Installation de machines hydrauliques La présente invention a pour objet une installa tion de machines hydrauliques comprenant au moins une conduite principale d'alimentation d'au moins deux turbines Pelton à plusieurs injecteurs, caracté risée en ce qu'au moins l'une des conduites dérivées de la conduite principale pour l'alimentation des injecteurs alimente simultanément des injecteurs des deux turbines, chaque injecteur étant muni d'une vanne particulière montée immédiatement à l'amont de l'injecteur.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'instal lation selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan de la première forme d'exécution, alors que la fig. 2 montre en plan la seconde forme d'exé cution.
La fig. 3 est une vue en coupe axiale de l'un des injecteurs combiné avec une vanne, la fig. 4 étant un agrandissement de la partie entourée d'un cercle à la fig. 3.
En référence à la fig. 1, l'installation de machines hydrauliques représentée comprend une conduite principale 1, ou conduite forcée, destinée à l'alimen- tation de deux turbines Pelton 2 et 3 disposées dans leurs fosses respectives 4 et 4a. Ces turbines 2 et 3 sont du type à axe vertical 5, respectivement 6. Elles sont alimentées chacune par quatre injecteurs 7-10, respectivement 11-14. Chacun des injecteurs 7-14 est combiné à une vanne 15 permettant d'obturer la canalisation d'amenée d'eau à l'injecteur correspon dant au cas où celui-ci serait défectueux, de sorte que la turbine pourrait continuer à fonctionner en étant alimentée par les trois autres injecteurs.
Du fait de la présence d'une vanne 15 en amont de chacun des injecteurs 7-14, toute vanne de garde générale sur la conduite principale 1 ou ses conduites dérivées, est inutile.
L'adoption d'une vanne 15 combinée à chaque injecteur 7-14 et la suppression de toute vanne de garde générale permettent de simplifier les canalisa- tions d'alimentation de chacun des injecteurs 7-14. En effet, il n'est plus nécessaire dans une telle ins tallation d'alimenter l'une des turbines à partir de la même conduite dérivée de la conduite principale 1. Une même conduite dérivée peut très bien alimenter des injecteurs de deux ou plus de deux turbines dis tinctes.
Dans l'exemple représenté à la fig. 1, la con duite principale 1 est prolongée par une conduite de section décroissante 16 d'où partent dans l'ordre suc cessif, tout d'abord Une conduite dérivée 17 alimentant l'injecteur 9. ensuite une conduite dérivée 18 alimentant l'injecteur 10, une conduite dérivée 19 alimentant, d'une part, les injecteurs 7 et 8 de la turbine 2 et, d'autre part, l'injecteur 13 de la turbine 3, une conduite dérivée 20 alimentant l'injecteur 14, et, finalement une conduite dérivée 21 alimentant les injecteurs 11 et 12.
Comme on s'en rend compte à l'étude du dessin, ces conduites de distribution d'eau aux différents injecteurs peuvent être tracées selon les chemins les plus courts de la conduite principale 1 vers chacun des injecteurs. Ceci permet une construction plus légère de ces conduites et donc moins coûteuse, tout en permettant une construction plus compacte auto- risant une réduction de l'espace entre les différentes turbines.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, les mêmes turbines Pelton 2 et 3, munies des injec teurs 7-l4, sont alimentées à partir de la conduite principale 1 par l'intermédiaire de deux conduite dérivées 22 et 23. La conduite dérivée 22 est destinée à l'alimentation des injecteurs 9, 8, 13 et 12, ceci par l'intermédiaire d'embranchements 24, 25, 26 et 27. La conduite dérivée 23 alimente les injecteurs 10, 7, 14 et 11 à partir des embranchements 28, 29, 30 et 31.
Comme dans la forme d'exécution précédente, la vanne 15 combinée à chacun des injecteurs 7-14, per met la suppression de toute vanne de garde générale ce qui simplifie le schéma d'alimentation des diffé rents injecteurs.
La fig. 3 montre une forme d'exécution de la vanne 15 et d'un des injecteurs 7-14. Le corps de cette vanne 15 est formé des deux parties 32 et 33 montées l'une à la suite de l'autre dans le sens de l'écoulement de l'eau à travers la vanne (voir les flè ches). Normalement, la partie 32 est soudée directe ment à la conduite forcée 34 qu'elle termine. La par tie 33 est rapportée contre la partie 32 à l'aide de goujons 35 vissés dans la partie 32 et d'écrous 36.
L'obturateur 37 de cette vanne est du type à déplacement axial. Cet obturateur est porté par un corps central 38 rendu solidaire de la partie 33 par l'intermédiaire d'un croisillon 39. Ce corps central 38 porte un cylindre dans lequel est susceptible de cou lisser un piston non représenté commandant l'obtu rateur 37.
Dans cette forme d'exécution de vanne, celle-ci comprend un siège de service normal 45 porté par un anneau 46 engagé entre les deux parties 32 et 33 du corps de vanne. Ce siège de service 45 est destiné à coopérer, au moment de la fermeture, avec un siège correspondant 47 rapporté sur l'obturateur 37. Les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'obtura teur 37 sont commandés par envoi d'huile sous pres sion dans le cylindre de commande grâce à des con duites, non représentées, situées dans le croisillon 39.
Cette vanne comprend, en outre, un siège auxi liaire 48 porté par un anneau 49. Cet anneau 49 est maintenu en place dans la partie 32 du corps de vanne par un anneau segmenté 50 engagé dans une gorge interne 51 ménagée dans la partie amont 32 du corps de vanne. De préférence, cet anneau 50 est construit en trois segments, de manière à rendre aisé son montage, respectivement son démontage. La par tie gauche de la fig. 3 montre précisément la position occupée par l'obturateur 37 et le siège auxiliaire 48 au moment de leur coopération, alors que les sièges de service normal 45 et 47 ont été démontés.
Dans ce cas, c'est l'épaulement 52 de l'obturateur 37 qui vient en contact avec le siège auxiliaire 48 pour réa liser la fermeture.
L'injecteur 7 combiné à cette vanne 15 est un injecteur de construction classique comprenant un corps tubulaire 53 rapporté par des goujons 54 et boulons 55 contre une bride 56 que présente la partie aval 33 du corps de vanne. Ce corps 53 porte inté rieurement et par l'intermédiaire d'un croisillon 57 un corps central 58 contenant un cylindre dans lequel coulisse un piston, ces parties n'étant pas représen tées au dessin. Ce cylindre et ce piston constituent le servomoteur de commande du pointeau 61 de l'in jecteur. Le pointeau 61 coopi-re, pour le réglage du jet, avec une buse 63 rapportée à l'extrémité libre du corps 53 par des vis 64.
Comme on le voit sur le dessin de la fig. 3, le corps central 58 de l'injecteur est de même diamètre à sa partie amont que l'extrémité aval 68 du corps central 38 de la vanne 15. Ainsi, l'écoulement de l'eau n'est pas perturbé en passant de la vanne 15 à l'injecteur 7.
Comme il est prévu que la partie amont 32 du corps de vanne puisse être soudée à la conduite for cée 34, il est nécessaire que le démontage de l'obtu rateur 37 soit possible par l'ouverture aval 69 de cette partie 32 une fois que le corps 53 de l'injecteur, ainsi que la partie 33 de la vanne, auront été démon tés. Pour rendre le démontage de l'obturateur 37 possible, le diamètre externe de l'anneau 49 portant le siège auxiliaire 48 est de dimensions supérieures au diamètre externe de l'obturateur 37.
Ainsi, après démontage du corps 53 de l'injecteur, de la partie 33 du corps de vanne solidaire du corps central 38, de l'anneau 46 du siège de service 45, il est possible d'enlever l'anneau segmenté 50 pour dégager l'anneau 49 portant le siège auxiliaire 48. Cet anneau 49 étant enlevé, l'obturateur 37 peut sans autre être retiré par l'ouverture 69 de la partie 32.
Cette construction de vanne permet de bétonner la partie 32, tout le mécanisme interne de cette vanne 15 pouvant être atteint à partir de la fosse 4, respec tivement 4a des turbines 2 et 3. Ainsi, toutes les par ties sensibles à l'usure, aussi bien de la vanne 15 que de l'injecteur, peuvent être révisées en démontant ces organes depuis la fosse 4.
Dans les deux formes d'exécution décrites en regard des fig. 1 et 2, les turbines 2 et 3 étaient mu nies chacune de quatre injecteurs. Toutefois, il va de soi que la disposition décrite peut s'appliquer à des turbines Pelton munies d'un nombre quelconque d'in jecteurs, par exemple cinq ou six.
On peut encore ajouter que ce genre de construc tion comportant les vannes montées dans la fosse de la turbine, a l'avantage, en cas de rupture d'une de celles-ci, d'évacuer directement l'eau au travers du canal de fuite, ce qui autorise ainsi par rapport à une construction classique la suppression pure et simple de la galerie séparée pour les vannes qui est très onéreuse dans le cas des centrales souterraines.
Installation of hydraulic machines The present invention relates to an installation of hydraulic machines comprising at least one main supply line to at least two Pelton turbines with several injectors, characterized in that at least one of the branch lines of the main pipe for supplying the injectors simultaneously supplies the injectors of the two turbines, each injector being provided with a particular valve mounted immediately upstream of the injector.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, two embodiments of the installation according to the invention.
Fig. 1 is a plan view of the first embodiment, while FIG. 2 shows a plan of the second embodiment.
Fig. 3 is an axial sectional view of one of the injectors combined with a valve, FIG. 4 being an enlargement of the part surrounded by a circle in FIG. 3.
With reference to FIG. 1, the installation of hydraulic machines shown comprises a main pipe 1, or penstock, intended for supplying two Pelton turbines 2 and 3 arranged in their respective pits 4 and 4a. These turbines 2 and 3 are of the vertical axis type 5, respectively 6. They are each supplied by four injectors 7-10, respectively 11-14. Each of the injectors 7-14 is combined with a valve 15 making it possible to close the water supply pipe to the corresponding injector in the event that the latter is faulty, so that the turbine could continue to operate while being supplied by the other three injectors.
Due to the presence of a valve 15 upstream of each of the injectors 7-14, any general guard valve on the main pipe 1 or its branch pipes is unnecessary.
The adoption of a valve 15 combined with each injector 7-14 and the elimination of any general guard valve make it possible to simplify the supply lines for each of the injectors 7-14. In fact, it is no longer necessary in such an installation to feed one of the turbines from the same branch pipe from the main pipe 1. The same branch pipe can very well supply injectors of two or more. two separate turbines.
In the example shown in FIG. 1, the main pipe 1 is extended by a pipe of decreasing section 16 from which start in the successive order, first of all a branch pipe 17 supplying the injector 9 then a branch pipe 18 supplying the injector. 10, a branch pipe 19 supplying, on the one hand, the injectors 7 and 8 of the turbine 2 and, on the other hand, the injector 13 of the turbine 3, a branch pipe 20 supplying the injector 14, and, finally a branch pipe 21 supplying the injectors 11 and 12.
As can be seen from studying the drawing, these pipes for distributing water to the various injectors can be traced along the shortest paths from the main pipe 1 to each of the injectors. This allows a lighter construction of these pipes and therefore less expensive, while allowing a more compact construction allowing a reduction in the space between the different turbines.
In the embodiment shown in FIG. 2, the same Pelton turbines 2 and 3, fitted with injectors 7-14, are supplied from the main pipe 1 via two branch pipes 22 and 23. The branch pipe 22 is intended for supplying the pipes. injectors 9, 8, 13 and 12, this via branches 24, 25, 26 and 27. The branch line 23 supplies injectors 10, 7, 14 and 11 from branches 28, 29, 30 and 31 .
As in the previous embodiment, the valve 15 combined with each of the injectors 7-14, allows the elimination of any general guard valve, which simplifies the supply scheme for the various injectors.
Fig. 3 shows an embodiment of the valve 15 and of one of the injectors 7-14. The body of this valve 15 is formed of two parts 32 and 33 mounted one after the other in the direction of the flow of water through the valve (see arrows). Normally, the part 32 is welded directly to the penstock 34 which it terminates. Part 33 is attached against part 32 using studs 35 screwed into part 32 and nuts 36.
The shutter 37 of this valve is of the axial displacement type. This shutter is carried by a central body 38 made integral with part 33 by means of a spider 39. This central body 38 carries a cylinder in which a piston (not shown) controlling the shutter 37 is capable of sliding.
In this embodiment of the valve, it comprises a normal service seat 45 carried by a ring 46 engaged between the two parts 32 and 33 of the valve body. This service seat 45 is intended to cooperate, at the time of closing, with a corresponding seat 47 attached to the shutter 37. The opening and closing movements of the shutter 37 are controlled by sending oil under pressure in the control cylinder by means of conduits, not shown, located in the cross member 39.
This valve further comprises an auxiliary seat 48 carried by a ring 49. This ring 49 is held in place in part 32 of the valve body by a segmented ring 50 engaged in an internal groove 51 formed in the upstream part 32 of the valve body. Preferably, this ring 50 is constructed in three segments, so as to make easy its assembly, respectively its dismantling. The left part of fig. 3 shows precisely the position occupied by the shutter 37 and the auxiliary seat 48 at the time of their cooperation, while the normal service seats 45 and 47 have been removed.
In this case, it is the shoulder 52 of the shutter 37 which comes into contact with the auxiliary seat 48 in order to effect the closure.
The injector 7 combined with this valve 15 is an injector of conventional construction comprising a tubular body 53 attached by studs 54 and bolts 55 against a flange 56 presented by the downstream part 33 of the valve body. This body 53 carries internally and by means of a cross member 57 a central body 58 containing a cylinder in which a piston slides, these parts not being shown in the drawing. This cylinder and this piston constitute the actuator for controlling the needle 61 of the injector. The needle 61 coopi-re, for adjusting the jet, with a nozzle 63 attached to the free end of the body 53 by screws 64.
As can be seen in the drawing of FIG. 3, the central body 58 of the injector has the same diameter at its upstream part as the downstream end 68 of the central body 38 of the valve 15. Thus, the flow of water is not disturbed when passing from valve 15 to injector 7.
As it is expected that the upstream part 32 of the valve body can be welded to the forced pipe 34, it is necessary that the disassembly of the shutter 37 be possible through the downstream opening 69 of this part 32 once the body 53 of the injector, as well as the part 33 of the valve, will have been dismantled. To make disassembly of the shutter 37 possible, the outer diameter of the ring 49 carrying the auxiliary seat 48 is larger than the outer diameter of the shutter 37.
Thus, after disassembly of the body 53 of the injector, of the part 33 of the valve body integral with the central body 38, of the ring 46 of the service seat 45, it is possible to remove the segmented ring 50 to release the ring 49 carrying the auxiliary seat 48. This ring 49 being removed, the shutter 37 can without further be removed through the opening 69 of the part 32.
This valve construction allows part 32 to be concreted, the entire internal mechanism of this valve 15 being reachable from pit 4, respectively 4a of turbines 2 and 3. Thus, all parts sensitive to wear, both the valve 15 and the injector, can be revised by removing these components from pit 4.
In the two embodiments described with reference to FIGS. 1 and 2, turbines 2 and 3 were each fitted with four injectors. However, it goes without saying that the arrangement described can be applied to Pelton turbines provided with any number of injectors, for example five or six.
We can also add that this type of construction comprising the valves mounted in the pit of the turbine, has the advantage, in the event of one of them breaking, of evacuating the water directly through the drain channel. leakage, which thus authorizes, compared to a conventional construction, the pure and simple elimination of the separate gallery for the valves which is very expensive in the case of underground power stations.