TURBINE PARSONS

les tuyaux de communication. On démontre que la pression en des points déterminés de la turbine varie proportionnellement à la pression d'entrée, et cette propriété assure la permanence de l'équilibre dans la plupart des cas qui peuvent se présenter. Dans la turbine Brush- Parsons de la figure 412, on a assuré l'équilibrage dans la marche en surcharge en donnant au profil du rotor un épaulement à l'endroit de la prise supplémentaire B (^).

Les garnitures étanches au passage de l'arbre à travers l'enveloppe sont ici réalisées au moyen de joints hydrauliques ; ceux-ci comprennent un disque en bronze D, calé sur Tarbre, et dont le bord est noyé dans une chambre annulaire ménagée au centre des couvercles ; cette chambre est alimentée d'eau d'une manière continue, et le liquide mis en rotation se dispose en anneau concentriquement à Taxe, de manière à former joint sur tout le pourtour. Ce système de garniture n est pas général ; on trouve beaucoup plus souvent la boite à labyrinthe déjà décrite ailleurs.

Les aubes (fig. 415-416) sont découpées à longueur dans des barres d'un bronze spécial, étirées suivant le profil voulu, et munies à la racine de deux côtes saillantes obtenues par étampage. Elles sont insérées dans les gorges du rotor préparées pour les recevoir, et maintenues au pas et sous l'inclinaison prévus, au moyen de petits blocs en bronze à faces courbes qui sont ensuite matés de manière à serrer latéralement dans les rainures. Ces blocs sont creusés, sur leur face concave, de deux sillons correspondant aux nervures des aubes ; cellesci sont ainsi encastrées pour résister à la force centrifuge et aux efforts de flexion produits par la vapeur.

Les directrices sont tenues de la même manière dans l'enveloppe, mais comme elles sont affranchies de là forco centrifuge, elles sont engagées dans des rainures lisses, tandis que celles du rotor sont creusées de sillons latéraux.

Pour les aubes de plus en plus longues qui se trouvent dans les étages à basse pression, on maintient la solidarité en reliant les extré-

(1) Pour les turbines marines, qui actionnent toujoui-s dos propulseurs à hélice, les conditions do l'équilibrage sont différentes, car la poussée transmise à Tarbre par rhélice agit précisément en sens contraire de celle que la vapeur exerce sur le rotor ; c'est alors la différence des deux efforts qui doit être équilibrée.

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mités par un cercle engagé dans une encoche pratiquée dans le bord des aubes, et réuni h celle-ci par une soudure à Pargent.

Le mode de construction qui vient d'être décrit est dû à Parsons ; il a été employé dans les turbines marines les plus importantes, et semble présenter toute sécurité (^).

IMugmentation de section rendue nécessaire par le volume spécifique croissant de la vapeur s^obtient comme dans les turbines d'action, sauf que, Pinjection étant totale pour tous les anneaux, on ne peut agir que sur la largeur des couronnes, sur leur diamètre, et sur les angles des aubes. Ainsi, dans la turbine représentée, le premier groupe comprend 17 séries d'aubes et de directrices dont le profil est celui de la figure 415, mais l'angle de sortie qui est de 16° pour les premières séries, augmente jusqu'à 22° pour la dernière. Les profils à employer ne sont pas nécessairement différents, il suffit de changer leur orientation en donnant aux pièces de remplissage une forme appropriée.

Paliers^ pompes à huile^ etc. — L'arbre est soutenu par ses deux tourillons dans des paliers à rotule dont les bâtis sont venus de fonte avec les couvercles de la turbine ; le bâti de droite contient également l'un des paliers de l'alternateur : l'accouplement est fait par un manchon élastique.

Une pompe à huile H^ du genre rotatif à capsulisme, est actionnée par l'arbre du régulateur ; celui-ci est commandé par l'arbre de la turbine, et la roue hélicoïdale r. La pompe refoule l'huile sous pression à travers un refroidisseur par les conduits o, qui la distribuent & l'intérieur des coussinets. L'huile qui s'écoule des surfaces frottantes est ramenée par des conduits plus larges au réservoir contenu dans le bâti.

Réglage. — La vapeur amenée par la conduite V (fig. 413) franchit d'abord la valve d'arrêt M, qu'on manœuvre au moyen du volant m, mais qui se ferme automatiquement par l'action d'un piston à vapeur lorsque la vitesse de régime est dépassée. Après avoir franchi la soupape M, la vapeur passe par une soupape équilibrée S, qui est

(1) Dans les turbines Parsons, le pas des directrices est plus grand que celui des aubes; ainsi, pour une longueur axiale de 9 à 10 mm, le pas des directrices est de 6'"'",5 et celui des aubes de 5 mm.

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celle de réglage, et est admise dans la chambre A (6g. 412), pour être distribuée par les directrices. La soupape S est ouverte par pulsations ; à cette fin, elle est pressée par un ressort qui tend à la fermer, mais elle est maintenue ouverte par un piston sous lequel agit constamment la vapeur. Un petit distributeur D, actionné par un dispositif cinématique, permet Téchappement périodique de la vapeur qui soutient le piston, ce qui permet au ressort d'opérer la fermeture. Le petit tiroir distributeur D reçoit de Pexcentrique e, calé sur Parbre de la pompe à huile, et des renvois marqués sur la figure, un mouvement alternatif (200 courses doubles par minute) ; la soupape S eflfectue en même temps 200 pulsations. Le régulateur agit sur l'articulation v^ qu1l déplace plus ou moins, ce qui modifie la course du piston distributeur ; la durée et Pamplitude du soulèvement de la soupape varient en conséquence.

Ce mode de réglage, dû à Parsons, présente surtout Pavantage de maintenir la soupape en mouvement continuel, ce qui Pempêche de se caler (*).

En cas de surcharge, la vapeur qui a franchi la soupape de réglage se trouve à une pression élevée, et les pulsations sont à peine sensibles ; cet état de choses détermine la mise en action automatique de la soupape S', qui admet une partie de la vapeur dans la chambre B.

Afin de rendre sensibles à Pextérieur les mouvements des soupapes S et S', celles-ci actionnent des aiguilles indicatrices. Le régulateur est aussi surmonté d^un tachymètre ^, qui permet de contrôler la vitesse.

Dans la turbine décrite, la vitesse mesurée au milieu des aubes est de 40 mètres par seconde à la première série, elle atteint ilO mètres à la dernière ; il y a 73 séries, la série se composant d'une couronne de directrices et d^une couronne d'aubes.

(1) Dans les turbines Rateau-Oerlikon de construction ancienne^ un effet analogue était obtenu en donnant à l'obturateur, qui était du genre piston, un mouvement de rotation lent et continu. M. P. Van den Kerchove a eu Pidée d*appliquer aux turbines le distributeur par déclenchement des machines à piston (109 ter), la levée étant produite par un excentrique; en conjuguant deux distributeurs à excentriques opposés, on peut donc doubler le nombre des pulsations.

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157. — Type Willans- Par sons (^). — Il présente, par rapport au type original de Parsons, quelques différences dUmportance secondaire. Les figures 417 et 418 se rapportent à un système de construction employé jusqu'à 2.000 kw. On remarquera d'abord la disposition des pistons d'équilibrage, qui est faite d'après le système Fullagar. La vapeur entre en A par le branchement Z venant de la soupape de réglage ; elle peut être admise en outre par le branchement J en cas de surcharge.

La turbine peut être considérée comme se composant de trois parties (haute, moyenne et basse pression), dont chacune comprend trois groupes d'aubages à largeur radiale croissante.

Les organes équilibrant la poussée sont d'abord le piston B, placé immédiatement à gauche de Tentrée, puis le piston D; l'espace annulaire exposé entre la face droite de D et la face gauche de B communique, par le tuyau H, avec l'aval du groupe à haute pression, et Tensemble formé par le piston B et la face droite de D est destiné à équilibrer la poussée de ce premier groupe. Pour équilibrer la partie restante, la face gauche de D est en communication, par le tuyau I, avec l'échappement au condenseur, tandis que l'intérieur du rotor et sa face de droite, terminée par le dummy E, sont en communication, par les trous F,G, avec l'amont du groupe à basse pression.

L'effort qui sollicite le rotor vers la gauche équivaut donc à la pression d'amont du dernier groupe s'exerçant sur la surface du piston E. diminuée delà pression du condenseur s'exerçant sur la face de gauche du piston D \ cette résultante est destinée à équilibrer la poussée sur la section intermédiaire et ta section à basse pression de la turbine.

Par cette disposition, on évite l'emploi d'un piston de grand diamètre (comme celui de la figure 412), ce qui réduit les fuites. En même temps, le tourillon W, du côté basse pression, se trouve soumis vers l'intérieur à la pression du point F, qui est plus élevée que celle du condenseur ; la rentrée d'air à travers la boite correspondante est donc plus facile à combattre.

(1) Ce type est minutieusement décrit ààns Engineering (1908-1-12); nous empruntons à cette publication les figures 417 et 418.

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Les boites étanches sont ici disposées suivant le système Earsons ; elles comprennent une série d'anneaux fixes en bronze, ou en acier pour la forte surchauffe, anneaux qui pénètrent dans les cannelures de l'arbre avec un jeu très réduit, réglé par le palier de butée. Pour empêcher les rentrées d'air qui se produiraient surtout au tourillon V de gauche, on admet de la vapeur à pression réduite dans une chambre qui entoure la boite et la distribue dans une région intermédiaire de la partie cannelée. Ce genre de garnitures est en principe identique à celui qui est représenté dans la figure 414. Pour le tourillon du côté basse pression, ainsi que pour le dummy C, les chicanes se composent alternativement de cercles fixes engagés dans la boîte, et de cercles mobiles entraînés par le rotor, avec jeux très réduits dans le sens du rayon (environ 0,75 mm), tandis que lejeu axial est assez grand. Cette disposition est rendue nécessaire par la différence de dilatation entre le rotor et l'enveloppe.

Le réglage est produit par étranglement (et non par pulsations); la soupape équilibrée X est commandée sans intermédiaires par un régulateur à ressort genre Hartnell.

La soupape W sert pour la mise en train et l'arrêt. Le dispositif de sûreté comprend une valve-papillon, visible sur le plan entre X et Z qui se ferme par l'action d*un ressort lorsqu'elle est déclenchée par le régulateur spécial destiné à prévenir l'emballement. Ce régulateur est formé d'un ressort à boudin M, enroulé en collier autour de l'arbre (près du palier de butée), qui se détend par la force centrifuge, et fait fonctionner le déclic.

Les dispositions prises pour le graissage ressemblent à celles de plusieurs autres turbines. Une pompe rotative, actionnée par un arbre vertical (voir au bas et à gauche de la iig. 417) distribue l'huile aux tourillons, d'où elle est ramenée dans un réservoir contenu dans le bâti pour y être refroidie par le serpentin L.

Les aubes et directrices sont engagées dans des cercles en deux pièces, mortaises au moyen d'une machine à diviser ; ces cercles, de profil trapézoïdal, sont alors insérés dans les rainures du rotor et de l'enveloppe, puis maintenus en place par un second cercle maté, placé

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contre les premiers. Les extrèriiités des aubes et des directrices sonl rivées dans des cercles à section U.

Pour empêcher les efforts produits par la dilatation des liaisons entre

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le condenseur et la turbine, et pour éviter en même temps la force non équilibrée due à la pression atmosphérique qui se produirait si on employait un joint télescopique, la tuyauterie est rigide, mais le condenseur est porté sur des ressorts qui équilibrent son poids, tout en cédant aux dilatations.

158. — Type Brown Booeri-Parsons. — Cette turbine dans sa forme ancienne, se rapprochait du type Parsons pur (*) ; nous en décrirons l'appareil de réglage, du même genre que celui dont il a été question au n° 156 pour le type Brush.

Dans les figures 419 et 419 bis^ qui représentent schématiquement les organes de distribution, JJ est le joint horizontal de Penveloppe de la turbine à l'extrémité haute pression ; Parbre commande le régulateur Hartung H par une paire de roues hélicoïdales logées dans la boite E ; Tarbre du régulateur commande à son tour, par la transmission e, Parbre a de la pompe à huile. Sur celui-ci se trouve l'excentrique C, qui communique au balancier I o un mouvement oscillatoire d'amplitude et de période constantes. Le point mobile o sert de pivot à la liaison, par les renvois /, entre le manchon du régulateur et le distributeur D qui détermine les pulsations de la soupape équilibrée S. Cette soupape, du genre à double siège, tend à se soulever par Pac-

tion de la vapeur passant par Pouverture m (fig. 419 bis)^ qui exerce sa pression sous le piston p ; lorsque le distributeur D se soulève, la pression tombe, et la soupape S se ferme par Paction du ressort qui appuie sur le piston p ; Pouverture n met la face supérieure du piston en communication avec Péchappement, pour éviter que la pression provenant des fuites ne s^y accumule. La course du distributeur, réglée par Pexcentrique C, est toujours la même,

(1) Voir la turbine de 12,000 chevaux construite par Tosi pour Bueoos^Ayres {Engg,, 1908-1-680).

Fig. 420.

TURBINE BROWN BOVERI-PARSONS

mais le régulateur, en se soulevant, relève les limites de son déplacement ; Pèchappement se produit ainsi plus tôt et se termine plus tard, la soupape S reste moins longtemps ouverte, et sa levée diminue.

On peut obtenir un diagramme de la pression d^entrée en fonction du temps au moyen d^un indicateur dont le tambour est entraîné d'un mouvement uniforme et continu ; la figure 420 donne la forme de Tun de ces diagrammes pour trois charges différentes.

Le ressort 6, commandé soit à la main, soit à distance, sert à modifier le régime. La soupape d'arrôt, dont le siège seulement est indiqué dans la figure 419, est a fermeture automatique par liaison avec un régulateur spécial.

Fig. 421.

Courbes de consommation, — Ces courbes présentent les mêmes caractères généraux que celles des turbines multicellulaires d^impulsion. La figure 421 résume les résultats obtenus sur une turbine Parsons de 5,000 chevaux construite par Brown BoverietC'%sous différentes char-

TURBINE BROWN BOVERI-PARSOT4S

ges, en faisant varier la pression et la surchauffe ; on y retrouve, pour la consommation totale, les lois linéaires dtijà signalées (').

Le type de turbine à réaction pure construit actuellement par Bruwn BoverietC''(fig. 421') est disposé d'après le système Fullagar, qui simplifie l'équilibrage ainsi qu'on l'a vu au n" 157. La soupape de bye-pass S s'ouvre automatiquement lorsque la soupape de réglage principale étant ouverte de plus en plus par le régulateur, la pression s'élève dans

l'espace/, en amont des premières directrices. La figure 121^ représente cette disposition d'une manière plus délaiUèc. La vajieur arrive à pleine pression par la tubulure V, franchit la soupape régulatrice R et passe dans la chambre qui tu distribue. Lu soupape de bye-pass S

Puissance

Pression

Température

.g.TtT.b.

Dans ces essais, on a observé qu'une élévation de 507 de la température de surchauffe diminue la ronsommation de 1 % {Zeiuclirift des V. D. /., 1908. p. 988).

Les consommations se sont encore abaissées di^puis cette époque par suile de la meilleure forme donnée aux aile tles (voir le diagramme donné plus loin flg. 423").

Comme exemple d'usine centrale importante pourvue d'unités de gryiLde puissance, on peut citer celle de Saint-Denis [/.eitschrift des V. D. !.. 1905, p, 514, 570). L'emplacement occupé par les turbines élanl plus réduit que pour les machines à piston, tandis que l'importance des chaudières reste pratiquement la même, il a fallu créer pour les turbines un type d'usine approprié.

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tend à se soulever par la pression de l^espace i, ainsi que par l'aclion r; elle tend au contraire à se fermer par la pression de la vapeur agissant sur le piston P.

Outre la turbine à réaction pure, la plupart des constructeurs de machines Parsons font aussi des turbines mixtes, dont il sera question au chapitre suivant.