CHAPITRE PREMIER
Turbines d'Impulsion
Turbine de Laoal à une seule roue.
139. — Disposition d'ensemble; turbine proprement dite. — La turbine T (fig. 381) reçoit la vapeur par la bride de la boite V, qui contient un tamis en toile de cuivre à petites mailles, destiné à arrêter les parties solides qui seraient entraînées. Le conduit d'échappement au condenseur est boulonné sur la bride £.
Fig. 381.
La vitesse de rotation^ toujours trop grande pour pouvoir être utilisée directement, est d'abord réduite par les engrenages logés dans la
MACHINES A VAPEUB
Turbine de laval
Fjg. 382.
boîte R (fig. 382) ; l'arbre de la turbine est forgé d'une pièce avec un pignon en acier dur, à denture hélicoïdale, qui engrène avec deux grandes roues placées de part et d'autre ; le rapport de réduction est
généralement voisin de — ; les roues, en acier doux^ sont très larges,
et les dents sont inclinées à 45^ en sens opposé pour les deux moitiés
de la largeur des tambours. Cette dispoi^ition évite toute poussée axiale; elle soustrait également Tarbre à tout effort de flêiion lorsque les résistances des deux systèmes à commander sont les mêmes.
Le plus souvent, on commande ainsi par les arbres latéraux deux génératrices d'électricité identiques; cependant on peut aussi actionner des transmissions, comme l'indique la figure, et il est à remarquer que les arbres tournent dans le même sens»
La turbine proprement dite, représentée en coupô par Taxa dans la figure 383, comprend une enveloppe fixe formée de deux parties as» semblées au joint J, et qui renferme la chambre K, dans laquelle tourne la roue D. Après avoir franchi le modérateur, le tamis séparateur et la soupape régulatrice, la vapeur pénètre par la tubulure M, qui la distribue au canal circulaire C; celui-ci est en libre communication avec les poches qui alimentent les tuyères.
Dans l'exemple décrit (turbine de 225 chevaux construite par Greenwood et Batley pour actionner un atelier de tissage), il y a huit tuyères formant un angle de 20" avec le plan de la roue. Cinq de ces tuyères sont munies d'un obturateur qu'on peut fermer à la main (fig. 385), tandis que les autres sont ouvertes d*une manière permanente. Cette disposition permet, dans le cas d'une marche prolongée à puissance réduite, de supprimer l'injection par un certain nombre de tuyères, et d'employer la vapeur sans réduction trop prononcée de pression.
La vapeur est entièrement détendue en débouchant des tuyère^) la
TURBINE DE LAVAL
chambre K se trouve donc à la pression du condenseur; l'arbre doit traverser les couvercles latéraux de cette chambre par des garnitures étanches B B\ qui fonctionnent à la lois. comme supports, et comme bourrages évitant les rentrées d'air. A cet elVet, les coussinets ont dans le couvercle des surfaces d'appui sphôriques contre lesquelles ils sont pressés par des ressorts.
Fig. 383.
L'arbre est encore porté, à son extrémité libre, par un palier à rotule P, abondamment lubrifié; l'huile échauffée parle frottement est constamment refroidie dans la chambre F par un serpentin à circulation d'eau non représenté. On voit que les trois supports assujettissent l'arbre à passer par trois points fixes, mais sans produire aucun encastrement.
452 TURBIKE DE LAVAL
140. — Régulateur de vitesse. — Le régulateur centrifuge à axe horizontal (lig. 384) est porté par Pun des arbres des roues hélicoïdales servant à la réduction de vitesse, arbres qui font environ 1000 tours par minute dans Pexemple décrit; pour une allure aussi rapide, le régula-
Fig. 3Si.
teur peut avoir une grande énergie sous des dimensions réduites. II comprend deux masses semi-cylindriques m, oscillant sur les couteaux c dans le plateau dVntrainement p, qui porte un prolongement cylindrique intérieur b en forme de buselure ; les parties p etb sont donc
entraînées ensemble, elles laissent passer les coudes des pendules par des ouvertures mortaiséos non visibles dans la figure. Les pendules appuient par les broclies a sur les ressorts antagonistes logés à l'intérieur du fourreau 6, et communiquent leur déplacement à la tige centrale t.
TURBINE DE LAVAL
Les mouvements de la tige t sont utilises pour commander la soupape équilibrée représentée d'une manière sommaire dans la figure 381^ et détaillée dans la figure 386. Cette soupape a une tendance à s'ouvrir par l'action du ressort /•, agissant sur les leviers conjugués /L. Le levier L n'est cependant pas commandé directement par la tige t du régulateur ; il est terminé, à son extrémité inférieure, par une tôte cylindrique rf, dans laquelle peut glisser la broche ej\ en comprimant un ressort en hélice logé dans le renflement du levier. Ainsi la tige t, en appuyant sur la broche ej^ peut déplacer le levier, mais elle pourrait aussi le laisser immobile, par exemple si la soupape était coincée. L'extrémité /, vers la fin de son parcours, atteint la tige g, appartenant à une soupape de rentrée d'air montée sur l'enveloppe do la turbine ; cette soupape, qui tend à s'ouvrir vers l'intérieur, est maintenue fermée contre la pression atmosphérique par un ressort; elle est donc à peu près équilibrée, et il suffît d'un léger effort pour l'ouvrir et détruire partiellement le vide. Lorsque cet effet se produit Ja vitesse créée parles tuyères diminue, en môme temps que la résistance à la rotation du disque augmente (3® fasc, 143 bis).
Dans la turbine décrite, on a encore augmenté l'efficacité du réglage à très faible charge en disposant un obturateur à papillon h dans le conduit d'échappement (fig. 381); celte valve est maintenue ouverte par un petit cylindre dans lequel s'exerce le vide du condenseur; elle tend à se fermer par Taction d'un ressort antagoniste. La rentrée d'air déterminée par le régulateur détruit le vide du cylindre, ce qui permet au papillon d'obéir à l'action du ressort. L'étranglement
Fip. 386.
454 TURBtNfi DS LÀVÀL
ainBÎ produit exerce une action modératrice très énergique sur la vitesse.
Les tuyères obturées a la main sont remplacées^ dans certains typôi^ par des tuyères automatiques maintenues ouvertes par la pression de la vapeur distribuée, et qui se ferment par Paction d'un ressort lorsque le régulateur diminue suffisamment cette pression (*).
141. — Parties awniliaires^ etc. — On peut employer tous les systèmes de condenseurs décrits pour les machines à piston; dans Texempie choisi, le condenseur est à surface, les pompes à air et de circulation sont à piston; elles sont actionnées par un arbre de transmission auxiliaire tournant à 120 tours par minute. Voici, d'ailleurs, quelques renseignements relatifs à ce cas, et qui en préciseront la description.
Puissance effective 225 ch.
Pression absolue 8.5 kg. p» cm'
Température de la vapeur surchauffée 260'^
Diamètre de la roue au centre des aubes 620 mm.
» extérieur de la roue 668 »
» de Tarbre de la turbine 4 30 »»
» du cercle primitif du pignon 60.5»
» .)) » des engrenages 6èO »
Nombre des dents du pignon 27
» » des engrenages t . t 296
Largeur des roues 432 mm.
Pompe de circulation à double effet.
Diamètre du piston i 2S0 »
Course » » . . . . 230 »
Pompe à air à simple effet.
Diamètre du piston 405 »
Course « 230 »
Surface refroidissante du condenseur 56 fti'
La vitesse de rotation est de 10,000 tours par minute, ce qui porte la vitesse circonférentielle à 325 mètres par seconde, valeur usuelle dans les turbines de Laval.
142. — Roue et arbre. — La vitesse excessive de ce genre de turbines oblige à construire les roues en acier à grande résistance et à
(1) Stodola, Turbines à vapeur (traduction Hahn), p. 315.
TURBini DE LAVAL 4&6
limite élevée d^élasticité; on donne à la section la forme du iirofil d'égale résistance ('), et on admet comme base du calcul une tension de 20 à 25 kg. par mm*.
M. Stodoia démontre trùB simplement l'important théorème Buivatit :
llestpérmis d'augmenter oude diminuer les dimenaions raelia/eê et axiales d'une roue dans des rapports constants quclconr/uv9y indépendants l'un de l'autre^ sans modijierlee tensions en des points semblablement placés^ à condition de ne pas changer la oilesse périphérique.
Cfilto propriété permet, utie fois déterminé le profil d'une roue dont la sécurité a été vérifiée par l'ekpérience, d'eil déduire celui qu'il faut donnera une roue de diamètre dilTérent ayant lu môme vitesse à le circonférence; le symétrie doit s'étendre à l'aubage.
La théorie de ces pièces montre qu'une ouverture, même de petit dia* métré, percée au centre, lait naître des tensions dangereuses qu'il laut éviter par un fortôpaissUsomentau moyeu. Pour les roues ayant une cer* tains importance, on évite Touvertiire centrale en asst^mbliint l'arbre au disque au moyen de plateaux tenus par des goujons (iig. 383).
Les aubes sont des pièces détachées en acier, élampoes et (raisè^^s, munies d'un talon renflé qui est chassé dans ta jante, et légèreiiK'nt
1 rapide (Revlie univpmellc i/cs
TURBINE DE LAVAL
refoulé (fig. 387). Le disque présente une partie amincie à sa jonction avec la jante, afin de créer une section circulaire de plus facile rupture sans compromettre la tenue de la partie centrale.
L'arbre est une particularité intéressante de la turbine de Laval; la théorie en a été donnée par Fôppl(*), et par A. Stevart(*); StodolaPa développée en rétendant au cas d'un arbre chargé de plusieurs roues, qui se présente fréquemment dans les turbines des autres genres.
Considérons un arbre portant un seul disque au milieu de sa longueur (fig. 388); le centre de gravité du disque ne pouvant se trouver exactement sur l'axe géométrique de Tarbre, il est d'abord évident que le balourd produirait avec un arbre de grande rigidité, des trépidations extrêmement nuisibles; on prend donc un arbre assez mince pour qu'il soit flexible, et on évite les encastrements en employant des paliers à rotule. On peut admettre que si Tarbre était dépourvu de toute rigidité, le couple transmis au disque par la vapeur aurait pour effet de le laire tourner autour de l'axe normal au disque, et passant par son centre de gravité; l'arbre se déformerait, et tournerait lui même à la façon d'un vilebrequin.
Fig. 388.
Comme l'arbre présente une certaine raideur, il en résulte une force perturbatrice, et le mouvement qui se produit est plus compliqué; il suffira ici d'un examen approché du problème.
Soit p le poids du disque, e son excentricité par rapport à Taxe, w la vitesse de rotation, y la flèche que prendrait l'arbre sous un effort agissant dans le plan du disque et égal à un kilogramme.
(1) Civil' Ingénieur, 1895.
(2) Revue universelle des Mines, 3® série, t. 33, 1896.
TURBINE DE LAVAL
Par suite de la force centrifuge qui se développe pendant la rotation, Tarbre prend la flèche ^; il y a équilibre entre la force centrifuge et la tendance de l'arbre à se redresser, on a donc :
d'où on tire, en posant
y = tE ,.>=^ (e + y)
fP
a — to-
ce qui est l'équation d'une hyperbole en o' et y (fig. 389).
Fig.389.
Lorsque oj* croit depuis zéro jusqu'à a, y augmente depuis zéro jusqu'à l'infini (branche OM). Pour la valeur
to,
que Fôppl a appelée vitesse critique^ l'arbre fléchirait donc au delà de toute limite.
Aussitôt que cette vitesse est dépassée (branche N), la flèche reprend une valeur finie en changeant do sens (fig. 390), c'est-à-dire qu'elle
TURBINS DE LAVAL
est Opposée à e; elle diminue de plus en plus de manière à tendre ters e au fur et à mesure que la vitesse augmente; le centre de gravite ae place alors sur Taxe de rotation^ comme il le ferait pour nMmporte quelle vitesse .si Parbre était parfaitement flexible.
Il y a donc intèrût à dépasser notablement la vitesse critique pour obtenir une rotation exempte de trépidations, aussi bien quMne flexion modérée de Parbre.
Fig. 390.
Il semble cependant qu'on ne pourra franchir la vitesse critique, à la mise en train comme à Tarrôt, sans mettre Tarbre en danger; mais il faut observer que, par suite de l'inertie, le disque ne sajirait prendre brusquement un mouvement de translation prononcé; or, la vitesse de rotation augmente ou diminue très rapidement; en outre, une flexion importante de Parbre ne pourrait se produire qu*en amenant une déviation des paliers qui ferait naître un encastrement.
La vitesse critique s'abaisse lorsque J Qi p augmentent. Pour un arbre appuyé, de longueur / entre les centres des coussinets sphériques, ou a, par la théorie de la flexion :
48 Et
E étant le coefficient d'élasticité du métal de Parbre, et I le moment d'inertie de la section circulaire par rapport au diamètre; J augmente rapidement lorsque le diamètre diminue. Pour un arbre encastré, cW* à-dire qui tournerait dans de Inngs coussinets fixes, la flèche serait quatre fois plus petite, et la vitesse critique serait doublée.
Cette théorie démontre combien il est judicieux d'augittëttter la flexl-
TUBBIIfE DB LAVAL 459
bilîté^ de l'arbre en écartant ses points d'appui, et en diminuant son diamètre jusqu'à la limite permise par le moment de torsion à transmettre.
La plupart des auteurs font remarquer que si on considère le disque de poids/) monté sur l'arbre au repos, et si on Técarte de sa position d'équilibre en fléchissant Tarbre pour l'abandonner ensuite à lui-même, il oscille suivant une loi pendulaire (ce qui est facile à démontrer) ; la durée de Toscillation complète est
ce qui est précisément la durée d'une révolution à la vitesse critique. D'après M. Stodola, la flexibilité des arbres des turbines de Laval est choisie de manière à ce que la vitesse normale soit sept fois plus élevée que la vitesse critique (').
Toutes les turbines à simple disque exigent les mômes vitesses cir^ conférentielles que la turbine de Laval. En vertu du théorème énoncé plus haut sur la similitude des disques, on peut réduire le nombre de tours, ce qui permet de supprimer le train d'engrenages réducteurs; il suffit d'augmenter le diamètre en conservant les mômes épaisseurs en des points homologues. MM. Rcedler et Stumpf ont réalisé ainsi des roues de â mètres de diamètre ayant une vitesse de 400 mètres environ à la circonférence^ ce qui suppose un nombre de tours de 3820 par minute; ces grandes roues sont dos pièces exceptionnelles, qui se voilent facilement, et dont l'équilibrage est délicat. Aussi les turbines à roue unique comprennent le plus souvent au moins deux cascades de vitesse (•).
(1) La théorie exacte du mouvement montre que le centre de p*avité du disque se meut suivant une circonférence dont le contre décrit une ellipse, les axes de cette courbe étant variables avec la vitesse. La vitesse do rotation dans la circonférence est Cl), tandis que la vitesse moyenne de rotation dans Tellipse est la vitesse critique, qui est constante, et ne dépend pas de la première (Stiwart, mém. cité),
(2) Voir sur la turbine de Laval : Engg., 190/i-l-8'i6, 1905-2-880; Touvraj^e Roues et Turbines, par K. So3pcow3ki, et le mémoire du même auteur présenté au Congrès de Liège sur la turbine de Laval-Bréguet.
460 TURBINE ÉLEKTRA
Turbines dHmpulsion ayant un petit nombre d?étages de pression
et de vitesse.
Les difficultés signalées à la fin du dernier paragraphe expliquent la raison d'être d'une série de machines intermédiaires entre la turbine de Laval et celles à grand nombre de roues qui sont surtout adoptées pour les grandes puissances.
143. — Turbine Kolb^ dite ELektra (*). — Pour les petites forces, cette turbine n'a qu'une seule roue R (fig. 391), mais la vapeur la traverse plusieurs fois. La vapeur est distribuée par la tubulure a à un canal circulaire qui alimente les deux tuyères p\ celles-ci ont un profil analogue à celui des tuyères de Laval, mais elles sont à section rectangulaire, ce qui est préférable pour bien remplir les canaux de la roue. Le premier passage se fait dans une direction centripète; la veine est recueillie par le conduit fixe g\ qui la ramène à la roue dans une direction centrifuge, et ainsi de suite, jusqu'à ce que la vapeur s'échappe définitivement dans l'élargissement circulaire de la chambre qui aboutit à la tubulure c d'échappement à l'air libre ou au condenseur.
La roue a une vitesse modérée, environ 100 mètres à la circonférence ; la vitesse absolue de la vapeur n'est donc pas beaucoup modifiée parle premier passage sur les aubes, et la vitesse conservée est encore très grande; mais comme il y a quatre utilisations successives, la vitesse absolue finale de sortie est modérée. L'angle d'injection est assez ouvert, il est voisin de 36"* pour les premières tuyères (M. On voit aussi que la roue est à circulation radiale; les aubes (fig. 392), sont en bronze de
(1) Voir iino mormi^Taphio de celto turbine par H. Meuth dans Zeitschrlft des V. D. !.. 1908, p. 182 et 216.
(2) On trouverait, par le tracé des triangles de vitesses, que les angles d'injection doivent <lev»Miir de plus en f)lus petits pour les eluites successives tandis que Tanple à l'entrée des conduits fixes doit au«(menter.
TURBINS ÊLSlttRA
composition spéciale fraisées au profil voulu, et serrées sur la jante au moyen d'une frette en acier au nickel; la force centrifuge s'exerce sur elles en porte à-faux, on prévient leur flexion vers Pextérieur au moyen d'une seconde frette en acier.
Flg.392.
La figure 393 représente en détail les tuyères de la première injection. L'une des parois est constituée par une languette en acier, mobile autour d'un couteau qui se trouve près de l'orifice de sortie; en actionnant cette languette au moyen d'un pignon représenté, on diminue la section à volonté, tout en conservant un profil longitudinal convenable pour la détente de la vapeur. Ce dispositif permet d'adapter la turbine à des charges variables sans trop demander au réglage par étranglement. Paliers^ réglage^ etc, — L'arbre repose sur des paliers graisseurs à anneaux sans rotule, il est en outre assez rigide pour que la vitesse soit en dessous de la valeur critique.
L'étanchéité au passage de l'arbre à travers l'enveloppe est obtenue par des joints en labyrinthe; une fourrure est placée sur l'arbre et tourne dans un manchon garni de métal blanc creusé de rainures circulaires profondes; ces cannelures sont alimentées par un petit conduit amenant de la vapeur détendue qui fuit d'une rainure à Tautre. La pression est réglée de manière à ce qu'il y ait une légère fuite qui s*ac" cuse à l'extérieur, on est certain ainsi d'éviter les rentrées d*air.
Le dispositif de réglage automatique rappelle celui des turbines de Laval. Le régulateur est du même genre, il est monté au bout de l'arbre (fig. 391 à gauche); il actionne, par son manchon et ses tringles de renvoi, une soupape à double siège placée immédiatement avant rentrée de la vapeur dans le conduit a.
TDRBtKI tLIXTRA 463
En amont iJc la soupape régulatrice, se trouve un obturateur à fermoturo automatique maintenu ouvert par un volant et une tige ûletée, mais auquel un ressort antagoniste donne une tendance a se lermer. L'écrou dans lequel passe la tige est formé parles deux branches d'une pince qui est fermée à l'état normal; lorsque cette pince s'ouvre par l'action d'un déclic, la tige de la soupape sst libre, et celle-ci se ferme brusquement.
Le déclic en question est ouvert par le régulateur lorsque la vitesse de rotation dépasse le maximum prévu ; à cet effet, la boite cylindrique contenant le régulateur porte un doigt mobile maintenu fermé par un ressort et qui fait office de came lorsque la force centrifuge est suffisante.
144. — Turbine Elektra à deux chateê de pression. ~- Pour les puissances plus élevées, où l'économie de vapeur augmente d'importance, on partage çn deux la cliute de pression, ce qui diminue la vitesse d'injection ; le nombre des passages à travers chacune des roues est alors réduit à trois (fig. 394).
TUBBIHE ÉLEKTBA
TUUBINE ÉLEKTBA
Le compartiment à haute pression est représenté , en coupe normale à l'axe, à gauche de la figure; le côté droit est la section faite dans la roue à basse pression.
La vapeur arrive en a pour alimenter le canal sur lequel sont montées les tuyères d'injection; lefluide détendu s'échappe, après trois passages dans la roue, à travers la cloison qui sépare les deux chambres, et atteint les quatre tuyères de la roue à basse pression par les ouvertures 6. L'échappement final a lieu dans la direction centrifuge suivant c.
Les chambres se trouvant à des pressions différentes, l'arbre traverse par un joint à labyrinthe la cloison qui les sépare; ii est à noter que les fuites n'auraient pas pour ce joint la même gravité que pour la garniture extérieure du côté de la basse pression.
A l'un ou l'autre de ces deux genres de turbines se trouve appliqué, dans le cas de marche à condensation, le condenseur centrifuge dont il a été question dans la première partie (page 430). On obtient ainsi la disposition d'ensemble reprè-
Fig. a0&.
MACBINBS K VAPEUR
466 TURBIME ÉLEKTRA
sentée par la figure 395, où Ton voil une turbine T à deux chutes de pression de 300 chevaux eiTectifs commandant un alternateur D ainsi que son excitatrice, et le condenseur centrifuge C. La vapeur se rend de la turbine au condenseur par la conduite £ ; Teau froide est aspirée par y, et Peau échauffée est évacuée par d\ V est une vanne d'échappement à Pair libre.
145. — Résultats d^eêsais. — M. Gutermuth donne sur les deux genres de turbines fonctionnant à condensation des résultats dressais dont nous extrayons quelques chiffres (').
10 Turbine à condensation à une seule roue.
Pression absolue de la vapeur 10.25 kg. p. cm*
Température 289<>
Pression à Textrémité de la tuyère 0. 22 kg. p. cm*
— — du conduit g' 0.284 —
— d'échappement 0.171 —
Température — 140<>
Tours par minute 8.524
Puissance effective 45 chvx.
Consommation par cheval-heure effectif 12.25 kg.
Dans le chiffre de consommation est comprise la vapeur dépensée pour alimenter les joints en labyrinthe, évaluée dans un essai séparé à 37 kg. à l'heure.
%o Turbine à deux chutes de pression^
Pression absolue de la vapeur 10.1 kg. p. cih*
Température 237^6
Pression à l'extrémité de la première tuyère. . . 1 .094 —
— dans la première chambre 1 .037 —
Température de — — 10^.6
Pression à l'extrémité de la tuyère à basse
pression 0.18 —
Pression de l'échappement 0.125 —
Température — 69®
Tours par minute 8.181
Puiss'ance effective 59.3 chvx.
Consommation par cheval-heure effectif 9.025 kg.
(1) Zeiieehrift fur da» gesûnUe Turbinenwesen, 1905.
TURBINE AlEKTRA ^ 467
On remarque dans Pessai 1^ que la pression s^élève au-dessus de celle d'échappement de la tuyère dans le premier conduit de déviation, et qu'elle s^abaisse ensuite. M. Stodola a mesuré les pressions en différents points et a observé le même effet dans les deux premières tuyères Q).
146. — Turbines de la société d'Electricité (A. E. G.) de Berlin. -^ Elles comprennent plusieurs types ; celles de faible puissance se construisent à une seule roue munie de deux ou trois aubages (turbodynamos pour Tusage des navires) ; pour les machines plus importantes, il y a deux étages de pression avec deux étages de vitesse pour chaque roue. La figure 396 (^) représente une coupe par Taxe de cette machine. Les chambres sont séparées par une cloison que traverse Taxe ; les joints de pénétration de cette pièce dans Penveloppe sont à labyrinthe, avec alimentation de vapeur par conduits ascendants c e.
Chacune des roues est à jante élargie, creusée de deux rainures à queue d'aronde destinées à recevoir le talon des aubes ; celles-ci sont entourées d^un cercle rivé. Les deux séries d'aubes sont assez écartées pour comprendre les directrices fixes dont la fonction est de recueillir les veines quittant la première couronne pour les distribuer à la seconde.
Les tuyères sont divergentes comme dans les turbines de Laval, mais elles ont une section carrée obtenue par déformation à la presse, et elles sont rassemblées de manière à former une seule veine plus ou moins développée dans le sens de la circonférence. Les tuyères circulaires ont en effet Pinconvénient de donner des veines qui ne remplissent pas bien les canaux de la roue, ce qui donne lieu à la production de remous.
Le réglage automatique est commandé par un régulateur du genre Hartung (118), qui actionne d'une manière indirecte la soupape équi-
(1) Des essais faits par MM. Stodola et Farny, on 1906, sur une turbine de 300 chevaux à deux chutes de pression ont donné une consommation de 6,55 kg. par cheval effectif et par heure, la vapeur étant à la pression de 14 kg. p. cm* et la température étant de 299°.
(2) D'aprôs Engineering.
TURBINE CURTIS
librée S (fig. 397) (^) en déplaçant par la tige t le tiroir distributeur du
Fig. 396.
piston /), le tout constituant un système asservi. Ce tiroir est représente à plus grande échelle à côté de la figure principale ; de l'huile sous
(1) Les organes représentés piAi' cette figure se trouvent dans le plan normal à celui de la ligure 396.
TURBINE CURTI3
pression, refoulée en e par une pompe, est admise par les canaux a ou 6, et s'échappe par le conduit d; ce tiroir est parfaitement équilibré.
La vapeur motrice iranchit le modérateur, puis la soupape A qui est ouverte en grand, puis la soupape de réglage S, d'où elle se rend aux tuyères du premier compartiment de la turbine.
La soupape A, ouverte par la roue à poignées m, est disposée de manière à se fermer automatiquement lorsque la vitesse dépasse colle du régime d'une quantité donnée. Le dispositif employé, analogue à celui de plusieurs autres turbines, sera décrit plus loin à propos de la
470 TURMNB CURTIS
turbine Zoelly ; c'est la rotation imprimée à la douille n par le levier / qui détermine le déclenchement de la soupape par un régulateur spécial; celui-ci consiste en une petite masse noyée dans l'arbre, et que la force centrifuge projette dans une direction radiale; elle vient alors toucher un levier relié au bras / (ce régulateur est visible dans la figure 396, à gauche du palier).
La société A. E. G. a construit des turbines à roues et aubages Riedler-Stumpf, qui comportent un réglage différent; le régulateur, à peu près identique à celui de de Laval, actionne un obturateur d*un genre spécial consistant en un ruban flexible qui s'applique sur tous les canaux aboutissant aux tuyères; ceux-ci ont leur point de départ sur le pourtour cylindrique d'une boîte dans laquelle se trouve un tambour qui enroule ou déroule le ruban. Ces turbines sont à deux étages de vitesse sur une môme roue (v. Stodola^ ouv. cité).
La turbine du type de la figure 396 tourne à 3000 tours pour une puissance effective de 750 à 800 chevaux, les disques ayant un diamètre de 1200 mm. au centre des aubes, ce qui donne à la vitesse circonférentielle la valeur de 188 mètres. Pour actionner les alternateurs, les nombres de tours sont par exemple de 3000, 1500, 750, suivant qu'il s'agit de puissances de 1000 kw. ou en dessous, de 1000 à 3000 kw., ou de puissances supérieures (*).
La figure 397^ représente l'aubage de la première roue d'une turbine de 2000 kw. à 3000 tours du même type que celle de la figure 396 {Engg,. 1910-1-639); le diamètre moyen des roues est de 1240 et 1251 millimètres respectivement.
Dans la construction actuelle de la Société de Berlin, le modérateur combiné avec le régulateur de sûreté est disposé comme Tindique la figure 3972, dont voici l'explication.
(1 ) Essais et résultats obtenus sur les turbines de TA. B. G. dans une station de Berlin (Zeitschrift des V. D, L, 1907, p. 385).
Essais sur une turbine Riedler-Stumpf (même recueil, 1907, p. 605, 658, 707).
Voir aussi Eng^., 1904-1-211 et 1904-2-231, 330 pour la description des turbines de TA. E. G., et un article plys récent, donnant la disposition nouvelle des pompes auxiliaires rotatives, actionnées par une turbine spéciale (Zeitschrift dn F. D. I., 1909, p. 702).
TURBINE GURTIS
Légenck de h figure 397*
V, rque à poignées permettant d'ouvrir ou de fermer la soupape d'arrêt A.
M, manchon actionné par le pignon d'angle p ; ce manobon fait tourner iolidairement, au moyen de deux prisonniers, la buselure 6 qui porte le plateau P, et la tige t de la soupape qui s'y trouve engagée.
Flg. 397 i
t, tige filetée dans le manchon m ; ce manchon peut glisser vers la droite, avec la douille d dans laquelle il est engagé. Les pièces m et d sont empêchées de tourner par des prisonniers et des rainures parallèles à l'axe de la tige.
R, ressort qui, en appuyant sur le plateau P, tend à l'entraîner vers la droite avec la douille B et la tige t ; ce mouvement est empêché par Técrou m aussi longtemps que la douille d ne peut céder. La douille d est retenue au moyen d'un cliquet mis en place par un levier auquel s'articule la tringle r \ dans la position de la figure, ce cliquet est engagé dans Tencoche de la douille tandis que si on déplaçait la tringle r vers le bas, les pièces
TURBINES CUBTIS
d et m seraient rcponssées vivement vers la droite sans pouvoir s'opposer à la fermeture de la soupape. C'est le ré^lateur de surets ou un levier déplacé à la main qui provoquent le déclenchement ci-dessus décrit; le plateau P sert d'amortisseur pour éviter un choc trop violent de la
soupape sur Eon siège.
Lorsqu'on veut ouvrir à nouveau la soupape, la roue à poignée V est manœuvrée de telle sorte que la soupape s'appuie sur son si^e ; la rotation de sa lige détermine le recul de l'écrou m et de la douille d jusqu'à ce que cello-ci vienne s'enclencher ; puis la roue étant manœuvrée en sens contraire, ta tige t se dévisse et se remet dans la position de la figure,
Ce système peut être manœuvré comme un modérateur ordinaire aussi longtempsque le cliquet se trouve engagé dans la douille d.
Une iDodificatioi) plus importante a été apportée au mode de réf^lage. Le régulotour à sorvo-moteur, au lieu de commander une soupape générale d'étranglement, ouvre ou ferme successivement une série de soupapes partielles. Cette disposition est représentée dans la figure 397* ;
TURBINES CUHTIS 473
la vapeur débouche du modérateur dans une colonne verticale, où elle trouve les petites soupapes dont une seule est représentée ; chacune des soupapes alimente deux tuyères. Les tiges de ces petits obturateurs,
bien guidées horizontalement, sont terminées chacune par une fourche contenant un galet qui s'engage dans la barre découpée que manœuvre verticalement le piston h huile du servo-moteur ; les coulisses sont tracées de manière que les soupapes s^ouvront ou se ferment l'une après Tautre.
Fi«. 398.
TURBINE CURTIS 475
Ce dispositif permet de dépenser la vapeur à pleine pression quelle que soit la charge ; le réglage ne modifie donc pas les vitesses de la vapeur, ni les relations qui doivent exister entre ces vitesses et celle des roues. Cette condition est particulièrement importante dans les turbines à étages de vitesses.
147. — Turbines Curtis. — Ce sont les premières dans lesquelles on a adopté le principe des chutes de vitesse dans les étages de pression. Elles sont construites parla General Electric C* en Amérique, par la compagnie anglaise Thomson-Houston, à Rugby, etc., avec des détails un peu différents; elles comprennent de deux à quatre chutes de pression ayant chacune deux ou trois étages de vitesse.
Ces turbines sont caractérisées par leur arbre vertical (fig. 398) (*), qui repose au pied sur un pivot réglable en hauteur, et qui actionne une génératrice d'électricité superposée à la chambre de vapeur. Le soubassement, assis sur une fondation peu étendue, sert souvent de condenseur à surface ou à mélange, ce qui supprime toute résistance ou perte de charge à l'échappement ('),
Pour le premier compartiment, l'injection se fait par des tuyères réparties en deux secteurs aux extrémités d'un même diamètre ; ces tuyères sont contiguês pour chacun des secteurs, et sont contenues dans une seule pièce coulée en bronze, tandis que les roues et les directrices intermédiaires sont découpées à la machine. Le tracé est celui de la figure 399, dans lequel le profil dorsal des aubes est formé par un arc de cercle et deux tangentes, tandis que le creux est un arc de cercle.
L'injection se fait sous un angle de 20o, la première couronne mobile comprend des aubes symétriques, ayant Tangle d'entrée égal à l'angle de sortie (24®). Les directrices qui viennent ensuite sont tangentes à la vitesse absolue de la roue précédente, et doivent faire l'injection à la couronne suivante sous un angle plus faible; elles sont par conséquent dissymétriques. La même gradation s'applique aux étages suivants,
(1) Cette figure, représentant une turbine de la Compagnie anglaise, est tirée d'Engg., 1904-1-181.
(2) Condenseurs à mélange ou à surface servant de socle, par W. H. Allen (Engg., 1906-1-514).
TURBINE CURTIS
mais les angles augmentent à chacun d*eux. Il faut quUl en soit ainsi, parce que la vitesse diminue rapidement en traversant les aubages, et qu^il est nécessaire d'agrandir les sections sans donner aux couronnes un évasement trop prononcé, qui empêcherait la veine de rester en contact avec la paroi.
D^un étage de pression au suivant, on augmente le secteur sur lequel
Fig. 399.
se fait Pinjection, et on allonge les aubes dans le sens du rayon. Pour les diaphragmes séparant les compartiments abcd^ les canaux de distribution sont ménagés dans la fonte, et leurs parois sont taillées aussi régulièrement que possible.
Les jeux entre directrices et aubes dans le sens de Taxe varient de 0,5 à 2 mm. depuis les petites forces jusqu'aux plus grandes; ces jeux peuvent se régler avec beaucoup de précision en relevant la lentille fixe sur laquelle porte le pivot.
Le poids à porter est considérable (9 tonnes pour une turbine de 1500 kw. tournant à 1500 tours), et le pivot demande des dispositions
TURBINE CURTIS
spéciales. L'arbre est solidaire d'un patin en fonte trempée, dont le bord plan repose sur une lentille fîie de même métal ; celle-ci laisse passer, au centre, un petit conduit qui injecte le lubrifiant sous une pression suffisante pour équilibrer les poids à supporter (10 à âS atm.).
On peut prendre Phuile ou l'eau comme lubrifiant ; celle-ci est employée de préférence, l'Imile ayant l'inconvénient de filtrer à travers le bourrage et de pénétrer jusque dans le compartiment qui est en relation avec le condenseur.
On reconnaît ici le palier hydraulique de Girard ({"'fascicule) ; ilfonctionne avec une parfaite sécurité, à la condition que le lubrifiant soit envoyé sans interruption. Pour éviter le grippement des lentilles en cas d'arrêt du courant refoulé par la pompe, un petit accumulateur placé sur la conduite ferme en descendant une soupape obturant la prise de vapeur(*) .
Le réglage se fait en fermant un nombre plus ou moins grand de
(1) M. Emmef, l'un d 63 auteurs de la turbine Curlis, signale que les frottements sont si faibles, que la turbine continue à tourner pendant quatre à cinq heures après l'enlâvement de la charge et la fermeture des distributeurs. Cette lenteur d'arrât étant gânante pour le service, on munit la turbine d'un frein.
TURBINE GURTI8
tuyères; c'est évidemment le seul système irréprochable en principe, lorsqu^il s^agit d^une turbine partielle, mais il entraine une assez grande complication. Il y a autant de petites soupapes qu'il y a de tuyères ; chacune d'elles est ouverte par un piston, et fermée par un ressort; la distribution qui détermine le jeu de ces pistons est commandée par un relais sur lequel agit le régulateur; cette dernière liaison peut être électrique ou mécanique, les constructeurs ont employé indifféremment les deux systèmes, mais nous ne décrirons que la commande mécanique.
Le régulateur, dont le manchon est appuyé sur un ressort, est placé au sommet de l'arbre, et commande, par des tringles et des leviers de renvoi, une crémaillère verticale qui engrène avec le tambour T (fig. 400) ; ce tambour est muni d'une came en hélice C, destinée à commander successivement chacun des relais, il est donc aussi long que Pexige la batterie des distributeurs. La came agit sur le levier /, qui presse sur la tige t d'une soupape formant obturateur par le bas ou par sa surface annulaire supérieure, et qui tend, par l'action du ressort r, à obturer le passage vers le haut. Cette soupape est le distributeur auxiliaire qui détermine les mouvements du piston /), lié à la soupape de fermeture S de la tuyère (fig. 401). Le piston/) est pressé par
le ressort R, et obéit à son action lorsque la vapeur, qui se trouve d'une manière permanente dans la chambre A, est admise également sur la face supérieure par le conduit 6. Pour soulever la soupape S, il faut permettre à la vapeur qui se trouve au-dessus du piston p de s'échapper (par exemple vers l'étage de pression suivant) par le conduit c ; c'est ce qui a lieu lorsque la tige du distributeur auxiliaire étant appuyée vers le bas, le conduit a est fermé, et le passage de b vers c ouvert*
Les soupapes S, commandées comme il vient d'être dit, sont ouvertes ou fermées, sans pouvoir occuper une position intermédiaire; comme le réglage de la vitesse exige que la puissance varie d'une manière continue et d'aussi
Fig. 401.
TURBINE CURTIS
peu quMl le faut pour rester égale à la charge, la batterie de soupapes en comprend une qui est sous la dépendance directe du régulateur, et qui doit être entièrement ouverte avant que les autres ne soient influencées.
Le nombre de tuyères est assez grand pour que la turbine puisse fonctionner éventuellement sans condensation; il est évident que les tuyères, qui sont tracées pour déterminer un certain régime de pressions, fonctionnent alors d^une manière défectueuse. Les tracés sont laits en prévision d'une pression d'entrée de 10 à 11 kg. effectifs, et d'une contre-pression de 0,07 kg.
Il y a encore, comme dans toutes les turbines, une valve de sûreté qui ferme complètement Parrivée de vapeur lorsque la vitesse dépasse de 10 à 15 0/0 la vitesse normale, ce qui ne peut se produire que par dérangement du système de réglage.
On peut aussi donner au manchon du régulateur une surcharge, par l'intermédiaire d'un ressort auxiliaire commandé par un petit moteur électrique, et faire varier de 2,5 0/0 le nombre de tours pour les besoins de l'accouplement en parallèle.
148. — Résultats dressais. — Des essais, conduits en 1907 par MM. Wilson et Salter, sur une turbine de 1500 kw. à 1500 tours, ont donné les résultats suivants (*).
Demicharge.
Charge normale.
Charge normale.
Surcharge de 25 %.
Pression effective kg. par cm'
Température
Surchauffe
Contre-pression abs kg. par cm'
Température de l'eau à l'entrée
— — à la sortie
Consommation de vapeur par kwheure kg.
La pompe de circulation et la pompe à air étaient commandées séparément, aucune déduction n^a été faite pour tenir compte de la force
(1) Engg., 1907-2-375.
TURBINE CURTIS
absorliée par cette commande; celle-ci, mesurée pour une turbine[de 470 kw., a été trouvée de 1,8 kw. pour la pompe à air, et de 7,1 kw. pour la circulation, soit ensemble 1,90% delà puissance.
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Des essais plus anciens, effectués sur une turbine de 500 kw., accusent l'influence du vide, de la surchauiïe et du facteur de charge sur le rendement (iîg. 402).
On donne, pour de grandes turbines Curtis de 9000 kw. établies à Chicago des consommations variant de 5,85 à 6,15 kg. par kw. -heure pour les puissances de 10,000 à 14,000 kw., la pression étant de 13 atm. environ, la température de 275°, et le vide de 98 % (').
149. — Obseroaiion sur le rendement des turbines à muUiples chiites de oitesse ('), — M. Râteau a été un des premiers à démontrer qu'il n'y a pas avantage à trop multiplier le nombre des chutes de vitesse, malgré la simplicité que présente ce moyen pour réduire la vitesse circonfcrentietle des roues.
Il faut remarquer, en eiïet, que les canaux courbes employés pour amener les veines de vapeur d'une roue à la suivante donnent lieu à des résistances analogues à celles des aubes mobiles, résistances qui se traduisent par une perte de vitesse. On peut tenir compte de cet effet
(1) Comme terme de comparaison, les machines à piston de 5,000 chevaux de la station Moabit, à Berlin, consomment par cheval indiqué et par heure 4 à 4,10 kg. (83 tours, 12 atm., 300°), et 6,56 par kw. {Zeitschrift des V. D. /., 1908. p. 988).
Les turbines Curtis sont très répandues dans la région méditerranéenne du midi de la France (v. le numéro de la Revue électrique, consacré & l'Exposition d'électricité de Marseille, 1908).
(2) Considérations sur les Turbines à vapeur à chutes de vitesse, par A. Râteau [Mémoires du Congrès de Liège, 1905, t. II).
TURBINS CURTIS 481
par un tracé analogue â celui que M. Râteau applique à Pétude des turbines hydrauliques (2® fascicule) ainsi que des turbines à vapeur (3*^ fascicule, n!" 143 bis). Les conclusions auxquelles on arrive dépendent naturellement du coefficient de perte qu^on admet, et qui porte, pour les roues, sur la vitesse relative, et pour les directrices, sur la vitesse absolue.
Si on suppose, par exemple, que ces vitesses sont réduites à 0,80 de leur valeur théorique, ce qui correspond sans doute aux circonstances les plus favorables (parois unies, courbures modérées), on trouve facilement, en employant la méthode graphique, le rendement de chacune des couronnes. Avec les angles de la figure 399 pour la turbine Curtis, et avec trois chutes de pression entre Tamont (11 kg. p. cm.) et l'aval (0,05 p. cm.), on trouve que la vitesse absolue au sortir des premières tuyères est
Lorsqu^on suppose que la vitesse circonférentielle est de 75 m. par seconde, on trouve que les couronnes utilisent respectivement 0,33, 0,134, et 0,026 de la puissance théorique due à la vitesse d^entrée, c'est-à-dire que la dernière couronne est d'un effet presque nul. En portant la vitesse circonférentielle à 100 mètres, ces facteurs deviennent 0,42, 0,137 et zéro; le rendement global est meilleur, mais la dernière couronne ne fait plus de travail. On en conclut qu'il ne faut pas adopter plus de deux chutes de vitesse dans lo cas ou il y a au moins trois chutes de pression. La conclusion reste la même pour deux chutes de pression, à la condition qu'on élève la vitesse circonférentielle, et c'est le cas des turbines décrites au n*" 146.
La conclusion peut être différente quand il n'y a qu'une chute de pression (143); ainsi, pour la turbine Elektra à une seule roue fonctionnant dans les conditions de Tessai relaté au n*^ 145, on trouve, en adoptant un coefficient de réduction de vitesse de 0,80 tant pour les canaux fixes que pour ceux de la roue, et une perte d'énergie de 0,15 dans les premières tuyères, que les puissances recueillies dans chacun des passages sont respectivement 0,21, 0,108 et 0,036 de la puissance théorique, le quatrième passage ne donnant pas d'effet. Le rendement
482 turbihb râteau
total indiqué obtenu de cette manière pour Pensemble s^accorde bien avec le résultat de Texpérience (0,31 pour le rendement effectif). Il suffirait donc ici de trois chutes de vitesse.
Turbines dHmpulsion multicellulaires.
150. — Caractères généraux, — Le prototype de ces turbines est eelle que M. Râteau a fait breveter en 1898; elle comporte en principe un nombre d'étages de pression notablement plus élevé que celles décrites dans le paragraphe II, et tel que le rapport entre les pressions d'aval et d'amont de chaque distributeur soit supérieur à la valeur critique qui est d'environ 0,58 (*) .
L'injection est partielle aux premières roues, ce qui permet de leur donner un grand diamètre et d'abaisser le nombre de tours ; au fur et à mesure que la vapeur se détend, elle demande, à vitesse d'écoulement égale, des sections de plus en plus grandes ; cette augmentation de section est obtenue par plusieurs moyens, qu'on emploie ensemble ou isolément, à savoir :
\9 L'augmentation des secteurs d'injection ;
2<^ L'augmentation de la largeur radiale des couronnes ;
Z^ L'augmentation du diamètre ;
4<^ L'augmentation des angles d'entrée et de sortie des directrices et des aubes.
On use surtout du dernier moyen pour les dernières roues d'une série, lorsqu'on a tiré des deux premiers tout ce qu'ils peuvent donner.
(1) On trouve facilement que cette condition est réalisée, du moins pour la vapeur saturée, lorsque le nombre des chutes n est choisi par la formme
Pi et p, représentant la pression d'amont et celle du condenseur, respectivement.
TURBINE RATEAU-OERLIKON 483
Dans les turbines Râteau construites d'abord par Sautter Harlé et C'% les ateliers d'Œrlikon et d'autres concessionnaires, les roues étaient formées de disques en tôle emboutie rivés sur les moyeux ; les aubes, en tôle étampée, étaient rivées sur le bord retroussé du disque La turbine comprenait souvent deux corps à diamètres étages, c'est-à-dire une chambre à haute pression et une chambre à pression plus basse. Aujourd'hui, il y a une tendance à diminuer le nombre des étages, ce qui permet de n'employer qu'un seul corps avec un arbre de longueur assez réduite. Les roues sont le plus souvent en acier forgé, d'une seule pièce avec le moyeu ; les aubes sont en acier, fraisées au profil voulu.
Les organes de réglage comprennent toujours une soupape à double siège, ou une autre forme d'obturateur équilibré, manœuvré par le régulateur, soit directement, soit par servo-moteur à huile sous pression. Une autre soupape, dite de pare-emballement, est placée en amont de la précédente ; elle peut être ouverte et fermée à la main comme un modérateur ordinaire, mais elle est disposée en outre pour se fermer brusquement par Faction d'un ressort, d'un piston à huile ou à vapeur, lorsque la vitesse de régime est dépassée de 10 à 15 0/0.
Les détails varient un peu d'après les constructeurs, mais ils ont une tendance à s'uniformiser. Les turbines sont toujours horizontales, et se font pour toutes les puissances à partir de 250 chevaux.
La turbine Zoelly, beaucoup plus récente, construite par la maison Escher Wyss et C*® de Zurich, et par différents concessionnaires, a pris aussi un grand développement. Elle est pratiquement identique à celle de Râteau.
151. — Turbine Râteau — Nous choisirons comme exemple le type construit actuellement par les Ateliers d'Oerlikon.
Comme l'indique la figure schématique 403 ('), le corps de la turbine est partagé en un certain nombre de cellules : il y en a 11 dans l'exemple choisi (il s'en trouvait jusqu'à 24 ou plus dans les turbines à deux
(1) Les figures 403 à 405 sont extraites de Zeitschrift fur dos gesamte Turbinenfpeserif 1908, n® 19, à qui cette description est en grande partie empruntée.
On trouvera un type très caractéristique de turbine Râteau proprement dite dans celles de 5.000 kw. de la Centrale de Greenwich [Engg,^ 1911-1-40).
484 TURBINE RATEAU-OERUKON
corps du début). Chaque cellule renferme une roue ; l'arbre renflé au milieu passe dans tous les moyeux contigus, et les diaphragmes sont alésés au centre de manière à laisser passer les moyeux avec un jeu suffisant ; il en résulte évidemment des fuites, mais leur importance est réduite par le fait que la section libre des jeux nest qu'une faible fraction de la section des orifices d'injection .
L'enveloppe est divisée en deux par un joint diamétral horizontal ; les socles des paliers sont venus de fonte avec la moitié inférieure de l'enveloppe, et toutes les tubulures sont portées par elle, ce qui n'oblige pas à les démonter lorsqu'on veut ouvrir la turbine. Pour équilibrer la poussée axiale dans la faible mesure où elle se produit par le changement de vitesse axiale sur les roues, il y a à l'extrémité de l'arbre, du côté de l'entrée^ un palier de butée à cannelures abondamment lubrifié. L'arbre traverse les fonds de l'enveloppe par des garnitures en labyrinthe disposées de manière à ne pas être affectées par de légers mouvements longitudinaux.
Canaux distributeurs. — Les cellules sont réparties en groupes ; îl y a deux de ces groupes dans la figure 403, et ils ont des roues de môme diamètre: il peut y en avoir un plus grand nombre, avec des diamètres croissants. Dans chaque groupe, le secteur sur lequel se fait rinjection est constant, on augmente la largeur radiale des couronnes de manière à obtenir la section nécessaire au fur et à mesure que progresse la détente. Lorsque cette largeur est arrivée à sa limite pratique, le groupe est terminé, et on augmente fortement le secteur d'injection du groupe suivant, ce qui permet de réduire la largeur radiale pour les premières cellules de ce groupe ; cette largeur augmente ensuite comme pour le groupe précédent, et ainsi de suite. Pour le dernier groupe l'injection a ordinairement lieu sur tout le pourtour.
D'après M. Râteau, la vitesse absolue conservée parla vapeur quittant les roues reste acquise en grande partie à la chute suivante ; cet ingénieur admet, dans ses calculs, que la perte de force vive entre une roue et le distributeur suivant est égale au quart de la force vive du fluide quittant la roue. Pour la dernière roue du groupe, la vapeur débouche dans une chambre plus large, nécessaire pour augmenter le
TITBBtHE RATEAU-OEBLIEOH
développemenl de l'arc sur lequel se fait l'injection, et la vitesse de sortie est par conséquent éteinte par les tourbillonnements.
Les diaphragmes sont en deux pièces, jointes au diamètre horizontal ; ils sont en fonte d'acier, tournés sur les deux faces afin de réduire
486 TCRBINE RATBAU-OERLIKOM
le frottement de la vapeur ; ils ont un bord élargi, qui détermine leur espacement, et sont serrés Tun contre l'autre dans l'enveloppe.
Roues et aubes. — Les aubes, en acier au nickel, sont taillées et engagées à queue d'aronde, avec les entretoises de même forme, dans une rainure creusée à la circonférence de la roue {fig. 404 A-B-C) ; l'introduction de ces pièces se fait par une ouverture aussi large que le fond de la gorge, pratiquée en un point <le la jante, et qui est fermée après coup par une pièce de remplissage rivée. On place aussi des rivets de distance en distance ^ travers les joues et les blocs d'enlretoisement. LafigureC indique un mode de construction un peu différent.
Ces roues sont en fer homogène Siemens- Martin, tirées de plaques obtenues par laminage, et tournées suivant te profil d'égale résistance, avec des épaisseurs qui donnent au coefficient de sécurité, calculé sur la résistance à la rupture, une valeur de 5 à 7.
Réglage. — Le système de réglage estspccial aux Ateliers d'Oerlikon. La soupape a (fig. 405), qui pj^ ^^
sert à l'arrêt en cas d'emballement,
est manœuvrée par le piston e qui se meut dans un cylindre placé sous la dépendance du régulateur. Le réglage proprement dit se fait par le piston équilibré t, que commande également le régulateur.
Supposons la turbine à l'arrôt ; la mise en train a lieu en ouvrant
TURBIHE BATEA.U-OERLIKON 487
la soupape u, qui donne à la vapeur un passage latéral, et lui permet de contourner la soupape principale a. Lorsque la turbine atteint ■ sa vitesse normale, le régulateur r, commandé par m et n, se soulève et manœuvre le piston de réglage b. On ouvre alors la petite soupape o, qui permet à l'huile sous pression distribuée par le tiroir y de soulever le piston e et d'ouvrir la soupape principale a. On peut alors fermer définitivement la soupape u.
La course du manchon nécessaire pour le réglage est h, mais on lui donne une course H plus grande; le déplacement supplémentaire H-A ne se produit que lorsque la vitesse continue à augmenter (si (> était arrêté par un frottement, par exempie), Uans ce cas, le distributeur,)/ prend une position telle qu'il établit la pression de Ptiuile sur la face supérieure du piston e on même temps qu'il ouvre l'échappement de la face inférieure; la soupape d'arrêt se ferme.
Après cette fermeture, qui est hermétique, la turbine se ralentit, le
488 TURBINE RATEAU-OERLIKON
régulateur descend et commence par remettre le distributeur y dans sa position, ce qui détermine Touverture de la soupape a et rétablit la marche normale.
La pompe à huile i^ qui dessert à la fois les paliers de Tarbre et le distributeur y^ est actionnée par Parbre du régulateur.
Le ressort /i sert à modifier la charge du manchon quand on veut changer le nombre de tours, il peut être commandé du tableau de distribution par un petit électro-moteur.
En cas de dérangement de la pompe e, ou bien si la pression de Phuile venait à tomber par suite d^une cause quelconque, le piston e, n^étant plus soutenu, obéirait au ressort ^/"^ qui fermerait la soupape d^arrêt de sûreté a. Le dispositif adopté présente donc toute sécurité pour le cas où. le graissage serait en défaut. Pour arrêter la turbine, la soupape V est disposée comme obturateur a deux voies; en la faisant tourner de 90*^, elle permet l'échappement de l'huile de la face inférieure du piston e vers Textérieur, et la soupape a se ferme par la pression du ressort /, .
152. — Détails divers; autres systèmes de construction (*). — Pour que les deux faces des roues soient soumises à la môme pression, les disques sont percés d'un certain nombre de trous circulaires. Chaque roue est essayée à une vitesse qui dépasse de 50 0/0 celle de régime ; on les équilibre statiquement après qu'elles sont terminées, en forant des trous en des endroits bien choisis.
Dans le système de construction de Fraser et Chalmers, les roues sont formées de deux disques en tôle légèrement coniques et convergents rivés sur l'âme du plateau en acier doux claveté sur Tarbre. Dans la pratique de ces constructeurs, le pas des aubes est d'environ 0,5 de leur longueur axiale ; les angles d'entrée et de sortie sont de 30°. Les diaphragmes sont des pièces coulées à nervures rendues lisses par l'application de tôles unies ; l'ouverture centrale est garnie d'un alliage (bronze au plomb), et creusée de quelques rainures circu-
(1) Turbine Râteau de Fraser et Chalmers, Engg., 1908-1-639.
— Rateau-Oerlikon du Laboratoire de Dantzig (Z. des F. D. /.,
— Râteau des ateliers Skodawerke, à Pilsen [id,, 1907, p. 416).
— HalmUton'Holzwarth (id., 1905, p. 117).
