4.4 Turbines vapeur: les boîtes étanches
Étant donné les grandes vitesses de rotation de l’arbre, il est impossible d’envisager des joints mécaniques pour empêcher les fuites de vapeur ou les entrées d’air autour du passage de l’arbre dans le stator. On utilise des boites étanches pour réaliser une étanchéité dynamique.
Le principe est d’allonger le chemin du fluide qui voudrait « fuir » (vapeur haute pression ou air dans les portions sous vide) et ainsi augmenter les pertes de charge. En augmentant suffisamment les pertes de charge par cet allongement du trajet, on peut atteindre un équilibre entre la pression de la vapeur et la pression extérieure. Cet allongement est réalisé par des labyrinthes formés par des gorges dans le stator et des anneaux sur le rotor. De plus, l’effet centrifuge s’oppose au passage du gaz de l’extérieur vers le centre de l’arbre.
Néanmoins ce dispositif ne supprime pas complètement les fuites. On l’améliore par un système de sas à vapeur. Une partie de ces labyrinthes est soumise à de la vapeur entre le circuit des boites étanches et l’aspiration vers le condenseur des buées. Selon la pression, la vapeur est fournie ou reprise par le circuit des boites étanches. Le condenseur des buées a pour rôle de récupérer le maximum de vapeur possible avec les incondensables (l’air).