CH380055A - Installation hydraulique comprenant une turbine et une pompe - Google Patents
Installation hydraulique comprenant une turbine et une pompeInfo
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
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- F04D13/04—Units comprising pumps and their driving means the pump being fluid driven
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Description
Installation hydraulique comprenant une turbine et une pompe La présente invention a pour objet une instal lation hydraulique, comprenant une turbine et une pompe, la roue de turbine et la roue de pompe étant montées en positions adjacentes sur le même arbre, une seule et même bâche étant prévue pour l'ali mentation de la turbine, respectivement pour la réception de l'eau refoulée par la pompe, des moyens permettant de séparer l'espace interne de la bâche de l'espace dans lequel tourne la turbine, respec tivement de l'espace dans lequel tourne la pompe. On connaît déjà des installations hydrauliques du type indiqué ci-dessus. Toutefois, ces installa- tions connues, quoique permettant une réduction de l'encombrement par rapport aux installations com prenant une turbine et une pompe absolument indé pendantes l'une de l'autre, occupent encore un espace important du fait de la présence de canaux d'aspiration dirigés en sens opposé par rapport aux roues de pompe et de turbine. L'installation hydrau lique selon l'invention vise à remédier à cet incon vénient. Elle est caractérisée par le fait que le canal d'aspiration de la turbine et le canal d'aspiration de la pompe sont disposés coaxialement du même côté des roues sur au moins une partie de leur lon gueur, contiguë aux roues. Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'instal- lation hydraulique selon l'invention. La fig. 1 est une vue en élévation en coupe axiale de cette installation. La fig. 2a est une coupe selon 1I-11 de la fig. 1. La fig. 2b est un coupe selon 111-11I de la fig. 1. Cette installation hydraulique comprend un arbre 1 reliant une génératrice électrique 2 à une roue de turbine 3. Cet arbre 1 est porté à son extré mité située du côté de la roue de turbine 3 par un palier 4. Sur cette même roue de turbine 3 est emboîtée une roue de pompe 5 faisant corps avec la roue de turbine 3. Cet ensemble, roue de tur- bine 3 et roue de pompe 5 adjacente, est monté en porte à faux à l'extrémité de l'arbre 1, étant donné que l'installation décrite se rapporte à une instal- lation à arbre horizontal. Sur la partie gauche de la roue de turbine 3 est disposé un fond 6, habituel lement appelé fond supérieur, alors qu'un fond 7, habituellement appelé fond inférieur, est disposé sur la partie droite de la roue de pompe 5. La turbine comprend, en outre, un distributeur formé d'une série d'aubes orientables 8 sur les axes 9 desquelles sont clavetés des leviers 10 articulés à un cercle de vannage 11, par l'intermédiaire de biellet- tes 12. Cette turbine comprend, en outre, un avant distributeur dont les entretoises 13 sont coudées (voir fig. 2a) pour provoquer un renversement du sens de la composante tangentielle de l'écoulement de l'eau à son entrée dans la turbine. L'eau est amenée à l'avant-distributeur à partir d'une bâche spirale 14 reliée, par exemple, à l'extrémité infé- rieure d'une conduite forcée. La pompe comprend un diffuseur 15 présentant des entretoises 16 de disposition classique, comme le montre la fig. 2b. Ce diffuseur 15 débouche dans la même bâche spi rale 14 utilisée pour l'alimentation de la turbine. Comme le montre la fig. 1, les canaux d'aspira- tion 17 de la turbine et 18 de la pompe sont disposés coaxialement sur au moins une partie de leur lon gueur du même côté des roues 3 et 5. Ces canaux d'aspiration 17 et 18 sont ensuite coudés vers le bas, à une certaine distance des roues 3 et 5, le canal d'aspiration 17 de la turbine traversant la paroi du coude 19 du canal d'aspiration de la pompe. Ces deux canaux s'étendent ensuite sensiblement paral lèlement l'un à l'autre sur leur tronçon allant de leur coude respectif 19 et 20 à un bassin. commun aval 21. Des moyens permettent de séparer l'espace interne de la bâche commune 14 de l'espace dans lequel tourne la turbine 3, respectivement de l'espace dans lequel tourne la pompe 5. Dans l'exemple représenté, ces moyens comprennent deux vannes à fourreau indépendantes, l'une 22, pour permettre la sépara tion de l'espace interne de la bâche 14 de la roue de turbine 3, et l'autre 23, pour permettre la sépa ration de l'espace interne de la bâche 14 de la roue de pompe 5. De préférence, ces deux vannes four reaux 22 et 23 sont à commande indépendante pour permettre leur fermeture simultanée dans le cas d'une mise à sec de la machine, en vue d'une révi sion par exemple. Le fonctionnement de l'installation hydraulique décrite ci-dessus se fait de la manière suivante Lorsque l'installation fonctionne en turbine, la bâche spirale 14 est alimentée en eau à partir d'un bassin d'accumulation supérieur, par exemple- par l'intermédiaire d'une conduite forcée. Dans ce cas, la vanne fourreau 23 est fermée, de manière à iso ler la roue de pompe 5 de la bâche 14. Par contre, la vanne fourreau 22 est ouverte et la manoeuvre du distributeur à aubes orientables 8, par son cercle de vannage 11, permet le réglage de la turbine. Celle-ci entraîne donc, par l'arbre 1, l'alternateur 2 qui fournit du courant dans le réseau. La roue de pompe 5 est entraînée en rotation simultanément à la roue de turbine 3. Toutefois, cette rotation n'en traîne qu'une perte de puissance négligeable, car la roue de pompe tourne dans un espace rempli d'air et non pas dans de l'eau. La roue de turbine 3 tourne donc dans le sens des aiguilles d'une montre à la fig. 2a. L'installation fonctionne en pompe lorsqu'une faible demande en électricité existe sur le réseau et qu'une partie de la puissance électrique dispo- nible peut être utilisée pour envoyer de l'eau dans le bassin d'accumulation supérieur. Dans ce cas, la vanne fourreau 22 est fermée pour isoler l'espace dans lequel tourne la roue de turbine 3 et vider cet espace de son eau, la vanne fourreau 23 étant ouverte. L'alternateur 2 fonctionne alors comme moteur et entraîne, par l'arbre 1, l'ensemble roue de turbine 3 et roue de pompe 5, également dans le sens des aiguilles d'une montre, comme montré aux fig. <I>2a</I> et<I>2b.</I> L'eau est alors aspirée à partir du bassin aval 21 à travers le canal d'aspirationl8 de la pompe et est refoulée par la roue de pompe 5, tout d'abord dans le diffuseur 15 et ensuite dans la bâche spirale 14, pour refluer jusque dans le bassin d'accumulation supérieur. Comme il ressort de la description qui précède, le sens de rotation de la machine est le même aussi bien pour le fonctionnement en pompe que pour le fonctionnement en turbine, ceci grâce à la présence des entretoises avant-directrices 13 de la turbine qui sont coudées pour provoquer un renversement du sens de la composante tangentielle de l'écoulement de l'eau à son entrée dans la turbine. De nombreuses variantes d'exécution de l'instal lation décrite ci-dessus pourraient être imaginées. Ainsi, les canaux d'aspiration 17 de la turbine et 18 de la pompe pourraient être coaxiaux depuis les roues 3 et 5 jusqu'au bassin commun aval 21. Tou tefois, la disposition représentée au dessin est préfé rée, étant donné qu'elle permet de diminuer quelque peu l'encombrement de l'installation. Bien entendu, dans le cas d'une installation à arbre 1 disposée verticalement, les canaux d'aspiration 17 et 18 pour raient être coaxiaux depuis les roues 3 et 5 jusqu'au plan d'eau aval du bassin 21. Là aussi, la disposi tion avec coude sera préférée, car elle diminue la hauteur d'excavation pour le logement du tuyau d'aspiration de la turbine. En variante encore, la turbine pourrait être munie d'entretoises avant-directrices de forme ordi naire, c'est-à-dire ne provoquant pas de renverse ment de la composante tangentielle de l'écoulement de l'eau à son entrée dans la turbine. Dans ce dernier cas, le sens de rotation en turbine serait l'inverse du sens de rotation en pompe. Dans l'exemple représenté, les deux canaux d'aspiration 17 et 18 débouchent dans le même bas- sin aval 21. Toutefois, il est bien clair qu'on pour rait aussi imaginer une installation dans laquelle chaque canal d'aspiration déboucherait dans un bassin, particulier. En ce qui concerne les moyens permettant d'iso ler l'espace interne de la bâche spirale 14 de l'espace dans lequel tourne la roue de turbine 3, respecti- vement de l'espace dans lequel tourne la roue de pompe 5, ceux-ci pourraient être formés par n'im porte quel dispositif d'obturation. Ainsi, le distri buteur à aubes orientables 8 de la turbine pourrait lui-même être utilisé comme dispositif d'obturation. Pour la simplification du dessin, la roue de tur bine 3 et la roue de pompe 5 ont été supposées en une pièce. Toutefois, il est bien clair que pour des machines de grandes dimensions, il sera peut-être préférable, pour faciliter la construction, d'établir ces deux roues de façon indépendante et de les réunir après coup. Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus en regard du dessin, la roue de pompe 5, ainsi que son canal d'aspiration 18 entourent la roue de turbine 3 et son canal d'aspiration 17. Toutefois, il est bien clair que la disposition inverse pourrait aussi être réalisée, c'est-à-dire que la roue de turbine 3 débou cherait à sa sortie dans un canal d'aspiration annu laire entourant le canal d'aspiration de la pompe.
Claims (1)
- REVENDICATION Installation hydraulique, comprenant une tur bine et une pompe, la roue de turbine et la roue de pompe étant montées en positions adjacentes sur le même arbre, une seule et même bâche étant prévue pour l'alimentation de la turbine, respectivement pour la réception de l'eau refoulée par la pompe, des moyens permettant de séparer l'espace interne de la bâche de l'espace dans lequel tourne la tur bine, respectivement de l'espace dans lequel tourne la pompe,caractérisée en ce que le canal d'aspira tion de la turbine et le canal d'aspiration de la pompe sont disposés coaxialement du même côté des roues sur au moins une partie de leur longueur, contiguë aux roues. SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation hydraulique selon la revendica tion, caractérisée en ce que du côté opposé aux roues, ces deux canaux d'aspiration débouchent dans le même bassin. aval. 2.Installation hydraulique selon la revendica tion et la sous-revendication 1, dans laquelle l'arbre de la machine est disposé horizontalement, carac térisée en ce que les deux roues sont montées en porte à faux à une extrémité de l'arbre.3. Installation hydraulique selon la revendica tion et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le canal d'aspiration de la pompe est dis posé autour du canal d'aspiration de la turbine à proximité des roues sur un tronçon horizontal, les deux canaux étant coudés vers le bas à une cer taine distance des roues, le canal d'aspiration de la turbine traversant la paroi du coude du canal d'aspiration de la pompe,ces deux canaux étant sensiblement parallèles sur leur tronçon allant de leur coude respectif au bassin commun aval. 4. Installation hydraulique selon la revendica tion, caractérisée en ce que les deux roues sont emboîtées l'une dans l'autre, de manière à consti tuer un élément rotatif unique. 5.Installation hydraulique selon la revendica tion et la sous-revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend deux vannes fourreaux indé- pendantes, l'une pour permettre la séparation de l'espace interne de la bâche de la roue de turbine et l'autre la séparation de l'espace interne de la bâche de la roue de pompe. 6.Installation hydraulique selon la revendica tion et les sous-revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la turbine comprend un avant-distribu- teur dont les entretoises sont coudées pour provo quer un renversement du sens de la composante tangentielle de l'écoulement de l'eau à son entrée dans la turbine et permettre ainsi un sens de rota tion identique pour le fonctionnement enturbine et pour le fonctionnement en pompe. 7. Installation hydraulique selon la revendica tion, caractérisée en ce que l'axe du groupe turbine et pompe est vertical.
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