CH666209A5 - Machine pour l'usinage d'augets de roues de turbine. - Google Patents
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Description
DESCRIPTION
Les roues de turbines, en particulier de turbines Pelton, à leur sortie de fonderie doivent subir des opérations d'usinage notamment au niveau des augets, d'une part, sur leur face interne ou intrados et, d'autre part, sur leur face externe ou extrados, afin de les mettre en forme au profil hydraulique exigé en fonction des caractéristiques de l'installation.
Le nombre de roues de turbines fabriquées étant très limité, ces opérations d'usinage sont effectuées d'une manière artisanale à l'aide de meules portatives par des ouvriers qualifiés et par rapport à des gabarits de forme établis après réception de la roue.
Pour cela, il faut disposer la roue sur un montage pour qu'elle soit accessible de toutes parts, et meuler auget par auget, ce qui demande beaucoup de temps, compte tenu du fait qu'entre deux augets consécutifs, l'espace est limité et nécessite l'usage de meuleuses peu encombrantes, et l'opérateur agit par des mouvements de faible amplitude, donc avec un rendement très médiocre. Selon les estimations, il faut environ une année de travail pour usiner une roue de turbine comprenant une vingtaine de couples d'augets.
Par ailleurs, pour ce long et fastidieux travail, l'ouvrier doit revêtir une tenue de protection, ce qui est très pénible.
D'une manière importante, la précision du travail est soumise à la dextérité de l'ouvrier et aucun auget n'a exactement la même forme, en particulier les couples d'augets qui ne sont donc pas symétriques, ce qui est nuisible au rendement hydraulique.
La machine suivant l'invention remédie à ces inconvénients et apporte de nombreux avantages, en ce sens qu'elle permet d'obtenir très économiquement des profils hydrauliques d'augets précis, avec répétitivité des formes sur tous les augets, ce qui assure une parfaite symétrie de forme des couples d'augets, et un profil très proche du profil théorique, donc un très bon rendement de la turbine.
D'autre part, la machine permet d'améliorer considérablement les conditions de travail en transformant le poste pénible de meuleur professionel en poste de servant, chargé seulement des manœuvres périodiques pour passer d'un auget à l'autre, ce qui le libère pour d'autres tâches. Il faut également noter le temps d'usinage très réduit par rapport au meulage, amenant tous les avantages qui en découlent (coût de fabrication diminué, délais réduits...). A titre indicatif, une roue de turbine de vingt couples d'augets est usinée en un mois environ avec la machine selon l'invention.
La machine est remarquable en ce que la roue de turbine à usiner est montée verticalement à position fixe sur le bâti et libre en rotation et est disposée sur un axe horizontal équipé de moyens expansibles et autocentreurs fixés à l'intérieur du bac avec possibilités d'interchangeabilité pour s'adapter à tous moyeux de roues de turbines, et en ce que la tête de production et de commande de courant électrique est portée par au moins un chariot (9) roulant sur au moins un côté du bâti par rapport à la roue et au bâti, la tête étant reliée à des moyens de commande de déplacements longitudinaux et transversaux, la tête étant agencée de façon à travailler à l'horizontale successivement ou simultanément sur les intrados des augets ou couples d'augets et sur les extrados des augets ou couples d'augets de ladite même roue.
Ces caractéristiques ressortiront de la description qui suit.
Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés:
La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale illustrant un exemple de réalisation de la machine selon l'invention.
La figure 2 est une vue en plan correspondant à la figure 1.
La figure 3 est une vue de côté et en coupe considérée suivant la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une vue de côté et en coupe considérée suivant la ligne 4-4 de la figure 1.
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Les figures 5, 6 et 7 sont des vues en coupe des augets et de l'électrode illustrant respectivement l'usinage des faces intrados, l'usinage limité des faces extrados, et l'usinage complet des faces extrados.
Les figures 8 à 10 sont des schémas illustrant différentes variantes de réalisation de la machine selon l'invention.
Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation illiustrées aux figures des dessins.
La machine comprend un bâti général (1) portant par des montants un bac (2) largement dimensionné pour recevoir des roues (R) de turbines Pelton de différents diamètres.
A cet effet, le bac présente en haut de ses parois des moyens symbolisés schématiquement aux dessins par les repères (3), comprenant un organe autocentreur et un organe expansible diamétralement, par exemple du type mandrin à clavettes coniques poussées par un écrou sur l'axe de rotation et agissant contre des entretoises interchangeables suivant les diamètres des roues, notamment de leurs moyeux.
Dans le bas (2) circule en continu ou de manière puisée et en circuit fermé, à partir d'un réservoir (4) et d'une pompe (5), un fluide diélectrique (FD) recouvrant par exemple plus de la moitié de la roue, et au travers duquel se développent des étincelles produites par une électrode (6) qui est réalisée exactement au profil demandé pour répondre aux caractéristiques hydrauliques de l'installation, ou des électrodes usinant chacune une surface donnée de l'auget.
L'électrode est fixée en bout d'un bras déporté (7) qui est relié à une tête (8) de production et de commande du courant électrique portée par un chariot (9) lui-même monté à coulissement sur le bâti.
A titre d'exemple seulement, on a montré aux figures 1 à 4 une forme de réalisation du montage de la tête (8).
On voit que la tête présente à l'arrière un manchon (8a) coopérant à coulissement avec une traverse (9a) du chariot dont les extrémités reçoivent des équerres-supports (9b) pour un train de galets ou de roulements guidés par rapport à des voies de roulement du bâti.
Par exemple, et comme illustré à la figure 4, les équerres portent à l'avant et à l'arrière des blocs (9c) sur lesquels sont montés à rotation libre des roulements (9d) disposés inclinés pour rouler sur des barres (10) fixés sur le bâti ou contre le bac. Dans la partie centrale, les équerres (9b) portent une chape (9e) chevauchant les barres (10) et dont les extrémités libres reçoivent à rotation libre des roulements (9f) en contact avec la partie intérieure des barres.
Le chariot (9) est déplacé longitudinalement par tous les moyens connus, par exemple à l'aide d'un vérin (11) attaché à un élément du bâti ou autre partie fixe et dont la tige forme chape (1 la) pour être reliée à une patte du manchon (8a). De cette façon, l'électrode (6) peut être engagée entre deux couples d'augets ou retirée en position d'attente.
La roue (R) comprend de manière connue un certain nombre de couples d'augets (RI), et les augets de chaque couple sont séparés par une arête centrale (R2) qui, extérieurement, est destinée à couper en parts égales le jet d'eau injecté en un ou plusieurs points de la circonférence de la roue.
Dans l'exemple illustré, pour usiner les faces intrados de chaque auget, on utilise une électrode de la forme intérieure de l'auget, et on la déplace transversalement pour usiner l'autre auget du couple (figure 5). Pour cela, il est nécessaire de prévoir, outre les déplacements longitudinaux de la tête, des déplacements transversaux qui peuvent être réalisés par tous les moyens tels que le vérin (12) solidaire du bâti, et dont la tige est reliée par exemple au vérin (11) qui est alors monté à coulissement sur le bâti (figure 2). Il est également possible de prévoir une seule électrode (6) pour usiner simultanément les faces intrados d'un couple d'augets (figure 6).
Bien entendu, on peut prévoir de la même manière l'usinage des faces extrados de chaque auget.
Par exemple, comme illustré à la figure 6, on peut monter une électrode (13) de la forme de la zone (R3) entre les augets où doit se couper le jet d'eau, ou bien on peut prévoir une électrode (14) de la forme de l'extrados complet d'un auget (figure 7) que l'on retourne pour usiner l'autre extrados du couple d'auget (ou on utilise une électrode (14) symétrique).
La disposition des électrodes autour de la roue peut être réalisée de différentes manières suivant lem: nombre et leur action. Par exemple, on peut prévoir:
— une seule tête (8) porte-électrode pour usiner l'extrados et l'intrados avec des électrodes interchangeables (figure 1);
— deux têtes porte-électrode, pour usiner respectivement les faces intrados et les faces extrados avec des électrodes correspondantes; ces têtes étant soit opposées sur le bâti (figure 8), soit du même côté de la roue;
— trois têtes porte-électrode, dont une pour usiner l'extrados et deux pour l'intrados (figure 9);
— quatre têtes porte-électrode opposées deux à deux, deux pour l'intrados et deux pour l'extrados (figure 10).
Les électrodes peuvent être réalisées de toute manière, et notamment par copiage sur machine à reproduire.
La roue (R) peut être tournée manuellement pour passer d'un couple d'augets à l'autre et, dans ce cas, on prévoit une indexation angulaire par exemple à l'aide d'une barre réglable (15), engagée entre deux couples d'augets (figure 2), ou bien on peut relier la roue à une commande du type pas à pas ou similaire.
On décrit maintenant l'usinage en se référant aux figures 1 à 7.
On positionne la roue de turbine à usiner sur ou dans les moyens (3) de montage en autocentrage à rotation libre, on règle les moyens d'expansion en fonction du diamètre du moyeu de la turbine, et on met en marche la pompe (5) pour permettre la circulation en continu ou de manière puisée du fluide diélectrique (FD) contenu dans le bac (2) dans lequel est immergée partiellement la roue.
L'électrode (6,13 ou 14), correspondant à la surface d'auget à usiner, étant réalisée sur machine à reproduire selon les caractéristiques de forme de ladite surface, et montée en bout du bras déporté (7) solidaire de la tête (8) de production et de commande du courant électrique, on avance l'ensemble porté par le chariot (9) à l'aide du vérin (11) ou similaire, afin de positionner précisément l'électrode en regard de la surface à usiner, après avoir éventuellement réglé transversalement par le vérin (12) ou similaire la position de l'électrode.
Si la roue de turbine n'est pas indexée en rotation par un système de transmission approprié, on l'immobilise à la position demandée, par exemple à l'aide de la barre réglable (15) engagée entre deux couples d'augets, et on fait passer le courant dans l'électrode qui va alors enlever la matière nécessaire par électro-érosion.
Lorsque l'usinage de l'auget est terminé, on ramène le chariot (9) en arrière pour placer l'électrode en position d'attente, puis on déplace transversalement l'ensemble tête-électrode si l'on doit usiner l'autre auget, ou bien on libère la roue et on la fait tourner pour présenter le couple d'augets suivant en position d'usinage, ou bien on change d'électrode.
On opère ainsi pour tous les augets puis, si la machine ne comporte qu'une tête porte-électrode, on change la ou les électrodes qui ont usiné la face intrados, pour mettre en place l'électrode (13 ou 14) d'usinage de la face extrados et on opère de la même manière que précédemment en modifiant les réglages.
Les avantages ressortent bien de la description. On souligne encore:
— la répétitivité des formes sur tous les augets avec un profil très proche du profil théorique demandé, cela avec une parfaite symétrie entre les couples d'augets et une excellente précision;
— la possibilité de créer les électrodes avant que la roue soit fabriquée, ce qui permet, en combinaison avec la dimunition importante du temps d'usinage, de raccourcir les délais de fabrication;
— l'amélioration considérable des conditions de travail et la simplification du travail, permettant de remplacer les ouvriers qualifiés occupés à temps complet, par des manœuvres sans qualification pouvant effectuer parallèlement d'autres travaux entre les manœuvres;
— le travail à l'horizontale de différentes électrodes sur les augets, pour réaliser les intrados et les extrados, permet de visualiser
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très précisément ces variations et de contrôler les profondeurs de passe.
Par ailleurs, compte tenu de la grandeur du bac et du mécanisme assurant le mouvement de la roue sur elle-même et des chariots transporteurs d'électrodes, il est possible de disposer de part et
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d'autre de la roue des chariots porteurs de blocs d'électrodes selon des dispositions de montage décrites précédemment. On pourra donc travailler simultanément les intrados d'un auget ou couple d'augets et, à l'opposé des roues, les extrados d'un auget ou couple
5 d'augets ; le temps de travail est ainsi considérablement réduit.
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1 feuille dessins
Claims (11)
1. Machine pour l'usinage par électro-érosion d'augets de roues de turbines, comprenant un bac contenant un fluide diélectrique, une tête de production et de commande du courant électrique montée sur le bâti de la machine, et un support d'électrode établi au profil des augets, la roue de turbine à usiner étant disposée sur le bac, un mouvement de rapprochement ou d'éloignement étant établi entre la roue et les électrodes pour assurer l'usinage successif des augets, caractérisée en ce que la roue de turbine (R) à usiner est montée verticalement à position fixe sur le bâti et libre en rotation et est disposée sur un axe horizonal équipé de moyens (3) expansibles et autocentreurs fixés à l'intérieur du bac avec possibilités d'interchangeabilité pour s'adapter à tous moyeux de roues de turbines et en ce que la tête (8) de production et de commande de courant électrique est portée par au moins un chariot (9) roulant sur au moins un côté du bâti par rapport à la roue et au bâti, la tête étant reliée à des moyens (11-12) de commande de déplacements longitudinaux et transversaux, la tête étant agencée de façon à travailler à l'horizontale successivement ou simultanément sur les intrados des augets ou couples d'augets et sur les extrados des augets ou couples d'augets de ladite même roue.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (3) expansibles et autocentreurs sont du type mandrin à clavettes coniques poussées par un écrou sur l'axe de rotation et agissant contre des entretoises interchangeables suivant le diamètre des roues, notamment de leurs moyeux.
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REVENDICATIONS
3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque chariot (9) est constitué par une traverse (9a) sur laquelle peut coulisser la tête, avec des équerres-supports (9b) aux extrémités portant des trains de galets ou de roulements entourant des barres (10) ou voies de roulement, solidaires du bâti ou du bac.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que les équerres (9b) portent à l'avant et à l'arrière des blocs (9c) sur lesquels sont montés à rotation libre des roulements (9d) disposés inclinés pour rouler sur les barres (10), dans leur partie centrale les équerres portant une chape (9e) chevauchant les barres et dont les extrémités libres reçoivent à rotation libre des roulements (9f) en contact avec la partie inférieure des barres (10).
5. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une seule tête (8) de production et de commande de courant, équipée d'électrodes interchangeables pour usiner soit les faces intrados des augets, soit les faces extrados partiellement ou entièrement.
6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs têtes (8) de production et de commande de courant, une ou des têtes étant équipées d'électrodes d'usinage des intrados et une ou des têtes étant équipées d'électrodes d'usinage des extrados.
7. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode (6) est réalisée aux formes exactes des faces intrados ou extrados d'un seul auget, l'usinage de l'autre auget du couple s'opérant par déplacements transversaux de la ou des têtes de production et de commande de courant.
8. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une seule électrode (6) est réalisée aux formes exactes des faces intrados d'un couple d'augets.
9. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une seule électrode (13) est réalisée aux formes exactes de la zone centrale (R3) des faces extrados d'un couple d'augets.
10. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une électrode (14) est réalisée aux formes exactes de la face extrados d'un auget, l'usinage de l'autre auget du couple s'opérant par des déplacements transversaux de la ou des têtes de production et de commande de courant, et retournement de l'électrode ou de son bras porteur.
11. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la roue (R) de turbine est déplacée manuellement en rotation après l'usinage de chaque couple d'augets, et maintenue en position par rapport à la ou aux électrodes par tous moyens d'indexation angulaire tels que la barre réglable (15) engagée entre deux couples d'augets.
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