur (19) est disposé du côté de l'échappement
(13) dans une zone postérieure (P) du module haute pression et réalisé en deux parties
comprenant un demi-corps supérieur et un demi-corps inférieur réunis dans un plan
de joint diamétral, que la zone antérieure (A) comprend une pluralité d'étages dont
chaque étage (40) présente un diaphragme (8) sous forme de couronne monobloc ou d'une
paire de demi-couronnes (20), que le corps postérieur (19) comporte une face avant
(24) située à la frontière entre les zones (A et P) contre laquelle vient s'appuyer
l'ensemble des couronnes (20) de la zone antérieure (A), que la face avant (24) du
corps postérieur (19) est prolongée par un rebord circulaire (25) qui se loge dans
une gorge (26) ménagée dans la périphérie du corps antérieur (18), attelant ainsi
ensemble lesdits deux corps (18, 19), que le corps antérieur (18) monobloc entoure
une partie du rotor (1), et qu'au moins la partie du rotor (1) entourée par le corps
antérieur (18) est un rotor tambour muni de rainures (16, 31) dans lesquelles sont
fixés les pieds (17) des ailettes (3).
2. Module haute pression de turbine selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine est à action, en ce que les rainures (31) du rotor tambour (1) situées dans la zone du corps interne antérieur
(1B) sont longitudinales et en ce que les roues mobiles (4) sont séparées par des entretoises (32) de même forme que les
pieds (17) des ailettes (3) glissées dans les rainures longitudinales (31) et faisant
face aux étages fixes qui sont constitués de diaphragmes monoblocs (8).
3. Module haute pression de turbine à action selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque diaphragme (8) d'un étage (40) est muni d'un segment d'étanchéité (41) assurant
l'étanchéité entre ledit diaphragme (8) et le corps antérieur (18) et en ce que ledit diaphragme (8) est munie d'une rainure (43) assurant l'envoi de la vapeur qui
pourrait fuir dans l'étage suivant (40).
4. Module haute pression de turbine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures (16) du rotor tambour entouré par le corps interne antérieur (18) sont
circonférentielles et en ce que le corps interne antérieur (18) enserre deux paires de demi-couronnes (20) dans lesquelles
sont montées des aubes directrices (9) indépendantes constituant les parties fixes
des étages (40).
5. Module haute pression de turbine selon la revendication 4, caractérisé en ce que les demi-couronnes (20) pour chaque étage (40) sont munies de segments d'étanchéité
(41) assurant l'étanchéité entre lesdites demi-couronnes (20) et le corps antérieur
(18) et en ce que lesdites demi-couronnes (20) sont munis de trous (42) assurant l'envoi de la vapeur
qui pourrait fuir dans l'étage suivant (40).
6. Module haute pression de turbine selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie du rotor (1) entourée par le corps interne postérieur (19) est un rotor
tambour muni de rainures circonférentielles (16) dans lesquelles sont logées les pieds
(17) des ailettes mobiles (3) constituant les roues mobiles (4).
7. Module haute pression de turbine selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dernière roue mobile (4) de la partie du rotor (1) entourée par le corps interne
postérieur (19) est montée dans des rainures longitudinales (31') ménagées dans ledit
rotor (1).
8. Module haute pression de turbine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la turbine est à action et en ce que la partie du rotor située dans la zone du corps interne postérieur (19) est munie
de disques (2) sur lesquels sont montées les ailettes mobiles (3) constituant les
roues mobiles (4).
9. Module haute pression de turbine selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le corps interne postérieur (19) est constitué de deux parties boulonnées dans le
plan de joint dans lesquelles sont montés à libre dilation des diaphragmes (8) réalisés
en deux parties constituant les étages fixes.
10. Module haute pression de turbine selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le corps interne postérieur (19) est constitué de deux parties frettées dans lesquelles
sont enfilées des aubes fixes (9) constituant les étages fixes.
11. Module haute pression de turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (46, 47) de prélèvement de fuites de vapeur chaude s'échappant
du porte-garnitures (14) et des moyens d'injection (48, 49) de cette vapeur chaude
à l'intérieur du corps postérieur (19) et des moyens (44) de prélèvement de vapeur
relativement froide à l'intérieur du corps postérieur (19) pour l'injecter dans l'espace
interstatorique (44) situé entre corps intérieur (18) et postérieur (19) d'un part
et corps externe (6), ladite vapeur froide pouvant être utilisée pour refroidir le
rotor d'un autre module.
1. A high pressure module for a turbine, the module including an admission (11) for steam
having very high characteristics, an exhaust (13) for steam, a rotor (1) supporting
moving wheels (4) constituted by moving blades (3), and stator portions (5) including
an external body (6) and an internal body (7, 18, 19) supporting stationary portions
(diaphragms 8 and stationary guide vanes 9) co-operating with the moving wheels (4)
to constitute stages (40), the internal body (7, 18, 19) being provided at its admission
end (11) with a baffle carrier (14) surrounding the rotor (1) and independent of the
internal body (7, 18, 19), i.e. being free to expand relative to said body, the module
being characterized in that the internal body (18, 19) comprises two bodies, namely: an anterior body (18) disposed
at the admission end (11) in an anterior zone (A) and made as a single piece; and
a posterior body (19) disposed at the exhaust end (13) in a posterior zone (P) of
the high pressure module and made in two portions comprising an upper half-body and
a lower half-body connected together in the diametral join plane, in that the anterior zone (A) comprises a plurality of stages, each stage (40) having a diaphragm
(8) in the form of single-piece ring or a pair of half-rings (20), in that the posterior body (19) includes a front face (24) situated at the boundary between
the zones (A and P) and against which the set of rings (20) in the zone (A) bears,
in that the front face (24) of the posterior body (19) is extended by a circular rim (25)
which is received in a groove (26) formed in the periphery of the anterior body (18),
thereby coupling said two bodies (18, 19) together, in that the single-piece anterior body (18) surrounds a portion of the rotor (1), and in that at least the portion of the rotor (1) surrounded by the anterior body (18) is a drum
rotor provided with grooves (16, 31) in which the roots (17) of the blades (3) are
fixed.
2. A high pressure module for a turbine according to claim 1, characterized in that the turbine is an impulse turbine, in that the grooves (31) of the drum rotor (1) situated in the zone of the anterior internal
body (18) are longitudinal, and in that the moving wheels (4) are separated by spacers (32) having the same shape as the
roots (17) of the blades (3) slid into the longitudinal grooves (31) and facing the
stationary stages which are constituted by single-piece diaphragms (8).
3. A high pressure module for an impulse turbine according to claim 2, characterized in that each diaphragm (8) of a stage (40) is provided with a sealing segment (41) providing
sealing between said diaphragm (8) and the anterior body (18), and in that said diaphragm (8) is provided with a groove (43) for delivering any steam that may
leak into the following stage (40).
4. A high pressure module for a turbine according to claim 1, characterized in that the grooves (16) of the drum rotor surrounded by the anterior internal body (18)
are circumferential, and in that the anterior internal body (18) surrounds two pairs of half-rings (20) in which independent
guide vanes (9) constituting the stationary portions of the stages (40) are installed.
5. A high pressure module for a turbine according to claim 4, characterized in that the half-rings (20) for each stage (40) are provided with sealing segments (41) that
provide sealing between said half-rings (20) and the anterior body (18), and in that said half-rings (20) are provided with holes (42) that send any steam that may leak
into the following stage (40).
6. A high pressure module for a turbine according to any preceding claim, characterized in that the portion of the rotor (1) surrounded by the posterior internal body (19) is a
drum rotor provided with circumferential grooves (18) in which the roots (17) of the
moving blades (3) constituting the moving wheels (4) are received.
7. A high pressure module for a turbine according to claim 4, characterized in that the last moving wheel (4) of the rotor portion (1) surrounded by the posterior internal
body (19) is installed in longitudinal grooves (31') formed in said rotor (1).
8. A high pressure module for a turbine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the turbine is an impulse turbine, and in that the portion of the rotor situated in the zone of the posterior internal body (19)
is provided with disks (2) on which the moving blades (3) constituting the moving
wheels (4) are mounted.
9. A high pressure module for a turbine according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the posterior internal body (19) is made up of two portions bolted together in the
join plane in which portions diaphragms (8) made in two portions and constituting
the stationary stages are mounted so as to be free to expand.
10. A high pressure module for a turbine according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the posterior internal body (19) is constituted by banded portions in which the fixed
vanes (9) constituting the stationary stages are threaded.
11. A high pressure module for a turbine according to any preceding claim, characterized in that it includes means (46, 47) for taking leaks of hot steam that escape from the baffle
carrier (14) and means (48, 49) for injecting said hot steam into the posterior body
(19), and means (44) for taking relatively cold steam from inside the posterior body
(19) to inject it into the inter-stator space (44) situated between the anterior body
(18) and the posterior body (19) on the one hand and the external body (6) on the
other hand, said cold steam being suitable for cooling the rotor of another module.
1. Turbinen-Hochdruckmodul, der einen Dampfeinlaß (11) mit sehr hohen Charakteristiken,
einen Dampfauslaß (13), einen Rotor (1), der bewegliche Räder (4) trägt, die aus beweglichen
Schaufeln (3) bestehen, und Statorbereiche (5) aufweist, die einen äußeren Körper
(6) und einen inneren Körper (7, 18, 19) aufweisen, die ortsfeste Teile (Blenden 8
und ortsfeste Leitschaufeln 9) tragen, welche mit den beweglichen Rädern (4) Stufen
(40) bilden, wobei der innere Körper (7, 18, 19) auf der Einlaßseite (11) mit einem
Dichtungsträger (14) versehen ist, der den Rotor (1) umgibt und vom inneren Körper
(7, 18, 19) unabhängig ist, das heißt sich frei bezüglich des Körpers ausdehnen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Körper (18, 19) zwei Körper aufweist, nämlich einen vorderen Körper (18),
der auf der Seite des Einlasses (11) in einer vorderen Zone (A) angeordnet ist und
aus einem Stück besteht, während der hintere Körper (19) auf der Seite des Auslasses
(13) in einer hinteren Zone (P) des Hochdruckmoduls angeordnet ist und aus zwei Teilen
mit einem oberen und einem unteren Halbkörper besteht, die in einer diametralen Ebene
miteinander verbunden sind, daß die vordere Zone (A) mehrere Stufen (40) mit je einer
Blende (8) in Form eines einstückigen Kranzes oder in Form zweier Halbkränze (20)
aufweist, daß der hintere Körper (19) eine Vorderseite (24) an der Grenze zwischen
den Zonen (A und P) enthält, an der sich die Gesamtheit der Kränze (20) der vorderen
Zone (A) abstützt, daß die Vorderseite (24) des hinteren Körpers (19) sich in einem
ringförmigen Kragen (25) verlängert, der in einer Nut (26) an der Peripherie des vorderen
Körpers (18) sitzt und so die beiden Körper (18, 19) miteinander verkoppelt, daß der
vordere, einstückige Körper (18) einen Teil des Rotors (1) umgibt und daß mindestens
der vom vorderen Körper (18) umgebene Teil des Rotos (1) ein Trommelrotor mit Nuten
(16, 31) ist, in denen die Füße (17) der Schaufeln (3) befestigt sind.
2. Turbinen-Hochdruckmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine eine Aktionsturbine ist, daß die Nuten (31) des Trommelrotors (1), die
sich in der Zone des vorderen inneren Körpers (18) befinden, in Längsrichtung liegen
und daß die beweglichen Räder (4) durch Zwischenstücke (32) gleicher Form wie die
Füße (17) der Schaufeln (3) voneinander getrennt werden, die in die Längsnuten (31)
eingeschoben sind und vor den festen Stufen liegen, die aus einstückigen Blenden (8)
bestehen.
3. Hochdruckmodul einer Aktionsturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blende (8) einer Stufe (40) mit einem Dichtsegment (41) versehen ist, das die
Dichtheit zwischen der Blende (8) und dem vorderen Körper (18) bewirkt, und daß die
Blende (8) mit einer Nut (43) versehen ist, die die Weiterleitung des Dampfs gewährleistet,
der in die folgende Stufe (40) entweichen könnte.
4. Turbinen-Hochdruckmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (16) des vom vorderen inneren Körper (18) umgebenen Trommelrotors in Umfangsrichtung
verlaufen und daß der vordere innere Körper (18) zwei Paare von Halbkränzen (20) einspannt,
in denen unabhängige Leitschaufeln (9) montiert sind, die die ortsfesten Bereiche
der Stufen (40) bilden.
5. Turbinen-Hochdruckmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbkränze (20) für jede Stufe (40) mit Dichtsegmenten (41) versehen sind, die
die Dichtheit zwischen diesen Halbkränzen (20) und dem vorderen Körper (18) bewirken,
und daß die Halbkränze (20) Löcher (42) aufweisen, die die Weiterleitung des Dampfes
bewirken, der in die folgende Stufe (40) entweichen könnte.
6. Turbinen-Hochdruckmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom hinteren inneren Körper (19) umgebene Bereich des Rotors (1) ein Trommelrotor
mit Umfangsnuten (16) ist, in denen die Füße (17) der beweglichen Schaufeln (3) angeordnet
sind, die die beweglichen Räder (4) bilden.
7. Turbinen-Hochdruckmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte bewegliche Rad (4) des vom hinteren inneren Körper (19) umgebenen Rotors
(1) in Längsnuten (31') montiert ist, die im Rotor (1) vorgesehen sind.
8. Turbinen-Hochdruckmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine eine Aktionsturbine ist und daß der Teil des Rotors, der sich in der
Zone des hinteren inneren Körpers (19) befindet, mit Scheiben (2) versehen ist, auf
denen die beweglichen Schaufeln (3) montiert sind, die die beweglichen Räder (4) bilden.
9. Turbinen-Hochdruckmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere innere Körper (19) aus zwei in der Verbindungsebene durch Bolzen verbundenen
Teilen besteht, in denen mit freier Ausdehnung Blenden (8) montiert sind, die in zwei
Teilen hergestellt sind und die ortsfesten Stufen bilden.
10. Turbinen-Hochdruckmodul nach einem der Ansprüche 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere innere Körper (19) aus zwei aufgeschrumpften Teilen besteht, in die feste
Schaufeln (9) eingesteckt sind, die die ortsfesten Stufen bilden.
11. Turbinen-Hochdruckmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Mittel (46, 47) zur Entnahme von Heißdampf-Leckströmen, die aus dem Dichtungsträger
(14) entweichen, und Mittel (48, 49) zur Injektion dieses Heißdampfs ins Innere des
hinteren Körpers (19) sowie Mittel zur Entnahme relativ kalten Dampfs im Inneren des
hinteren Körpers (19) aufweist, um den Dampf in den Zwischenstatorbereich (44) einzuspeisen,
der sich zwischen dem vorderen (18) und dem hinteren Körper (19) einerseits und dem
äußeren Körper (6) befindet, wobei der kalte Dampf verwendet werden kann, um den Rotor
eines anderen Moduls zu kühlen.