CH380055A - Installation hydraulique comprenant une turbine et une pompe - Google Patents

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)

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 en

   turbine 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.