Dispositif d'aspiration aux turbines hydrauliques et autres. La présente invention a pour objet un dispositif d'aspiration aux turbines hydrau liques et autres, présentant la particularité qu'un conduit aspirateur raccordé au côté de décharge de la turbine forme un passage en volute pour le fluide de décharge, dirigé dans la direction de l'écoulement et pré sentant une section progressivement crois sante de manière à transformer en pression effective l'énergie cinétique du mouvement tourbillonnant dont le fluide déchargé de la turbine est animé à sa sortie de celle-ci.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention dans des turbines hy drauliques.
Fig. 1 est un plan du conduit aspirateur d'une première forme d'exécution: Fig. 2 est un diagramme de lignes de contour de ce conduit; Fig. 3 est une vue de l'extrémité de dé charge dudit conduit; Fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne 1V-IV de la fig. 1, vue de la droite, de la partie de décharge d'une turbine ver ticale avec ledit conduit; Fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne V-V de la fig. 1, en regardant vers l'extrémité de décharge;
Fig. 6 est une élévation schématique re présentant. une forme d'exécution appliquée à une autre disposition de, turbine; Fig. 7 est une coupe verticale correspon dant à la fig. 6; Fig. 8 est une vue en perspective, repré sentant schématiquement les formes de plu sieurs sections transversales faites en diffé rents endroits d'un tube aspirateur présen tant les caractéristiques de l'invention; Fig. 9 est une vue en perspective, repré sentant un tube aspirateur de section trans versale cintrée; Fig. 10 est une vue similaire, représen tant un tube aspirateur de section transver sale rectangulaire;
Fig. l i représente une forme d'exécution en application à une turbine horizontale double; Fig. 12 est un diagramme représentant une série de profils consécutifs d'un con duit aspirateur dans lequel deux des côtés sont rectilignes ou plats; <I>Fi-.</I> 13, 14 et 15 sont, respectivement, un plan, une coupe verticale et une élévation en vue extérieure, représentant une forme d'e:,#écution de l'objet de l'invention dans laquelle le conduit aspirateur présente un noyau central cylindrique.
Dans les fig. 1 à 5, le conduit d'admis sion d'eau de la turbine hydraulique est re- présenté en<I>A,</I> la roue mobile en<I>B,</I> l'arbre de celle-ci en 1 et le conduit aspirateur en C. Le conduit d'admission A est pourvu d'une couronne d'aubes directrices fixes 2, qui dirigent l'eau dans. les passages d'une couronne d'aubes directrices ajustables 3a, doit l'eau est déchargée contre les aubes 3 de la roue mobile B tournant dans la cou ronne 4 et déchargeant l'eau, de haut en bas et, obliquement, dans la direction du mouvement de la roue mobile.
Il est ainsi imprimé à. l'eau de décharge, dans les con ditions usuelles de fonctionnement. une composante (le tourbillonnement. suivant la direction de la rotation de la roue mobile et possédant une énergie de vitesse consi dérable. Pour imposer un minimum de ré sistance à ce tourbillon et transformer son énergie cinétique en énergie potentielle qui peut être utilisée par la turbine, le conduit aspirateur C affecte la forme d'une spirale ou volute se développant dans la direction du trajet de tourbillonnement, naturel do l'eau déchargée et augmentant graduelle ment de section transversale pour réduire la vitesse de l'écoulement à la sortie.
Gomme cela est représenté ici, dans les fig. 2 à 12, par exemple, la volute se développe axiale- ment en même temps qu'elle se développe radialement bien que, dans des cas spéciaux, le développement puisse s'effectuer princi palement dans un plan radial.
Dans la forme d'exécution représentée aux> fig. 1 à 5, le conduit aspirateur C est ménagé dans le massif en béton de la tur bine. Il pourrait tout aussi bien être coulé ou venu de fonte, ou être établi au moyen de plaques ou de pièces de fonte. I:1 prend naissance dans l'orifice NO qui constitue l'ouïe de la. volute.
Entre ses génératrices 15 et 30 qui présentent une forme incurvée, comme représenté en fig. w, les sections transversales augmentent de la. section en 5--6 à la section en 18 suivant des contours indiqués partiellement en fig. 2 par des lignes interrompues, jusqu'à l'orifice de sortie 2! du conduit en volute, celui-ci for mant un cône central à surface incurvée constituant. un noyau s'étendant. jusqu'à proximité de la roue mobile.
Grâce à l'emploi du conduit aspirateur en volute, l'eau déchargée est. reçue et gui dée clans la direction dans laquelle elle quitte la. roue mobile et toutes les compo santes de sa vitesse sont graduellement. ré duites et transformées en pression jusqu'à l'eau d'aval pour augmenter la proportion (le la chute ou charge totale utilisée par la roue mobile.
Ainsi, au lieu de faire opposition à une constituante quelconque de la. vitesse de l'eau de décharge et de créer des pertur- bations qui gêneraient la bonne marche de la roue mobile, le conduit aspirateur en vo lute permet. à l'eau de décharge de la tur bine de s'écouler dans sa direction naturelle et une grande partie de l'énergie cinétique de l'eau de décharge est transformée en énergie potentielle qui est utilisée par la turbine.
Fig. 6 et. 7 représentent l'application d'une forme d'exécution â. chaque étage d'une turbine à deux étages. Dans ce:: figures, 31 désigne le conduit. d'admission d'eau, 3\' les aubes directrices et 33 la roue mobile du premier étage, montée sur l'arbre vertical 34. Pour recevoir l'eau déchargée de la roue mobile 33, l'enveloppe 35 est établie sous la forme d'une volute se développant radialemen t et axialement et. augmentant. de section transversale dans la direction de l'écoulement.
Cette enveloppe de sortie forme ainsi tube aspirateur en voulute in termédiaire lequel se développe sur plus de 360 degrés et suffisamment tant dans le sens radial que clans le sens axial pour s'éviter lui-même. A 360 , ce tube présente une paroi continue tout autour et le pas radial de la volute est, réduit de telle sorte que celle-ci se continue suivant un parcours presque circulaire jusqu'au point 36, où son pas radial et sa section transversale se ré duisent graduellement pour former un con duit d'admission<B>37</B> pour l'autre étage de turbine. Le tube aspirateur 38 se raccordant au côté de décharge de ce dernier étage est similaire au conduit aspirateur C décrit plus haut..
Dans cette turbine à deux étages, l'arbre 34 est commun aux deux roues mo biles 33 et L0.
De cette façon, les deux étages de la tur bine sont combinés et l'eau de décharge du premier étage descend et est admise au se cond étage sans changements brusques clan sa vitesse ni dans sa direction. La compo sante de tourbillonnement imprimée à l'eau par la première roue mobile n'est pas per due, mais sa vitesse est utilisée.
Fig. 8 représente diagrammatiquement. en projection oblique, une série de profils consécutifs d'un conduit aspirateur en vo lute suivant l'invention, la ligne verticale a-b représentant l'axe de rotation et la section du conduit étant. indiquée dans cha cun des plans<I>a b<B>c d,</B> a b e f, a b g h, a b i</I> 1c. Le plan<I>a b i<B>k</B></I> est le plan de départ, c'est- à-dire que sa position est à zéro degré.
La fig. 9 représente une vue extérieure, en perspective, d'un tube aspirateur en volute établi avec paroi périphérique cintrée trans versalement,une partie de ce tube étant. arra chée de manière à montrer sa surface in térieure courbe. Dans la variante de la fig. 10, les parois du tube sont droites en coupe transversale, la paroi périphérique du tube s'étendant. suivant une surface en vo lute comme clans la disposition précédente.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention est représentée, à la fig. 11, en ap plication à une turbine horizontale double dans laquelle les roues mobiles se trouvent à l'intérieur des enveloppes 40, lit et sont montées sur un arbre commun 42; ces roues se déchargent l'une vers l'autre dans les tubes aspirateurs en volute 44, 46 et 45, 47, respectivement.
Ces tubes aspirateurs sont clextrorsum et sinistrorsum, respectivement, et ils commencent en des points différents de la circonférence situés à peu prés à iSO l'un de l'autre, de telle sorte que la grande section de l'un se trouve en face de la petite section de l'autre et que l'un peut se nicher dans l'autre sans prendre une étendue hori zontale excessive. Gràce à cette construction, on réduit l'espace nécessaire, ce qui permet de réduire au minimum la longueur axiale de la turbine.
<B>La</B> fig. 12 montre partiellement les con tours d'un conduit aspirateur en volute, les lignes 50, 51 représentant deux génératrices incurvées et les lignes 52, 53 représentant (les contours an-ulaires de différentes sec tions<B>(lit</B> conduit, les angles intérieurs exis tant entre toutes les surfaces étant de pré férence arrondis d'une manière similaire à celle représentée à la fig. 10.
Le conduit cri volute formé avec les données de la, fig. 1.2 formera un noyau central à, surface incur vée analogue à celui existant dans le pre niier exemple.
Fig. 13, 14 et 15 représentent, respective ment, en plant, en coupe verticale et en vue extérieure, un tube aspirateur à profil an gulaire, comme aux fi-. 12, sauf due le noyau. central à L'intérieur de la volute af- fecto une forme cylindrique. De plus, dans cette construction, des piliers ou ailettes de support. 54 sont prévus en travers du tube aspirateur ou de décharge, ces piliers ou ailettes étant établis sous la forme voulue pour se conformer au chemin que doit par courir le fluide. tout- en étant capables de renforcer le tube ou ses parois ou de diriger l'écoulement du fluide à travers celui-ci. ou d'agir des deux facons à la fois.
On voit que dans cette forme d'exécution le con duit aspirateur en volute se raccorde à une partie de conduit 64 disposée suivant. la di rection d'une tangente à. la volute à l'ex trémité de sortie de celle-ci.
On remarquera que l'énergie cinétique chi mouvement. tourillonnant dont est. ani mée l'eau de décharge sortant de la turbine, énergie qui était jusqu'alors perdue, est utilisée dans les formes d'exécution sus-dé- crit@@s comme pression pour améliorer le fonctionnement de la turbine.