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FR2968031A1 - Ensemble de fixation pour distributeur de turbine a gaz et methode de fixation, de depose et d'installation - Google Patents

Ensemble de fixation pour distributeur de turbine a gaz et methode de fixation, de depose et d'installation Download PDF

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FR2968031A1
FR2968031A1 FR1160992A FR1160992A FR2968031A1 FR 2968031 A1 FR2968031 A1 FR 2968031A1 FR 1160992 A FR1160992 A FR 1160992A FR 1160992 A FR1160992 A FR 1160992A FR 2968031 A1 FR2968031 A1 FR 2968031A1
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Thomas J Brunt
Robert Coign
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General Electric Co
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Abstract

Ensemble de fixation de distributeur de turbine, comportant une pièce extérieure (16) de turbine (une enveloppe ou une coque de turbine) pourvue d'une gorge périphérique (22) s'ouvrant dans une direction axiale orientée vers l'avant ; un segment (10) de distributeur comprenant une aube fixe (14) s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure (12), la bande extérieure (12) étant pourvue d'un crochet annulaire dressé (20) muni d'un élément d'accrochage (23) s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière et reçu dans la gorge périphérique (22). Une rainure à orientation circonférentielle est formée dans le crochet annulaire dressé (20) et l'élément d'accrochage (23). Un bloc antirotation (32) est placé dans la rainure à orientation circonférentielle, et une plaque anti-basculement (36) ayant une largeur circonférentielle plus grande qu'une largeur circonférentielle correspondante de la rainure à orientation circonférentielle couvre sensiblement une face avant du bloc antirotation. Le bloc antirotation (32) et la plaque anti-basculement (36) sont directement fixés à la pièce extérieure (16) de turbine.

Description

B11-5186FR 1 Ensemble de fixation pour distributeur de turbine à gaz et méthode de fixation, de dépose et d'installation
La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour empêcher la rotation d'un segment de distributeur dans une turbine à gaz tout en facilitant la dépose, la remise en place et l'installation d'un segment de distributeur déterminé sans avoir à déposer l'enveloppe ni le carter supérieur de la turbine. Dans les turbines à gaz, des étages distributeurs individuels sont ordinairement constitués par un ensemble annulaire de segments de distributeur espacés les uns des autres dans la direction circonférentielle autour de l'axe de la turbine. Par exemple, dans un type de segment de distributeur simplement supporté (par exemple, dans un premier étage d'une turbine), les segments de distributeur comprennent chacun des bandes extérieure et intérieure entre lesquelles s'étendent une ou plusieurs aubes fixes de distributeur, avec des contraintes de montage au niveau des bandes intérieure et extérieure. Cependant, il est souvent nécessaire de déposer l'enveloppe supérieure ou extérieure de la turbine afin d'accéder à un échantillon de segment de distributeur ou à un segment endommagé dans le but de le retirer pour procéder à des essais et/ou une réparation ou une remise en place. Par conséquent, on a besoin d'améliorer globalement la possibilité de déposer et d'installer un ou plusieurs segments de distributeur déterminés pour faciliter les opérations d'entretien et/ou de contrôle. L'invention est notamment relative à un ensemble de fixation pour distributeur de turbine, pour une turbine comprenant un élément extérieur de turbine pourvu d'une gorge périphérique ouverte dans une direction axiale orientée vers l'avant ; un segment de distributeur comprenant une aube fixe s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure, la bande extérieure étant pourvue d'un crochet annulaire dressé muni d'un élément d'accrochage s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, l'élément d'accrochage étant reçu dans la gorge périphérique, le crochet annulaire dressé et l'élément d'accrochage étant pourvus d'une rainure à orientation circonférentielle ; un bloc antirotation situé dans la rainure à orientation circonférentielle ; et une plaque antibasculement ayant une largeur circonférentielle plus grande que la largeur circonférentielle correspondante de la rainure à orientation circonférentielle, la plaque anti-basculement couvrant sensiblement une face avant du bloc antirotation ; et le bloc antirotation et la plaque anti-basculement étant fixés directement sur l'enveloppe extérieure.
Dans encore un autre exemple de réalisation, l'invention concerne un ensemble de fixation de distributeur et d'enveloppe de turbine comportant une enveloppe extérieure pourvue d'une gorge périphérique s'ouvrant dans une direction axiale orientée vers l'avant ; un segment de distributeur comprenant une aube fixe s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure, ladite bande extérieure étant pourvue d'un crochet annulaire dressé muni d'une tige à orientation radiale reliée à un élément d'accrochage s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, l'élément d'accrochage étant reçu dans la gorge périphérique, le crochet annulaire dressé et l'élément d'accrochage étant munis d'une rainure à orientation circonférentielle ; un bloc antirotation situé dans la rainure à orientation circonférentielle ; et une plaque antibasculement ayant une largeur circonférentielle plus grande qu'une largeur circonférentielle correspondante de la rainure à orientation circonférentielle, la plaque anti-basculement couvrant sensiblement une face avant du bloc antirotation et coopérant avec le crochet annulaire dressé ; le bloc antirotation et la plaque anti-basculement étant fixés directement sur l'enveloppe extérieure ; ladite rainure à orientation circonférentielle étant définie par une paire de faces parallèles opposées du crochet annulaire dressé et une surface de base à extension circonférentielle formée dans la tige entre les deux faces parallèles opposées ; et de telle sorte qu'au moment de l'installation et avant le fonctionnement, le bloc antirotation ne coopère pas avec le crochet annulaire dressé.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne un procédé pour installer un segment de distributeur d'une rangée de segments de distributeur de premier étage disposés dans une pièce de turbine entourant une roue d'aubes mobiles de rotor de façon que ledit segment de distributeur ne puisse pas tourner ni basculer par rapport à ladite pièce de turbine, le procédé comportant la réalisation d'une pièce extérieure de turbine pourvue d'une gorge périphérique ouverte dans une direction axiale orientée vers l'avant ; la réalisation d'un segment de distributeur comprenant une aube fixe s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure, la bande extérieure étant pourvue d'un crochet annulaire dressé muni d'un élément d'accrochage s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, l'élément d'accrochage étant reçu dans la gorge périphérique ; la formation d'une rainure à orientation circonférentielle dans le crochet annulaire dressé et l'élément d'accrochage ; la mise en place d'un bloc antirotation dans ladite rainure à orientation circonférentielle ; la mise en place d'une plaque anti-basculement ayant une largeur circonférentielle plus grande qu'une largeur circonférentielle correspondante de la rainure à orientation circonférentielle, sur une face avant du bloc antirotation ; et la fixation du bloc antirotation et de la plaque antibasculement directement sur la pièce extérieure de turbine. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une élévation latérale, partiellement en coupe, d'un bout d'aube de turbine et d'un dispositif antirotation selon un exemple de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en perspective du bout d'aube de turbine de la figure 1, le bloc antirotation étant retiré ; - la figure 3 est une vue en perspective du côté gauche du bout d'aube de turbine représenté sur la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de dessus en plan de l'aube et du dispositif antirotation représentés sur la figure 1 ; - la figure 5 est une vue en perspective d'un bloc antirotation retiré de la figure 1 ; et - la figure 6 est une vue en perspective d'une plaque antibasculement prise sur la figure 1. Considérant la figure 1, il y est représenté un segment de distributeur (ou distributeur), désigné globalement par le repère 10, et comprenant une bande extérieure ou plate-forme 12, une bande intérieure (non représentée) et une ou plusieurs aubes fixes 14 de distributeur s'étendant entre les bandes extérieure et intérieure. Dans l'exemple illustré, il n'y a qu'une seule aube fixe de distributeur par segment. La bande extérieure 12 du segment de distributeur est fixée sur une pièce extérieure de turbine telle que l'enveloppe 16 qui est elle-même fixée à la coque intérieure 18 de la turbine. Cependant, on notera que la bande extérieure du distributeur pourrait être fixée directement sur la coque intérieure 18 de la turbine. La bande extérieure ou plate-forme 12 est pourvue d'un crochet annulaire dressé usiné 20 qui est reçu dans une rainure correspondante 22 présente dans l'enveloppe 16. Le crochet annulaire dressé 20 comprend une tige 21 faisant saillie radialement et un élément d'accrochage 23 à orientation axiale, s'étendant vers l'arrière. Comme illustré le plus clairement sur les figures 2 et 3, le crochet annulaire 20 sur la bande extérieure 12 est interrompu par une rainure ou un évidement 24 à extension circonférentielle, partiellement défini par deux surfaces 26, 28 de faces opposées reliées par une surface surélevée 30, sensiblement plane et à extension circonférentielle de la tige. Un bloc antirotation 32 (figures 1, 4 et 5) est conçu pour être reçu dans l'évidement 24 de la bande extérieure 12 avec, initialement, des espaces entre le bloc et les faces opposées 26, 28 et la surface 30 de la tige. Le bloc antirotation 32 est également reçu dans un évidement formé dans l'enveloppe 16, visible sur la figure 1. Bien que le bloc 32 soit représenté avec une forme rectangulaire, le bloc pourrait avoir une forme de coin, une forme cylindrique ou autre forme appropriée.
Une plaque anti-basculement 36 (figures 1, 4 et 6) ayant une dimension de largeur circonférentielle plus grande que la largeur de l'évidement 24, est appliquée sur la face avant 33 du bloc antirotation, et le bloc 32 et la plaque anti-basculement 36 sont tous deux fixés directement sur l'enveloppe à l'aide d'un ou de plusieurs boulons 34. Ainsi, les parties formant extrémités 38, 40 de la plaque anti-basculement 36 sont au contact de surfaces 42, 44 (figure 3) du crochet 20. En fonctionnement, le bloc antirotation 32 réagit à la composante circonférentielle des charges de compression de la veine de gaz sur la surface 26, mais des espacements sont maintenus entre le bloc antirotation 32 et les surfaces 28 et 30. En même temps, le bloc antirotation 32 empêche la rotation circonférentielle du segment de distributeur par rapport à l'enveloppe 16. La plaque anti-basculement 36 a pour fonction d'empêcher un segment individuel de distributeur, et en particulier l'élément d'accrochage 23, de se dégager de la gorge ou de la rainure 22 dans l'enveloppe en aval pendant l'installation de la coque de turbine. A cet égard, les segments de distributeur du premier étage n'ont pas de crochet orienté vers l'avant, ce qui donne lieu à un basculement potentiel des segments qui les écartent de la rainure 22 Lorsque le basculement n'est pas préoccupant, le bloc antirotation peut être utilisé seul pour empêcher la rotation. En même temps, l'agencement décrit ci-dessus permet à des segments individuels de distributeur d'être retirés de la turbine à gaz pendant un arrêt sans' nécessiter la dépose de la moitié supérieure de l'enveloppe ou coque de turbine. Avec le présent agencement, un ou plusieurs segments de distributeur déterminés peuvent être retirés à travers une ouverture créée lorsque des pièces amont du dispositif de combustion sont retirées, comme décrit en détail ci-dessous. Par exemple, pendant un arrêt, le bloc antirotation 32 et la plaque anti-basculement 36 de, par exemple, un segment de distributeur endommagé et un nombre déterminé -de préférence au moins une paire- de segments de distributeur adjacents sont retirés.
Les plaques anti-basculement sont immédiatement réinstallées afin d'empêcher les crochets 20 de distributeur des segments choisis de se dégager (ou de sortir par basculement) de la rainure 24 de l`enveloppe. Les segments de distributeur peuvent alors être déplacés dans la direction circonférentielle jusqu'à un intervalle suffisamment grand pour retirer les joints (non représentés) entre segments du distributeur à.. segment endommagé. Une t'Ois que les joints sont retirés:, la plaque anti,basculement 36 . du segment endommagé. est déposée en retirant les. boulons et le 'segment endommagé est retiré à. travers. l'ouverture. du. dispositif de combustion. La remise en place. ou. réinstallation est effectuée dans l'ordre. inverse de la procédure de dépose décrite plus haut On note., que, comme indiqué sur la figure 4'. le bloc. autirotation 32 peut avoir une épaisseur plus. grande que l'épaisseur correspondante de 1.a plaque anti-basculement 36. Comme indiqué sur la figure 6, 1.a 1.0 polaque antibaseulement peut avoir une forme sensiblement rectangulaire.
Liste des repères 10 Segment de distributeur 12 Bande extérieure ou plate-forme 14 Aubes fixes de distributeur 16 Enveloppe 18 Coque intérieure de turbine 20 Crochet 21 Tige saillante 22 Rainure 23 Elément d'accrochage 24 Rainure ou évidement 26, 28 Faces opposées 30 Surface de tige ou de base 32 Bloc antirotation 33 Face avant du bloc 34 Boulons 36 Plaque anti-basculement 38, 40 Parties formant extrémités 20 42, 44 Surfaces du crochet 10 15

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Ensemble de fixation de distributeur de turbine pour une turbine comportant : une pièce extérieure (16) de turbine pourvue d'une gorge périphérique (22) ouverte dans une direction axiale orientée vers l'avant ; un segment (10) de distributeur comprenant une aube fixe (14) s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure (12), ladite bande extérieure (12) étant pourvue d'un crochet annulaire dressé (20) muni d'un élément d'accrochage (23) s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, ledit élément d'accrochage (23) étant reçu dans ladite gorge périphérique (22), ledit crochet annulaire dressé (20) et ledit élément d'accrochage (23) étant munis d'une rainure (24) à orientation circonférentielle ; un bloc antirotation (32) situé dans ladite rainure à orientation circonférentielle (24) ; et une plaque anti-basculement (36) ayant une largeur circonférentielle plus grande que la largeur circonférentielle correspondante de ladite rainure (24) à orientation circonférentielle, ladite plaque anti-basculement (36) couvrant sensiblement une face avant (33) dudit bloc antirotation (32) ; ledit bloc antirotation (32) et ladite plaque anti-basculement (36) étant directement fixés sur ladite pièce extérieure de turbine.
  2. 2. Ensemble de fixation de distributeur de turbine selon la revendication 1, dans lequel, au moment de l'installation et avant le fonctionnement, ledit bloc antirotation (32) ne coopère pas avec ledit crochet annulaire dressé (20).
  3. 3. Ensemble de fixation de distributeur de turbine selon la revendication 1, dans lequel ledit crochet annulaire dressé (20) comprend une tige (21) à extension radiale reliée audit élément d'accrochage (23), et dans lequel ladite rainure (24) à orientation circonférentielle est définie par une paire de faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé (20) et une surface de base (30) à extension circonférentielle formée dans ladite tige entre lesdites faces parallèles opposées.
  4. 4. Ensemble de fixation de distributeur de turbine selon la revendication 3, dans lequel, pendant le fonctionnement, ledit bloc antirotation (32) est au contact d'une desdites faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé (20).
  5. 5. Ensemble de fixation de distributeur de turbine selon la revendication 1, dans lequel ladite pièce extérieure de turbine est constituée par une enveloppe (16) fixée à une coque intérieure (18) de la turbine.
  6. 6. Ensemble de fixation de distributeur de turbine selon la revendication 1, dans lequel ladite plaque anti-basculement (36) a une forme sensiblement rectangulaire, et dans lequel ledit bloc antirotation (32) a une épaisseur plus grande que l'épaisseur correspondante de ladite plaque anti-basculement.
  7. 7. Ensemble de fixation de distributeur et d'enveloppe de turbine, comportant : une enveloppe extérieure (16) pourvue d'une gorge périphérique (22) ouverte dans une direction axiale orientée vers l'avant ; un segment (10) de distributeur comprenant une aube (14) s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure (12), ladite bande extérieure (12) étant pourvue d'un crochet annulaire dressé (20) muni d'une tige (21) à orientation radiale reliée à un élément d'accrochage (23) s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, ledit élément d'accrochage (20) étant reçu dans ladite gorge périphérique (22), ledit crochet annulaire dressé (20) et ledit élément d'accrochage (23) étant munis d'une rainure (24) à orientation circonférentielle définie par une paire de faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé (20) et une surface de base (30) à extension circonférentielle formée dans ladite tige entre lesdites faces parallèles opposées (26, 28) ; un bloc antirotation (32) situé dans ladite rainure (24) à orientation circonférentielle ; une plaque anti-basculement (36) ayant une largeur circonférentielle plus grande que la largeur circonférentielle correspondante de ladite rainure à orientation circonférentielle, ladite plaque anti-basculement couvrant sensiblement une face avant (33) dudit bloc antirotation (32) et coopérant avec ledit crochet annulaire dressé (20) ; ledit bloc antirotation (32) et ladite plaque anti-basculement (36) étant fixés directement sur ladite enveloppe extérieure (16) ; et dans lequel, au moment de l'installation, avant le fonctionnement, ledit bloc antirotation (32) ne coopère pas avec ledit crochet annulaire dressé (20).
  8. 8. Ensemble de fixation de distributeur et d'enveloppe de turbine selon la revendication 7, dans lequel pendant le fonctionnement, ledit bloc antirotation (32) est au contact d'une desdites faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé (20).
  9. 9. Ensemble de fixation de distributeur et d'enveloppe de turbine selon la revendication 8, dans lequel ladite enveloppe extérieure (16) est fixée à une coque (18) de la turbine.
  10. 10. Procédé pour installer un segment (10) de distributeur d'une rangée de segments de distributeur d'un premier étage disposés dans une pièce de turbine entourant une roue d'aubes mobiles de rotor de façon que ledit segment (10) de distributeur ne puisse pas tourner ou basculer par rapport à ladite pièce de turbine, le procédé comportant : la réalisation d'une pièce extérieure (16) de turbine pourvue d'une gorge périphérique (22) s'ouvrant dans une direction axiale orientée vers l'avant ; la réalisation d'un segment (10) de distributeur comprenant une aube fixe s'étendant entre des bandes intérieure et extérieure, ladite bande extérieure (12) étant pourvue d'un crochet annulaire dressé (20) muni d'un élément d'accrochage (23) s'étendant dans une direction axiale orientée vers l'arrière, ledit élément d'accrochage (23) étant reçu dans ladite gorge périphérique (22) ; la formation d'une rainure à orientation circonférentielle (24) dans ledit crochet annulaire dressé (20) et ledit élément d'accrochage (23) ; la mise en place d'un bloc antirotation (32) dans ladite rainure à orientation circonférentielle ; la mise en place d'une plaque anti-basculement (36), ayant une largeur circonférentielle plus grande qu'une largeur circonférentielle correspondante de ladite rainure à orientation circonférentielle, par-dessus une face avant (33) dudit bloc antirotation (32) ; et la fixation dudit bloc antirotation (32) et de ladite plaque anti-basculement (36) directement sur ladite pièce extérieure (16) de turbine.
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, au moment de l'installation et avant le fonctionnement, ladite plaque anti-basculement (36) coopère avec ledit crochet annulaire dressé (20), mais ledit bloc antirotation (32) ne coopère pas avec ledit crochet annulaire dressé (20).
  12. 12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ledit crochet annulaire dressé (20) comprend une tige (21) à extension radiale reliée audit élément d'accrochage (23), et dans lequel ladite rainure (24) à orientation circonférentielle est définie par une paire de faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé et une surface de base (30) à extension circonférentielle formée dans ladite tige entre lesdites faces parallèles opposées.
  13. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel, pendant le fonctionnement, ledit bloc antirotation (32) est au contact d'une desdites faces parallèles opposées (26, 28) dudit crochet annulaire dressé.
  14. 14. Procédé selon la revendication 10, et comprenant en outre la dépose d'un segment de distributeur déterminé (10) parmi ladite rangée annulaire de segments de distributeur, à l'aide des étapes supplémentaires de : dépose du bloc antirotation (32) et de la plaque antibasculement (36) du distributeur choisi, et d'au moins une paire de segments de distributeur adjacents ; réinstallation des plaques anti-basculement (36) sur le segment de distributeur déterminé et la paire de segments adjacents ; rotation dudit segment de distributeur déterminé jusqu'à un emplacement prédéterminé ; retrait de la plaque anti-basculement (36) du segment de distributeur choisi ; et dépose du segment de distributeur déterminé.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel, au moment de l'installation et avant le fonctionnement, ladite plaque anti-basculement (36) est amenée à coopérer avec ledit crochetannulaire dressé (20), mais ledit bloc antirotation (32) ne coopère pas avec ledit crochet annulaire dressé (20).
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