Turbine hydraulique. La présente invention concerne les tur bines hydrauliques chi type ayant un rotor qui décharge clans une direction substantielle -nient parallèle à l'axe,du rotor et comportant un conduit -de décharge faisant ,dévier le cou rant, de façon à changer la décharge axiale en un to.urant ayant une :direction s'éloignant de l'axe .de la turbine.
La turbine suivant l'invention comporte une série d'aubes @direttriees réglables pla cées clans la partie faisant dévier le courant du conduit de décharge.
Grâce à cette disposition il est possible de changerd'une façon. graduelle la direction de l'écoulement -de l'eau déchargée d'une roue mobile de turbine et en amortir graduellement la vitesse, augmentant -ainsi au inaximi.-tm le rendement de la, turbine.
Sur le dessin ci-joint, qui représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution -de. l'invention: Fig. 1 est une coupe verticale, schéma tique, par l'axe, d'une turbine hydraulique à a<B>,</B> bre vertical et<B>à</B> tanal ouvert, représentant r un dispositif d'aspiration à aubes :directrices ajustables;
Fig. 2 est une vue similaire à fii. <B>1,</B> d'une autre turbine représentant un dispositif d'as piration avec aubes directrices ajustables.
La turbine hydraulique représentée dans la fi:g. 1 comprend un rotor, ou roue mobile, à grande vitesse 1 consistant en une série ,d'aubes .assujetties à l'arbre vertical principal 2 et s'étendant vers l'intérieur j.usqu'aussi près que possible :de luxe :de -cet arbre.
Les aubes de turbine s'étendent vers l'extérieur dans une direction générale radiale et sont pourvues d'une couronne assujettie à leurs ex trémités externes. La turbine hydraulique ic- présentée à la fig. 2 est ,également du type à grande vitesse mais diffère de celle repré sentée à la fig. 1 en ce que le rotor 18 est du type à écoulement purement axial, -dans lequel l'écoulement du liquide en des endroits directement adjacents tant aux arêtes avant, ou d'entrée,
qu'aux arêtes arrière, ou -de sor tie, -des .aubes ,du rotor est axial.
L'eau arrive à la turbine par un bief ou canal d'amont ouvert, 4, à travers un distri- buteur, constitué par suie :série d'aubes direc trices .a:justables, 3, de la @disposition usuelle. Ces aubes directrices sont disposées avec leurs axes d'oscillation s'étendant parallèle ment à l'arbre 2 et elles sont montées dans le corps fixe de la turbine. La partie interne, 14, de la paroi supérieure de la. bâche d'eau présente une forme convergente de haut en bas, ou sensiblement tronconique, comme cela est représenté au dessin.
La paroi :convergente 14 sert @de moyen pour diriger les courants tourbillonnants, avançant. vers l'intérieur, sortant des aubes .directrices 3 :dans l'espace de transition situé en avant :de la roue mobile et change la direction daïvancement -de la, masse :d'eau tourbillonnante, passant à tra vers l'espace -de transition, d'une direction perpendiculaire à l'axe .de la turbine à. une direction parallèle à cet .axe.
Le :degré de changement de :direction de l'écoulement clu courant tourbillonnant dépend :de la courbure et de la longueur de la surface :directrice (le la partie supérieure 14 de la paroi, mesurée dans des plans radiaux. Dans tous les cas, l'entrée dans la chambre ,de la roue mobile se fait de dehors en dedans au :delà :des aubes directrices 3, avec un tourbillonnement, et peut avoir lieu en un endroit directement adjacent aux arêtes d'entrée des aubes de cette roue, selon la forme de ces aubes.
La décharge .de la roue mobile, 1, de la turbine est de préférence ,dirigée de haut en bas, sensiblement :suivant l'axe, en un en droit directement adjacent .aux arêtes de sor tie des aubes de la, roue, et peut se faire soit dans le sens de rotation de la. roue, soit en sens inverse, soit dans des plans radiaux pas sa-nt par l'axe @de la turbine. Bien due cette dernière -condition d'écoulement soit celle que l'on recherche habituellement, il est rarement possible de l'obtenir .dans des installations industrielles.
L'écoulement .de l'eau à la sor tie passe de la direction axiale, en un endroit directement adjacent à la roue mobile 1, à une :direction allant en s'éloignant ,île l'axe et dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la turbine, immédiatement après qu'elle a quitté les arêtes arrière, ou de sor- tie, des aubes, au moyen .d'un conduit annu laire 6, ,dirigé de dedans en dehors, entourant le noyau conoïdal 5.
Comme cela est repré senté, l'axe du conduit annulaire 6 coïncide avec l'axe de la turbine et, par suite, ce con duit est symétrique par rapport à :ce dernier axe. La partie supérieure :du noyau conoïd.al symétrique 5, qui est entouré par le conduit annulaire 6, offre une portée pour la partie inférieure :de l'arbre 2.
Le conduit 6 est cons truit @de telle sorte que, outre qu'il dirige de dedans en dehors l'écoulement à la sortie, il commence à amortir la vitesse de cet écoule ment, mais ne l'amortit pas complètement. Toutefois, cette formation .du :conduit 6 n'est pas essentielle et les co:ndi.tions peuvent être telles qu'un amortissement de la vitesse d'é coulement dans le .conduit 6 n'est pas -dési rable.
L'extrémité de sortie du conduit diffu seur annulaire 6 communique directement avec l'entrée annulaire :de la chambre spir.a- loï:de 7. L'extrémité de sortie, tangentielle ment disposée, du conduit ou chambre spira- loïde 7 communique avec un conduit ;Féva- cuation 8, aboutissant au canal de fuite non représenté. Les conduits successifs 6, 7 et 8 sont en libre communication et forment un passage continu pour emmener l'eau @de la: turbine.
La :chambre spiraloïde 7 présente une section croissante en avançant autour de la spirale :et elle est proportionnée de telle sorte qu'elle continue à amortir gTaduelle- ment, c'est-à-dire sans ,changement brusque, la vitesse d'écoulement de l'eau qui lui est livrée par le. conduit 6.
L'amortissement de la vitesse d'écoulement- dans la chambre 7 est de préférence poussé à un point tel que l'eau livrée au conduit 8 ne :conserve qu'une vi tesse juste suffisante pour produire un écoule ment @d:ans le :canal de fuite. Dans la @dis- position représentée, l'amortissement final de la vitesse d'écoulement s'accomplit dans le conduit 8, mais :cet amortissement final peut aussi, :dans certains cas, s'accomplir dans la. ,chambre sp.iraloide 7.
Dans la construction représentée aux fig. 1, 2, des aubes :directrices ajustables 9, sont prévues dans le conduit 6, dans le but soit de changer la direction *,de la sortie de l'avant à l'arrière par rapport au sens de ro tation !de la roue mobile 1, soit simpl#nent, de faire varier légèrement cette direction de sortie.
Ces aubes directrices 9 sont rendues ajustables en prévoyant des pivots à leurs extrémités opposées et en raccourcissant -ces aubes suffisamment pour assurer le jeu néces saire, en des endroits adjacents aux pivots, entre les extrémités -des aubes 9 et les sur- faices en forme de tore du ,conduit 6, afin d e permettre le réglage voulu.
On notera que, en,disposant le tube d'as piration sous la forme d'une spirale entou rant l'axe de la turbine, un amortissement efficace -de la vitesse d'écoulement peut être produit et la hauteur totale -du tube d'aspi- ration peut être réduite au minimum, @ce qui supprime la nécessité de, prévoir une infra- structure de fondation ncoûteuse,comme Belle qui était nécessaire dans -des installations an térieures idu même genre.
En outre, la for mation spiralode -du tube d'aspiration permet un amortissement graduel ide la vitesse d'é coulement dans un conduit relativement long, 7, l'étendue latérale du conduit collecteur 7 étant réduite au minimum en enroulant la chambre d'amortissement autour -de l'axe de la turbine, aussi près de la roue mobile 1 que possible.
Cette construction supprime l'in convénient que - présentait l'étalement de la construction antérieure dont il a été question .ci-dessus puisque, :dans .cette construction, une largeur considérable était nécessaire afin -d'a mortir complètement la vitesse d'écoulement dans la courte ,distance verticale qui est @d.ési- r.able. Les turbines avec tubes d'aspiration spiraloïdes peuvent, par conséquent, être pla cées plus près les unes des .autres,
ce qui ré- duit au minimum la surface de plancher nécessaire.
La -chambre spiraloïde 7, 12, sera., dans chaque cas, formée -dans le sens voulu pour correspondre au sens !de rotation @de la roue mobile et à la idirection de l'écoulement à la sortie.
Les aubes -directrices 9 peuvent être utilisées pour changer la direction :de l'écoule ment à la sortie afin,de se conformer au sens d'enroulement fie-la spirale employée et on peut également les utiliser pour mieux diri ger l'écoulement dans la chambre collectrice.
Hydraulic turbine. The present invention relates to chi type hydraulic turbines having a rotor which discharges in a direction substantially parallel to the axis of the rotor and comprising a discharge duct which deflects the current so as to change the axial discharge. in a to.urant having a direction away from the axis .de the turbine.
The turbine according to the invention comprises a series of adjustable @direttriees vanes placed in the part which deflects the current of the discharge duct.
Thanks to this arrangement it is possible to change in any way. the direction of the flow of the water discharged from a moving turbine wheel and gradually dampen its speed, thus increasing to the maximum the efficiency of the turbine.
In the accompanying drawing, which shows, by way of example, several embodiments of. the invention: Fig. 1 is a vertical section, schematic, by the axis, of a hydraulic turbine with a <B>, </B> bre vertical and <B> with </B> tanal open, representing a suction device vane: adjustable guide lines;
Fig. 2 is a view similar to fii. <B> 1, </B> of another turbine representing a suction device with adjustable guide vanes.
The hydraulic turbine shown in fi: g. 1 comprises a high speed rotor, or impeller, 1 consisting of a series of vanes attached to the main vertical shaft 2 and extending inward as closely as possible: of this tree.
The turbine blades extend outwardly in a general radial direction and are provided with a crown secured to their outer ends. The hydraulic turbine shown in fig. 2 is also of the high speed type but differs from that shown in FIG. 1 in that the rotor 18 is of the purely axial flow type, in which the liquid flows at places directly adjacent both to the front or inlet edges,
that at the rear edges, or -de output, -of the blades, of the rotor is axial.
The water arrives at the turbine via an open reach or upstream channel, 4, through a distributor, made up of soot: series of directional vanes .a: adjustable, 3, of the usual arrangement. These guide vanes are arranged with their axes of oscillation extending parallel to the shaft 2 and they are mounted in the fixed body of the turbine. The internal part, 14, of the upper wall of the. water tank has a convergent shape from top to bottom, or substantially frustoconical, as shown in the drawing.
The converging wall 14 serves as a means to direct the advancing swirling currents. inwards, coming out of the direction vanes 3: in the transition space located in front: of the moving wheel and changes the direction of advance - of the, mass: of swirling water, passing through to space - transition, from a direction perpendicular to the axis .de the turbine to. a direction parallel to this .axis.
The: degree of change in: direction of flow of the swirling current depends on: the curvature and length of the surface: directrix (the upper part 14 of the wall, measured in radial planes. In all cases, entry into the chamber of the moving wheel is made from outside to inside beyond: the guide vanes 3, with swirling, and can take place in a place directly adjacent to the entry edges of the vanes of this wheel, depending on the shape of these blades.
The discharge .de the movable wheel, 1, of the turbine is preferably directed from top to bottom, substantially: along the axis, in a straight line directly adjacent. To the exit edges of the blades of the, wheel, and can be done either in the direction of rotation of the. wheel, either in the opposite direction or in radial planes not sa-nt by the axis @de the turbine. Of course this last -condition of flow is that which one usually seeks, it is seldom possible to obtain it. In industrial installations.
The flow of water at the outlet passes from the axial direction, at a location directly adjacent to the movable wheel 1, to a direction going away, the axis and in a plane substantially perpendicular to the axis of the turbine, immediately after it has left the rear or exit edges of the vanes, by means of an annular duct 6,, directed from in to out, surrounding the conoidal core 5 .
As shown, the axis of the annular duct 6 coincides with the axis of the turbine and, consequently, this duct is symmetrical with respect to: the latter axis. The upper part: of the symmetrical conoidal core 5, which is surrounded by the annular duct 6, offers a bearing for the lower part: of the shaft 2.
The duct 6 is constructed in such a way that, apart from directing the flow from inside to outside at the outlet, it begins to dampen the speed of this flow, but does not dampen it completely. However, this formation .du: conduit 6 is not essential and the co: ndi.tions may be such that a damping of the flow rate in the .conduit 6 is not -desi rable.
The outlet end of the annular diffuser duct 6 communicates directly with the annular inlet: of the spiral chamber: of 7. The outlet end, tangentially arranged, of the duct or spiral chamber 7 communicates with a duct; Vent 8, leading to the leakage channel, not shown. The successive conduits 6, 7 and 8 are in free communication and form a continuous passage for taking water from the: turbine.
The: spiraloid chamber 7 has an increasing section as it advances around the spiral: and it is proportioned so that it continues to damp gTadually, that is to say without, abrupt change, the flow velocity of water delivered to it by the. led 6.
The damping of the flow velocity in chamber 7 is preferably pushed to such a point that the water delivered to duct 8 only retains a speed just sufficient to produce a flow @d: years : leakage channel. In the arrangement shown, the final damping of the flow velocity takes place in the conduit 8, but: this final damping can also,: in certain cases, be achieved in the. , iraloide chamber 7.
In the construction shown in Figs. 1, 2, vanes: adjustable guides 9, are provided in the duct 6, with the aim of either changing the direction *, from the outlet from the front to the rear in relation to the direction of rotation! Of the wheel mobile 1, or simply, to slightly vary this output direction.
These guide vanes 9 are made adjustable by providing pivots at their opposite ends and by shortening -these vanes sufficiently to ensure the necessary clearance, in places adjacent to the pivots, between the ends of the vanes 9 and the shaped surfaces. toroid, conduit 6, to allow the desired adjustment.
It will be noted that, by arranging the suction tube in the form of a spiral surrounding the axis of the turbine, effective damping of the flow velocity can be produced and the total height of the tube d. The suction can be reduced to a minimum, which eliminates the need for inexpensive foundation infrastructure, such as Belle which was required in earlier installations of the same kind.
In addition, the spiral-shaped formation of the suction tube allows a gradual damping of the flow rate in a relatively long duct, 7, the lateral extent of the collecting duct 7 being reduced to a minimum by winding the flow chamber. damping around the axis of the turbine, as close to the movable wheel 1 as possible.
This construction removes the inconvenience that - exhibited the spread of the earlier construction discussed above since,: in. This construction a considerable width was necessary in order to completely reduce the speed of flow in the short, vertical distance which is @ d.esi- sible. Turbines with spiral suction tubes can therefore be placed closer to each other,
which minimizes the floor area required.
The spiraloid chamber 7, 12 will, in each case, be formed in the desired direction to correspond to the direction! Of rotation @de the movable wheel and to the direction of the flow at the outlet.
The guide vanes 9 can be used to change the direction: from the flow to the outlet in order to conform to the direction of winding to the spiral used and they can also be used to better direct the flow in the collecting chamber.