Aménagement de turbine hydraulique à réaction à écoulement
axial.
La présente invention se rapporte à un aménagement de turbine hydraulique à réaction à écoulement axial, permettant la réalisation d'unités d'une grande simplicité, tant de construction que d'entretien, à insérer dans le circuit hydraulique entre une adduction et une évacuation d'eau, qui en outre présentent par rapport aux unités existantes une longévité accrue.
Traditionnellement, les turbines hydrauliques à réaction à écoulement axial sont montées en bout d'arbre, ce dernier étant porté à rotation entre un premier palier, agencé à proximité immédiate de la turbine, immergé dans le circuit hydraulique, et constituant donc "palier humide", et un second palier, en dehors du circuit hydraulique et à proximité de la prise de force, constituant "palier sec".
Le palier humide travaille dans des conditions défavorables, et est donc soumis à une usure plus rapide que le palier sec. De plus, le palier humide est beaucoup plus difficile d'accès que le palier sec, ce qui rend son entretien aussi bien que son remplacement éventuel difficile et réservé à un personnel spécialisé.
Enfin, le montage d'un palier immergé dans le circuit hydraulique entraine à cet endroit une réalisation compliquée et coûteuse de l'unité contenant la turbine.
L'invention a dès lors pour objet de proposer un aménagement de turbine hydraulique à réaction et à écoulement axial permettant la réalisation d'unités plus simples au point de vue de leur construction et de leur entretien, et également de plus grande longévité.
Si l'on considère que les turbines hydrauliques à réaction à écoulement axial, telles que les turbines Kaplan, semi-Kaplan et les turbines hélice se prêtent à l'exploitation des basses chutes, et sont donc particulièrement appropriées à la constitu- tion de micro et de mini centrales, on comprendra combien la longévité et la simplicité d'entretien sont des éléments importants pour les unités comportant de telles turbines. L'importance de ces facteurs s'accroît encore dans les pays en voie de développement.
Les buts de l'invention sont atteints en prévoyant, dans un aménagement de turbine hydraulique à réaction à écoulement axial dans lequel, d'un côté de la turbine, à proximité de celle-ci, le trajet du liquide présente un changement de direction, et dans lequel l'arbre de la turbine s'étend au-delà de ce changement de direction pour être porté à rotation dans un palier sec, que, de l'autre côté de la turbine, à proximité de celle-ci, le trajet du liquide -présente un second changement de direction, et que l'arbre de la turbine se prolonge de l'autre côté de la turbine, au-delà de ce second changement de direction, pour être porté à rotation dans un second palier sec.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la turbine est logée dans un conduit présentant de part et d'autre de la dite turbine un coude, l'arbre de la turbine s'étend de part et d'autre de celle-ci jusqu'à la paroi des coudes du conduit, qu'il traverse de manière étanche, et le dit arbre est supporté à rotation, au-delà de chaque coude, dans des paliers situés en-dehors du conduit.
Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, les paliers sont solidaires du conduit, l'ensemble constituant une unité en vue du montage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la turbine est une turbine à axe vertical logée en chambre d'eau, dont l'arbre est monté à rotation dans un palier situé au-dessus du niveau de la chambre d'eau, tandis que le conduit situé en aval de la turbine présente, à proximité de celle-ci, un coude, et que l'arbre de la turbine se prolonge, au-delà de cette dernière, dans le conduit, jusqu'au coude dont il traverse la paroi de manière étanche pour être porté à rotation dans un
second palier en-dehors de la conduite.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la turbine est une turbine Kaplan.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, la turbine est une turbine semi-Kaplan.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, la turbine est une turbine hélice.
L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description en même temps qu'a dessin annexé qui représente, uniquement à titre d'exemple, divers modes de réalisation de l'invention, et dans lequel:
- la fig 1 est une vue schématique, le conduit étant représenté en coupe, d'un aménagement suivant l'invention appliqué à une turbine tubulaire
- la fig 2 est également une vue schématique, le conduit étant représenté en coupe, d'un autre aménagement de turbine suivant l'invention
- la fig 3 est une vue schématique, en élévation et en coupe, d'un aménagement de turbine à axe vertical suivant l'invention.
Il convient de remarquer que les fig 1 et 2 peuvent aussi bien être des vues en élévation, auquel
cas la fig 1 représente un aménagement de turbine en siphon et la fig 2 un aménagement de turbine à arbre oblique, que des vues en plan, auquel cas les fig 1 et 2 représentent des aménagements de turbine à axe horizontal.
En se reportant à la fig 1, l'aménagement de turbine comprend un conduit 1 et une turbine hydraulique à réaction à écoulement axial 2, constituée d'un distributeur 3 et d'une roue 4. Le trajet du liquide, déterminé par la forme du conduit, présente un premier changement de direction dans un coude 5 en amont et à proximité de la turbine 2. La roue 4 de la turbine 2 est montée sur un arbre 6. Celui-ci s'étend à partir de la turbine en direction du coude 5, dont il traverse la paroi de manière étanche dans un presse-étoupe 7 pour être porté à rotation dans un palier 8 en-dehors du conduit 1.
Il se prolonge au-delà de ce palier 8 pour constituer une
prise de force 9.
Suivant l'invention, il est formé un second
changement de direction pour le trajet du liquide dans un
coude 5' en aval et à proximité de la turbine, tandis que
l'arbre 6 se prolonge également de ce côté de la
turbine, en direction du coude 5' dont il traverse la
paroi de manière étanche dans un presse-étoupe 7' pour
être porté à rotation dans un palier 8' en-dehors du
conduit 1. Suivant un mode de réalisation préféré de
l'invention, l'arbre 6 se prolonge au-delà de ce palier 8'
pour constituer une seconde prise de force 9'.
Dans ce mode de réalisation de la fig 1, les
centres de courbure des coudes 5, 5' se situent du même
côté du conduit 1, de sorte que celui-ci a une forme en
"U".
En se reportant au mode de réalisation de la fig
2, le conduit 21 est un conduit en "S" comportant deux coudes successifs 25, 25', dont les centres de courbure se
situent de part et d'autre du conduit 21. La turbine 22
est disposée entre ces deux coudes 25, 25', tandis que
l'arbre 26, qui se dispose axialement à la partie de
conduit recevant la turbine 22, s'étend de part et d'autre
de cette dernière jusqu'au-delà des coudes 25, 25', dont
il traverse la paroi par des presse-étoupe 27, 27' pour
être porté à rotation, en-dehors du conduit 21, dans des
paliers 28, 28'.
Suivant les modes de réalisation préférés de
l'invention représentés aux fig 1 et 2, les paliers 8, 8', respectivement 28, 28' sont solidaires du conduit 1
respectivement 21.
Le mode de réalisation de la fig 2 permet
également la constitution de deux prises de force 29, 29',
une à chaque extrémité de l'arbre 26.
L'invention s'applique aussi aux turbines
hydrauliques à réaction à écoulement axial, à axe vertical.
En effet, dans le cas où l'aménagement de la turbine s'effectue entièrement à l'aide de conduits, la situation sera substantiellement la même que celle représentée aux fig 1 et 2, sauf que l'arbre de la turbine sera disposé verticalement entre deux coudes successifs du conduit.
Elle s'applique aussi aux turbines en chambre(s) d'eau - avec axe horizontal, incliné ou vertical - telles que celle représentée à titre d'exemple avec un axe vertical à la fig 3.
Dans l'exemple représenté, le trajet de l'eau change de direction dans la chambre d'eau 30 lorsque le fluide s'engage, au travers de la turbine 32, dans le conduit 31. L'arbre 36 de la turbine s'étend, de manière connue, au-delà de ce changement de direction, jusqu'au-dessus du niveau de l'eau dans la chambre d'eau
30 pour être porté à rotation dans un palier 38, dont il
1 fait saillie pour constituer une prise de force 39.
Immédiatement en aval de la turbine, un coude 35 est formé dans le conduit 31.
Suivant l'invention, l'arbre 36 s'étend au-delà de la turbine 32 jusqu'à la paroi du coude 35, qu'il traverse par un presse étoupe 37'. Il aboutit ainsi à un second palier 38', situé en-dehors du conduit 31 et du trajet du liquide, dans lequel il est porté à rotation.
Dans les divers modes de réalisation décrits et illustrés dans la présente demande, l'arbre de la turbine, qui s'étend axialement au trajet du fluide dans le conduit, est donc supporté de part et d'autre de la dite turbine dans des paliers situés en-dehors du trajet du fluide, c'est à dire dans des paliers secs, et leur longévité est ainsi assurée.
La construction du conduit est de plus grandement simplifiée, celui-ci ne devant plus comporter d'organe interne de support de l'arbre.
En outre, lorsque le trajet du fluide est assuré de part et d'autre de la turbine par un conduit, comme dans les modes de réalisation des fig 1 et 2, l'accès aux paliers est particulièrement aisé, et une seconde prise de force peut être prévue sur l'arbre sans augmentation du coût de l'ensemble. Ces derniers avantages n'existent
pas sans d'importants investissements, tels que la construction d'une chambre de visite ou d'un local pour la seconde prise de force, dans le mode de réalisation avec chambre(s) d'eau comme illustré schématiquement en fig 3, de sorte que ce dernier ne constitue pas un mode de réalisation préféré de l'invention.
L'aménagement suivant l'invention s'applique bien entendu à n'importe quel type de turbine hydraulique à écoulement axial tel que les turbines Kaplan, semi-Kaplan et hélice, et est particulièrement approprié à des miniet microcentrales à turbine Kaplan, semi-Kaplan ou hélice, et ce en raison de sa longévité et de sa simplicité d'entretien par un personnel non ou peu spécialisé.
L'invention a été décrite et illustrée à simple titre d'exemple nullement limitatif, et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à sa réalisation sans s'écarter de son esprit.
REVENDICATIONS
1. Aménagement de turbine hydraulique à réaction à écoulement axial dans lequel, d'un côté de la turbine
(2;22;32), à proximité de celle-ci, le trajet du liquide présente un changement de direction (5;25;30), et dans lequel l'arbre (6;26;36) de la turbine s'étend au-delà de ce changement de direction pour être porté à rotation dans un palier sec (8;28;38), caractérisé en ce que, de l'autre côté de la turbine (2;22;32), à proximité de celle-ci, le trajet du liquide présente un second changement de direction (5';25';35), et en ce que l'arbre
(6;26;36) de la turbine se prolonge de l'autre côté de la turbine (2;22;32), au-delà de ce second changement de direction (5';25';35), pour être porté à rotation dans un second palier sec (8';28';38').
2. Aménagement de turbine hydraulique à réaction à