turbines type Curtis

Mnle. tin fluide Înconipressible comme l’eau
s’écoule dans un ajutage convergent de façon
que le débit dans chaque section reste constant
: Q = S X V, la diminution de pression
correspond à l’augmentation de la vitesse.
Pour la vapeur se détendant, le volume augmente
et c’est le poids qui demeure constant:
On a : P = S X V X p
S étant la section de l’ajutage,
V la vitesse de la vapeur,
p le poids spécifique de la vapeur.
Le phénomène se complique donc, car la
section d’écoulement doit varier en même
temps que la vitesse augmente et que le poids
spécifique diminue.
Pendant la detente il y a une perte !le chaleur,.
et si elle est de q calories par kilogramme
de vapeur, on démontre que la vitesse
V de la vapeur après la détente est liée
à q par la relation :
y2
– = 4.27 q d’où on lire: V= 91,5 Vq
2g ‘
La vitesse ·de la vapeur à la sortie des
tuyères est énorme et atteint de 1.000 à 1.200
mètres par seconde. De ce fait, la roue de la
turbine de Laval tourne à une très grande
vitesse, car le rendement dépend du rapport
de la vitesse périphérique U de la roue à celle
d’entrée V de la vapeur, et on doit prendre :
u
– =0,40
V
si bien que la turbine tourne avec une vitesse
périphérique de 400 à 480 mètres par seconde.
Le nombre de tours atteint jusqu’à 30.000
tours par minute, car le diamètre de la roue
ne doit pas être pris trop grand. Ainsi, avec
des organes de dimensions très faibles, on
peut transmettre à l’arbre de la roue une
puissance importante. L’arbre d’une machine
de 10 chevaux n’avait que 5 mm, le disque
12 cm de diamètre, pour 24.000 tours à la
minute; une machine de 600 chevaux tournant
à 6.000 tours avait un disque de 1 m de
diamètre.
L’Ingénieur DE LAVAL a muni sa turbine
d’un arbre flexible, particularité très ingénieuse
nécessitée par la difficulté d’équilibrer
parfaitement le système tournant; en · effet,
une flexion importante due à la force centrifuge
se manifeste et un arbre rigide ne pourrait
la supporter. La coïncidence entre l’axe
de rotation et l’axe d’inertie principal subsiste
pendant· la rotation par l’emploi d’un
arbre flexible sur lequel est montée la roue
avec une légère excentricité par rapport à
l’axe. La force centrifuge fait fléchir l’arbre,
mais les forces gyroscopiques ramènent le
centre de gravité dans la ligne d’axe. Pour
que l’arbre ne soit pas gêné dans sa flexion,
il pénètre, à son extrémité opposée au pignon,
dans un coussinet à rotule.
Turbines à action à étages de pression.
– Nous avons dit que la vitesse d’injection
peut s’exprimer par : V = 91,5 Vq pour une
turbine à action à une seule roue. Utilisons
plusieurs roues en fractionnant la détente,
avec la même détente totale, c’est-à-dire pour
ENCYCL. MÉCANIQUE (5) – T. JI.
turbines type ôurtls – l~n
la même chute de calories q par kilogramme
de vapeur; la vitesse d’entrée de la vapeur
dans chaque roue mobile correspondra à une
chute de calories j_, en désignant par n le
n
nombre de roues mobiles. Par suite, on aura:
v, = 91,5• / _q V n.
On voit qu’on peut réduire la vitesse d’une
turbine à action de Laval par l’emploi de
roues multiples, le rapport des vitesses étantdans
le rapport de 1 à VU.-
Le mode d’action de la vapeur est alors le
suivant : la:· vapeur se détend jusqu’à une
certaine pression dans une couronne d’ajutages
fixes, s’écoule sur les aubages d’une
roue mobile qu’elle traverse à pression constante
et quitte avec une vitesse rendue la plus
faible possible en raison de la courbure donnée
aux aubes; elle parcourt ensuite une autre
série d’ajutages où elle se détend jusqu’à une
pression inférieure à la première, en prenant
une certaine vitesse, et l’énergie cinétique acquise
est reçue par. une deuxième roue à
action; le mode d’action de la vapeur se continue
de la même façon jusqu’à détente complète
dans la succession des aubes fixes· et
mobiles.
Les aubages fixes présentent une section
d’écoulement allant en se rétrécissant afin de
produire la détente voulue (fig. 265); les au-
••
Fig. 26G
bages mobiles présentent un section d’écoulement
constante (fig. 266). ·
On peut dire que la turbine est à étages ·d~
pression ou à détentes multiples; elle est
constituée par une série d’éléments à action,
chacun comprenant un distributeur et un récepteur.
Les turbines modernes dérivant de_ce principe
sont les turbines Bréguet, Rateau, Zoelly.
Turbines à action à étages de pression e\
étages de vitesse (type Curtis). – L’lni;rénieur
américain CURTIS a imaginé de réaliser
dans chaque étage de pression plusieurs étages
de vitesses; il plaçait dans un même étage
de pression, non plus une seule roue à action,
mais un certain nombre de roues mobiles
calées sur le même arbre et séparées par
des aubages directeurs (fig. 267). La vitesse
résiduelle de la vapeur à la sortie de chacune
de ces roues à aubes est utilisée dans
la roue suivante et on réduit ainsi considé-