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Il est connu que les turbines à réaction (turbines ?rancie ou Hélice), surtout les machines de grandes dimensions, sont le siège, à certaines charges, de,phénomènes de cavitation dus à l'instabilité de la partie centrale de l'écoulement sor- tant de la roue pour entrer dans l'aspirateur. Les violentes perturbations de pression que provoquent ces phénomènes se répercutent dans tout l'écoulement depuis l'aspirateur jusqu'à la conduite forcée en passant par la turbine dans laquelle en particulier elles provoquent des déformations passagères mais brutales de ses organes.
Pour atténuer ces phénomènes, on a déjà souvent uti- lisé le moyen consistant à insuffler de l'air dans la zone . centrale, par exemple à travers l'arbre du groupe par un canal central, ou par des tubes pénétrant dans l'aspirateur et ame-
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nant l'air au centre immédiatement sous la roue,, voire même à l'intérieur de la pointe terminait: de roue, ou, encore dans le cas des turbines Franois à travers le fond de la turbine d'où l'air pénètre ensuite dans l'écoulement par les troua d'équilibrage soit dmrectement à travers le plafond de la roue, soit en passant par la pointe de roue.
Dans ce dernier cas, il est nécessaire de disposer d'une installation de com- presseurs pour introduire l'air dans la turbine car l'espace entre le fond de la turbine et le plafond de la roue est norma- lement sous pression.
La présente invention a pour objet un procédé de tran- quillisation de la marche des turbines hydrauliques consistant - et en même temps qu'à envoyer dans la turbine un faible débit d'air intimement mélangé à de l'eau sous forme d'une émulsion, - à introduire ladite émulsion dans l'espace compris entre le fond (ou couvercle) de la turbine et le plafond (ou moyeu) de la roue dans le but de constituer en cet endroit un volume important d'émulsion air-eau.
Un autre objet de l'invention est de fournir pour la mise en oeuvre du procédé un appareil simple et particulièrement efficace capable de fabriquer une fine émulsion d'air dans l'eau et de faire pénétrer cette émulsion dans l'espace, généralement sous pression, situé entre le fond de la turbine et le plafond de la roue.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appa- reil d'aération de la turbine qui puisse être adapté à une tur- bine sans changement important dans la conception de la machine et sans qu'il soit nécessaire de prévoir de groupes compresseurs auxiliaires.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appa- reil d'aération de la turbine pendant la marche normale qui soit, en outre, susceptible de fournir l'apport permanent d'air oom- primé nécessaire au maintien du dénoyage de la roue de turbine
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d'un groupe hycro-électrique lorsque l'alternateur est utilisé comme compensateur.
L'appareil proposé pour la mise en ceuvre du procédé selon l'invention est du type à jet. Les appareils de ce type. sont capables d'inj ecter ou de pomper un fluide en utilisant l'énergie cinétique d'un autre fluide (le fluide moteur) uti- lisé sous la forme d'un jet.
On sait qu'avec de tels appareils le pompage et le re- foulement dans une goulotte d'exhaure ou l'injection dans une enceinte sous pression ne posent pas de problème lorsque la densité du fluide entraîné'est supérieure, égale ou même un peu inférieure à celle du fluide moteur. Par contre, lorsqu'il s'agit de refouler ou d'injecter dans une enceinte à une cer- taine pression un gaz à l'aide d'un courant moteur de liquide, les appareils classiques ne marchent pas. Ils fonctionnent, en effet, par entraînement du gaz par contact avec le jet de liquide comme le ferait une courroie transporteuse.
Le cou- rant de gaz est entraîné à peu près à la même vitesse que le liquide, mais les jets de gaz et de liquide restent pratique- ment indépendants sur un parcours assez important et l'on cons- tate que le gaz ne pénètre pas dans une enceinte sous pression même si cette pression est faible, parce que le mélange des deux fluides étant très incomplet, le gaz ne peut pour ainsi dire pas utiliser l'énergie cinétique du fluide moteur dense.
L'appareil à jet selon la présente invention est carac- térisé en ce qu'il comporte des moyens pour fractionner le jet de fluide moteur dans le double but d'une part de multiplier les surfaces de contact entre fluides pour augmenter le débit du gaz entraîné et d'autre part de favoriser, avant l'introduc- tion dans l'enceinte sous pression, le mélange intime des deux fluides qui se transforment en une véritable émulsion fine et homogène.
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Sous cette forme, lea bulles de gaz; vont corps avec les particules de liquide qui les enroba et, bénéficiant de l'énergie cinétique de ces dernières, pénètrant sans difficulté dans l'enceinte sous pression.
Dans le cas du procédé selon l'invention, on introduit l'émulsion air-eau dans l'espace compris entre le fond de la turbine et le plafond (ou moyeu) de la roue, d'où elle gagne la zone centrale de l'écoulement à la sortie des aubes de la roue par les trous d'équilibrage ou tout autre passage prévu spécia- lement à cet effet. Or l'espace entre le fond de la turbine et le plafond de la roue est précisément un endroit où la pression est toujours' supérieure à la pression atmosphérique, c'est-à- dire qu'on se trouve dans les conditions où un injecteur de type classique ne fonctionne pas.
L'émulsion fournie selon l'invention procure des résul- tats d'amortissement bien supérieurs à ceux obtenus avec de l'air injecté par lesmoyens connus.
En effet, le débit minimum d'air nécessaire avec les dispositifs connus doit être de l'ordre de 1 à 2% du débit en eau de la turbine, mais peut atteindre parfois une valeur nota- blement supérieure, ce dont on peut juger par le bruit considé- rable que produit l'air à vitesse presque sonique en pénétrant dans les orifices extérieurs d'entrée d'air. Outre que le bruit produit est très gênant, une telle quantité d'air introduite dans l'écoulement de la turbine provoque une baisse de rendement sans pour autant apporter une tranquillisation pleinement satis- faisante du fonctionnement de la turbine aux régimes critiques.
Le procédé selon l'invention, au contraire, aveo un débit d'air très inférieur, de l'ordre de 0,5 % et dans la majo- rité des cas beaucoup moins, par exemple 1 %. procure des effets de tranquillisation remarquables de la marche de la tur- bine tout en étant d'un fonctionnement silencieux.
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Ce résultat re&:::L.é.",:: 33 3st ,7,' -4, è"C'.be" câ à ce que l'introduction de 1 61!T:2:.i.3.;' on e, lieu.; selon Ilinventiong à travers le fond de la turbine. En effet, l'espace circulaire compris entre le fond de la turbine et le plafond (ou moyeu) de la roue se trouve alors rempli d'émulsion sous pression et constitue un accumulateur circulaire centré sur l'axe de la turbine, permettant une distribution d'émulsion parfaitement symétrique par les trous et/ou les passages prévus dans le moyeu de la roue. En outre, la présence d'un volume important d'émulsion sous le fond (ou couvercle) de la turbine constitue un amortisseur particulièrement efficace contre toutes les tré- pidations dues aux pulsations de pression résultant du fonction- nement hydraulique de la turbine.
Un mode de réalisation de l'appareil donné à titre d'exemple va maintenant être décrit en référence au dessin joint sur lequel : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ap- pareil selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe cylindrique développée suivant III-III de la figure 1.
L'appareil représenté figure 1 est constitué d'un corps cylindrique 10 dont l'extrémité supérieure est munie d'un cla- pet à boule 11 et à son extrémité inférieure d'une buse con- vergente 12 prolongée par un tube cylindrique 13 muni d'une bride de reccordement 14. Une tubulure coudée 15 pénètre laté- ralement dans le corps 10 et sa sortie,dirigée suivant l'axe 16 de l'appareil, est munie d'une buse 17. Des cloisons radia- les 18 d'épaisseur convenable et non profilées à l'aval sont disposées au voisinage de l'extrémité de la buse 17. Un tube central 19 coaxial avec la buse 17 traverse la paroi de la tubu-
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lure 15 et débouche datu. la .w ti e sup,.rl;7ure du coI'): cylin- drique 10.
L'ensemble de l' =;pps:^#:ôl Se1(;.1 1 î i. rxßîos; est fixe par la bride 14 sur le fond 21 de la turbine.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant :de l'eau e sous pression, provenant par exemple de l'eau d'ali- mentation de la turbine, est envoyée dans la tubulure 15 d'où elle sort par la buse 17 sous forme de plusieurs jets 22, cinq dans le cas montré. A la sortie de la buse 17, ces jets sont séparés les uns des autres par les espaces radiaux tels que 23, figures 2 et 3, et par l'espaoe central 24.
En outre, le diamètre intérieur de la sortie de la buse 17 est de préférence choisi un peu plus petit que le diamètre intérieur de l'embout 13 de sorte qu'à l'entrée Audit embout, il existe un petit espace annulaire 25 entre les jets d'eau 22 et la paroi intérieure de l'embout 13.
Sous l'effet de la dépression qui règne à la sortie de la buse 17, l'air a entre par le clapet 11 dans le corps 10 et de là, par le tube 19 et le passage annulaire 26, il arrive dans l'espace central 24, les espaces radiaux 23 et l'espace annulaire 25.
L'air est ensuite entraîné par les nombreuses surfaces. de contact avec l'eau dues, selon l'invention, au fractionne-. ment du courant de fluide moteur. Rapidement, par suite des turbulences qui naissent dans les surfaces de contact air-eau, il se produit un mélange intime 27 des deux fluides dans le tube mélangeur 13, ce qui a pour premier effet de permettre sans difficulté l'introduction du fluide léger en même temps que du fluide moteur,-et cela avec un appareil d'une extrême simplicité.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais embrasse toutes variantes.
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En particulier ét à titre tl.ÚÍ' M-Etita-iiifp Ils tube oê.tral 19 pourrait être supprimer l amé.\'l613 du f.1"iiLé1v Moteur pourrait se faire dans l'axe de l'appareil à l'emplacement de l'entrée du fluide léger par lequel une ou plusieurs ouvertures seraient @ percées dans la paroi latérale du corps cylindrique 10; la 'buse 17 pourrait être cylindrique etc...
En outre, tout autre dispositif capable de fabriquer une émulsion air-eau et de la faire pénétrer par le fond de la turbine peut être employé.
Par ailleurs, l'hydro-émulseur-compresseur représenté et décrit pour la mise en oeuvre de l'invention peut âtre uti- lisé dans d'autres applications lorsqu'il est nécessaire de refouler un gaz dans une enceintesous pression à l'aide d'un jet de liquide.