CH90779A - Hydraulic turbine. - Google Patents

Hydraulic turbine.

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CH90779A
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CH
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valve
vanes
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hydraulic turbine
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Ferry Moody Lewis
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Ferry Moody Lewis
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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/004Valve arrangements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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Description

  

  Turbine hydraulique.    La présente invention a pour objet une  turbine hydraulique se distinguant par le  fait que l'écoulement de l'eau à travers un  rotor du type à écoulement axial est. réglé  au moyen d'un vannage à.vanne cylindri  que coaxiale au rotor et- mobile en travers  d'un jeu de passages à écoulement radial  disposé d'un côté du rotor,     coaxialement.     avec lui.  



  Les dessins ci-joints représentent., à titre  d'exemple, deux formes d'exécution \de la  turbine hydraulique suivant l'invention.  



       Fig.    1 est une coupe axiale d'une forme  d'exécution     à.axe    vertical;       Fig.    2 est. une coupe horizontale suivant  la ligne 2-3 de la     fig.    1; le vannage étant.

    enlevé;       Fig.    2a est une coupe semblable à celle  de la     fig.    2, mais représentant une variante;       Fig.    3 est une coupe plus étendue que la       fig.    2, prise suivant la même ligne 2-3,  mais à plus petite échelle:

         Fi.g.    4 est une coupe     horizontale    à échelle  réduite suivant la ligne 4 de la     fig.        1;@          Fig.    5 est une coupe axiale d'une .forme  d'exécution à axe horizontal. -    En ce qui concerne la forme- d'exécution  représentée aux     fig.        1.,    2, 3- et 4, l'arbre ver  tical     17.    est monté clans le- palier supérieur  12 et dans la crapaudine inférieure 14.

   Le  palier     7.2    est porté par un bâti     -13    s'éten  dant transversalement à la cuvé     et-la    \ cra  paudine 14, qui est de préférence faite, en  bois de     ga'iac,    est disposée au sommet d'un  cône tronqué- 15, qui repose sur- un massif  en béton 16.  



  Une boîte     cyindrique    17 garnit la cuve.  et porte un coussinet circulaire en bronze  18 à son extrémité inférieure. Un     cylindre.-          coaxial    et<B>de</B>     diamètre    plus petit"     19,-    s'en-.

    gage dans.     celle    boîte' et repose par un     ré-          bord    20 sur un épaulement 21 de la boîte       17.    A son extrémité inférieure, le cylindre  19 est fermé par une paroi de fond conique  22, au bord de, laquelle se     -trouve    un cous'  sinet extérieur circulaire;

  . en     bronze,-24.    En  tre lies coussinets 7.8 et 24 se trouve un     cy-          ]Indre    mobile 25, formant     plongeur,-    présen  tant, à son extrémité" supérieure, -un rebord       2 &     portant un coussinet en bronze<B>-27</B> - en  prise avec la face interne de la     boîte-garni-          ture    17. Le cylindre     plongeur    25 est fermé      par une paroi de fond conique 28, au centre  de laquelle est. ménagée une ouverture gar  nie intérieurement d'un coussinet 29.

   La  paroi,     de.fond    22 porte un manchon central  23, à garniture, autour de l'arbre il., et, de       Ce.        manchon    -23, s'étend un tube 30 laissant  tout     autoiude    l'arbre     11    un espace libre       31..        1_e    coussinet 29 est en prise avec la sur  face extérieure du tube. 30:. Des trous 32,  pratiqués dans la paroi de fond 28, assurent  un équilibre     de    pression approximatif sur  les deux côtés de cette paroi 28.  



  La-     boîte-garniture        cylindrique        17_    est  -supportée, à sa partie inférieure, par la  rangée     circonférentielle        d'aubes-directrices     33 qui se trouvent sur la couronne 35. Cette  couronne porte un siège en bronze 36, avec  lequel     p.ëut    venir en prise la     bague-cous-          sinet    34 garnissant le     bord    inférieur externe  du cylindre     .plongeur    25.

   De la base 41 du  cône tronqué     l.5        s7'élèvent    des aubes fixes 110  qui portent une couronne 39 sur laquelle  repose le rebord de base 38 de la cou  -renne 35:  Des     conduits-37    et 37', s'ouvrant dans la  paroi de la boîte     i_7;    servent à admettre, un  fluide sous -pression clans l'espace :

  compris  entre la boîte 17 et le cylindre<B>19</B> ou à l'en  faire échapper, ce fluide pouvant être uti  lisé -pour agir - sur le rebord annulaire 26,  formant     tête    de .piston annulaire. afin     d.e     --produire le déplacement du cylindre     pion-          geur.    Celui-ci - constitue une vanne     cylindri-          due    pour descendre à l'intérieur de la cou  renne d'aubes directrices 33.  



  - L'eau passe à la turbine par le conduit       ?12    et pénètre dans le passage d'arrivée en  - forme de volute convergente 43     (fig.    3), de       telle    sorte qu'elle est .livrée, avec un mou  vement, giratoire et, avec une vitesse accrue,  'aux aubes directrices 33.

   Ces aubes 33 sont  . inclinées par rapport à des rayons corres  pondants, comme cela est représenté aux       fig. 2        et-3    -et,     clans    la disposition représentée,  elles- ,sont     pltïs    voisines de la perpendicu  laire à ces rayons à leur extrémité     infé-          rieüre    qu'à leur extrémité supérieure et leur  inclinaison change graduellement entre ces    deux extrémités (voir également la     fig:    1).

    Dans la,     variante    représentée à- la     fig.    2a,  toutefois, les aubes 33 ont leurs. parties si  tuées aux différentes hauteurs inclinées au       même    degré par rapport aux rayons corres  pondants., Les bords internes des aubes 33  ,sont voisins (le la     surface    extérieure du cy  lindre-     plongeur    ' lorsque ce dernier est  abaissé pour amener la     bague-coussinet    34  en prise avec le, siège 36. .  



  L'espace auquel les aubes 33 livrent l'eau  est désigné par     114    et, au-dessous de cet es  pace, se trouvent les aubes mobiles 45 for  mant la roue motrice, portée par l'arbre     l1,     ces aubes étant libres,     c'est-à-dire        non-em-          boîtées@        erritre.    des couronnes rigides.

   A me  sure que l'eau quitte les     aubes    mobiles 45,  elle pénètre clans l'espace 46, entourant.     le-          sommet    .du cône tronqué     -15,    et passe entre  les aubes fixes 40 à la chambre de dé-   charge en volute     117.    Les aubes 40 sont pla  cées sous une inclinaison convenable, par  rapport aux rayons correspondants, pour  offrir une résistance minimum -à l'eau qui  traverse la     chambre:

      46 avec un mouvement       tourbillonnant.    Elles sont un peu tordues,   comme les aubes directrices d'entrée -33,  mais se rapprochent davantage de la     per-          pendiculaire    aux rayons correspondants à  leur extrémité supérieure qu'à leur extré  mité inférieure (voir la     fig.    4 ainsi que la       fig.        1.).    Le conduit en volute 47     reçoit.    l'eau  de décharge dans la direction naturelle de       tourbillonnement    et la     conduit.    suivant des       chemins    .de:

   section croissante,<B>de</B>     manière-          à    réduire sa vitesse et à livrer le courant  d'eau au conduit de sortie 48.  



  Un tuyau 49 conduit. de l'eau à -partir du  conduit d'entrée sous pression 43 dans la  partie inférieure de la crapaudine 14 pour  l'obliger à monter à travers . cette crapau  dine, en assurant ainsi une circulation d'eau  à travers celle-ci pour la refroidir et. em  pêcher en même temps toute     accumulation     de sable clans la crapaudine.  



  L'eau qui passe à la turbine à travers le  conduit 42 pénètre clans la chambre d'ar  rivée en spirale 43 où elle- prend- dé la vi-           tesse,    son énergie potentielle étant convertie  en puissance vive de tourbillonnement au       fur    et à mesure qu'elle est livrée, à travers  les aubes     directrices    33, à l'espace 44 situé  au-dessous de la paroi de fond     28'    clé la;  vanne 25. Cette eau animée d'un mouve  ment, de tourbillonnement vient agir sur  les aubes motrices 45 de façon à imprimer  un couple     de    rotation à l'arbre     11    pour le  faire tourner.  



  A mesure que l'eau quitte les aubes mo  biles 45 et     prénètre    dans l'espace     /Ï6,    elle       petit    conserver une certaine vitesse de tour  billonnement. Dans la chambre de détente       en    volute<B>117,</B> cette vitesse de.

   tourbillonne  ment sera     -transformée    en pression par la       réduction    clé vitesse élue à l'accroissement  clé section et ceci réduira, dans la même  mesure, la     contre-pression    de la chambre 46       on        augmentant    la     partie-    clé la chute totale  qui agit     effectivement        sur    la roue à -aubes  45.  



  Pour l'eau passant par les aubes 33, la  direction d'écoulement est formée de deux  composantes: l'une, dirigée     radialement    de       dehors    en dedans. et. l'autre, dirigée en     tour-          hillonnemënt;    par conséquent, suivant l'ex  pression communément employée, il y a à  l'endroit (les     aubes    directrices 33 un     écoule-          inent    radial de l'eau     clé    dehors     cri    dedans.

   A  l'endroit où l'eau vient agir sur la roue à  aubes 45 'et passe par     celle-ci,    les -compo  santes de la direction (l'écoulement sont  parallèles à l'axe et au tourbillonnement et,       par    suite, on dit qu'en cet endroit., l'écoule  ment clé l'eau est axiale. A l'endroit où l'eau  sort clés aubes 40, les composantes de direction  sont     dirigées        radialemént    de dedans en de  hors et en tourbillonnement et; par suite,  on aura là un écoulement radial de     dedans     en dehors.  



  La puissance de la turbine peut être ré  glée en     faisant    varier le volume du courant  d'eau qui passe à travers elle. Pour une  charge normale, la vanne 25 occupera à peu  près la position représentée en     fig.    1. et on  la relèvera pour une surcharge, ou. on l'a  baissera pour une charge partielle. Lorsque    la vanne est abaissée, elle diminue     l'ouver-          ture    d'arrivée annulaire à l'espace 44 défini  par les bords internes des aubes 33.

   Comme  cela a été dit précédemment, les aubes di  rectrices 33 des     fig.    i,     Z    et .3 sont formées  de telle     sorte    que les passages existant entre  elles ont une largeur qui varie de haut en  bas.     Gomme    on le. voit sur le dessin, les ou=       v        entures    d'arrivée entre des aubes consécu  tives vont en     diminuant_de    largeur du haut  en bas et l'angle d'admission de l'eau par  rapport à clés rayons correspondants "aug  mente du haut en bas.

   La- raison pour la- '  .quelle on -admet     l'eau    en haut dans une di  rection plus voisine de la direction radiale  est que cette eau constitue la masse qui pé  nètre dans la partie centrale de la roue à  aubes pour un fonctionnement avec vanne  se     trouvant    en position normale     (fig.    i)..

   Au  bas des aubes 33,     l'eau.    est admise dans une  direction se rapprochant davantage de la di  rection tangentielle, et il lui .-est ainsi- im  primé un plus grand mouvement de -tour  billonnement autour de. l'axe de -la roue, de       façon    qu'elle pénètre plutôt dans la partie       extérieure    ou périphérique de la roue à  aubes     (fig.    1) qui, se mouvant à une plus  grande vitesse périphérique, exige une     vi-          tésse    de tourbillonnement d'autant plus       grande.    Quand on ferme la vanne 25,

   la lar  geur     moyenne    effective clés passages entre  les aubes directrices diminue à mesure que   la vanne     sé.rapproch.e    de son siège inférieur.  36, de telle sorte que le.. changement dans  1a forme clés aubes: directrices produit une  condition se rapprochant de celle due à des  aubes directrices pivotantes, telles que celles  que l'on emploie communément et, en ou  tre, il y a une     réduction    dans la largeur  axiale clé l'espace d'entrée à mesure que la  vanne se ferme.  



  Dans la disposition de vannage     repré-          semée    sur les dessins, la paroi de fond     28     de la vanne fait. fonction de surface direc  trice ou de déflecteur, en contact avec l'eau  qui passe à la roue et établi sous la forme  d'une surface conique à angle très, ouvert.  avec le sommet tourné vers le rotor;. n'ayant      qu'une faible courbure dans la partie voi  sine .de l'axe. Par cette forme plus ou moins  plate de la surface directrice, il est possible  de réduire la distance à laquelle la roue     mo-          6rice    de la turbine doit être placée au-des  sous des orifices entre les aubes directrices       pour    permettre à la vanne d'être fermée. .

    Dans l'espace de transition 44. réservé entre  les aubes directrices et .la roue motrice, l'eau  peut suivre librement son propre chemin et  on obtiendra un écoulement non turbulent  des     -veines    liquidés, formant un courant  d'eau tournant. unique, se jetant pleinement       sur.la    roue à aubes.  



       lie    relèvement de la vanne 25 est. accom  pli par l'admission de fluide sous pression,  à travers le conduit 37, au-dessous de la tête  de piston     annulaire    26, dans l'espace cylin  drique. annulaire existant entre la boîte  garniture fixe     17    et la vanne 25. Inverse  ment,     l'abaissement    de cette vanne est effec  tué     ën        admettant    -le fluide sous pression, à       travers:    le. conduit     3T,    au-dessus de la tête  de piston     @    annulaire 26.

   Lorsque l'un des  conduits 37, 37' est en admission de fluide,  l'autre- est mis à     récliappement.     



  Le vannage décrit ici est très     robuste:     comme     coristructionles-    risques de rupture  dus à des branches d'arbres, à des blocs de  glace ou à d'autres obstacles sont grande  ment réduits et on a la sécurité que le van  nage peut être facilement fermé à un mo  ment     quelconque    sans obstacles résultant de  l'accumulation de matières étrangères. La  vanne peut se fermer     d'une    façon étanche  par application de la; bague-coussinet     34    sur  le siège 36; de sorte qu'il ne sera     habituelle-          hient.pas    nécessaire de fermer les vannes  d'amont :en travers de la conduite 42.  



  . Parmi les avantages qu'offre la construc  tion décrite, on peut. citer, en     pltïs    de la  simplification et     clé.    la certitude de fonction       nenïënt        dit    vannage régulateur, les suivants:  On- petit     utiliser    une disposition plus simple       d'aubes        mobiles    que clans d'autres types de  - turbines à grande, vitesse et ceci offre un  avantage- dans l'étude et la     construction    de  la turbine. Le rotor. peut être fait plus     légei       que dans d'autres types de turbines, ce qui  réduit ainsi le poids des parties tournantes  et réduit la charge sur le palier de butée.

    Un nombre relativement. petit     d'aubes    - est       nécessaire    dans le rotor. Les espaces entre  les aubes mobiles de celui-ci peuvent être  grands de façon: à réduire le risque qu'ils  se trouvent engorgés ou obstrués par des  branches     d'a=rbres    ou des détritus. Aussi; le  montage de divers éléments est :intéressant.

    Comme. on le voit. en     fig:    1 et comme on l'a  déjà dit plus haut, la boîte 17 se trouve sur  la couronne des aubes directrices 33 qui, à  ce point de vue, servent d'aubes     fixes:    Les  aubes fixes 33 se     tr        ou,-%Tent    sur la couronne 35  qui,     é,    son tour, repose sur la couronne 39 et  cette couronne est supportée par les aubes  fixes 40 qui se trouvent sur la base 41 du  cône 15, reposant sur la base en     -béton    46.  



  Dans la. forme, d'exécution représentée à  la     fig.    5, l'arbre de la turbine est horizontal  et la vanne se trouve sur le côté de     déchargé     du rotor. L'arbre horizontal 51 est monté  dans le palier 52 qui est supporté par. une  paroi de tête 53 clans 16 cylindre fixe 54  dont. la bride 55 est fixée: à 1a     boîte=garni-          turc    56 supportée clans le,. massif en béton  57. Un- autre palier pour l'arbre 51 est prévu  dans<B>-là</B> tête 59 -qui est supportée par les  aubes 60 clans la boîte 61. L'arbre 51 porte  les aubes mobiles 63.

   L'eau arrive à; travers  le conduit 62 par la droite et     il-@lüi    est     iiïz-          primé    un mouvement clé tourbillonnement  par les aubes 60 qui; à cet effet, sont     courbés.     La vitesse de l'eau:.     est.également    augmentée  par la convergence du passage à l'intérieur  de la boîte 61. Les aubes mobiles 63 sont  du même     type    général que les.aubes     m0=     biles     las    à la     fig:    1.  



  La boîte 56 est pourvue d'une couronne  65 de laquelle s'étendent     des'aubes    fixes 63  dont les extrémités opposées. sont reliées  avec la couronne 64, laquelle     e.sf-    fixée à la  boîte 61. Autour des aubes: fixes 63 se trouve       ia    chambre .de     décharge    -en volute 66     dont     la section va en croissant     transversalement     aux lignes d'écoulement, de     façon    à dirai  huer la vitesse de l'eau sortant<B>du</B> rotor 63      et à la livrer, à     vitesse    réduite, clans le tube  d'aspiration 67.  



  Le cylindre- plongeur ou vanne 69 se gui  dant dans un coussinet en bronze '70 de la  couronne 65 possède une paroi de fond en  forme -de cône à angle très ouvert '76 et un  rebord '71 formant tête de piston annulaire,  avec une garniture en bronze '72 en prise  avec la face interne de la boîte 56. Le tube  <B>73</B> est supporté par la paroi 53 avec un léger  jeu, 74, autour de l'arbre 51 et la paroi de  fond 76 possède un coussinet en bronze 77,  en contact avec la surface extérieure du tube  '73. Tin siège et une     bague-coussinet    en  bronze sont également représentés en 75  pour assurer une fermeture étanche clé la  vanne.  



  Dans cette forme d'exécution, il y n'a  pas de perforations dans la paroi<B>dé</B> fond  76 de. la vanne (comme celles 32 dans la _  paroi de fond     28    -de la vanne à la     fig.    1), en  sorte que cette paroi de fond 76 est toujours  soumise à la     pression    existant à la gauche  du rotor 63, quelle que puisse être cette pres  sion. Le fluide sous pression admis par le  conduit 78 agit sur la tête de piston annu  laire '71 et est     supplémenté    par la pression  s'exerçant sur la paroi de fond 76 pour faire  mouvoir la vanne vers la gauche.

   Au     con-          lraire,    pour fermer la vanne, on admet du  fluide sous pression à travers le conduit 78'  et ce fluide viendra agir sur la totalité des  faces de gauche de la tête de piston annu  laire 71 et de la paroi de fond 76 pour dé  placer la vanne vers la droite. .  



  Dans les deux formes d'exécution de tur  bine représentées ici, la vanne est disposée  clé telle sorte qu'elle peut être facilement .  retirée dans une direction axiale, afin de la  remplacer ou de la réparer, sans déranger  les parties fixées dans le-béton. Dans la dis  position de     fig.    1, cet enlèvement de la  vanne peut être facilement effectué en en  levant la pièce formant couvercle 19, . en  semble avec les parties y attachées,     c'est-à-          dire    le     bàti    13 et le manchon 30.

   Ces par  ties pourraient être disposées de façon à pou  voir être enlevées par dessus l'extrémité su-         périeure    de l'arbre 11 en laissant cet arbre  et le rotor en place; ou bien on pourrait re  tirer- l'arbre et le rotor eux-mêmes. En tous  cas, la boîte clé garniture     ï7    de la fosse, avec  les aubes de vitesse 33; la     côuronne        dë'gar-          niture    35 et le coussinet 36 ne sont dérangés  non plus que la disposition des aubes fixes  40 du conduit aspirateur., ni la crapau  dine     11à.  



  Hydraulic turbine. The present invention relates to a hydraulic turbine distinguished by the fact that the flow of water through a rotor of the axial flow type is. regulated by means of a cylindrical valve valve coaxial with the rotor and movable across a set of radial flow passages disposed on one side of the rotor, coaxially. with him.



  The accompanying drawings show, by way of example, two embodiments of the hydraulic turbine according to the invention.



       Fig. 1 is an axial section of an embodiment with a vertical axis; Fig. 2 is. a horizontal section along line 2-3 of fig. 1; winnowing being.

    removed; Fig. 2a is a section similar to that of FIG. 2, but representing a variant; Fig. 3 is a section more extensive than FIG. 2, taken along the same line 2-3, but on a smaller scale:

         Fi.g. 4 is a horizontal section on a reduced scale along line 4 of FIG. 1; @ Fig. 5 is an axial section of an embodiment with a horizontal axis. - As regards the embodiment shown in FIGS. 1, 2, 3- and 4, the vertical shaft 17. is mounted in the upper bearing 12 and in the lower frame 14.

   The bearing 7.2 is carried by a frame -13 extending transversely to the cuvé and the \ cra paudine 14, which is preferably made of ga'iac wood, is arranged at the top of a truncated cone- 15 , which rests on a concrete block 16.



  A cyindrical box 17 furnishes the tank. and carries a circular bronze pad 18 at its lower end. A cylinder.- coaxial and <B> of </B> smaller diameter "19, - is-.

    pledge in. that box 'and rests by a rim 20 on a shoulder 21 of the box 17. At its lower end, the cylinder 19 is closed by a conical bottom wall 22, at the edge of which is a neck' sinet circular exterior;

  . in bronze, -24. Between three bearings 7.8 and 24 is a cy-] Indre mobile 25, forming a plunger, - presenting, at its upper end, -a rim 2 & carrying a bronze pad <B> -27 </B> - in engagement with the internal face of the stuffing box 17. The plunger cylinder 25 is closed by a conical bottom wall 28, in the center of which is formed an opening provided internally with a pad 29.

   The wall, de.fond 22 carries a central sleeve 23, with packing, around the shaft 11., And, Ce. sleeve -23, extends a tube 30 leaving all autoiude the shaft 11 a free space 31 .. 1_e bearing 29 is engaged with the outer surface of the tube. 30:. Holes 32, made in the bottom wall 28, ensure an approximate pressure balance on the two sides of this wall 28.



  The cylindrical packing-box 17_ is -supporté, at its lower part, by the circumferential row of guide vanes 33 which are located on the crown 35. This crown carries a bronze seat 36, with which p.ëut come in the ring-cushion 34 lining the outer lower edge of the plunger cylinder 25.

   From the base 41 of the truncated cone l.5 s7 'rise fixed vanes 110 which carry a crown 39 on which rests the base rim 38 of the crown 35: Ducts-37 and 37', opening into the wall of box i_7; are used to admit, a fluid under -pressure in space:

  between the box 17 and the cylinder <B> 19 </B> or to make it escape, this fluid being able to be used -to act - on the annular rim 26, forming the head of an annular piston. in order to --produce the displacement of the pawn cylinder. This - constitutes a cylindrical valve to descend inside the crown of guide vanes 33.



  - The water passes to the turbine through pipe 12 and enters the inlet passage in the form of a converging volute 43 (fig. 3), so that it is delivered, with a gyratory movement. and, with increased speed, 'to guide vanes 33.

   These blades 33 are. inclined relative to the corresponding radii, as shown in FIGS. 2 and-3 -and, in the arrangement shown, they- are close to perpendicular to these spokes at their lower end than at their upper end and their inclination gradually changes between these two ends (see also fig: 1).

    In the variant shown in FIG. 2a, however, vanes 33 have their. parts if killed at different heights inclined to the same degree with respect to the corresponding radii., The internal edges of the vanes 33, are adjacent (the outer surface of the plunger cylinder 'when the latter is lowered to bring the bushing 34 meshed with the seat 36..



  The space to which the vanes 33 deliver water is designated by 114 and, below this space, are the mobile vanes 45 forming the driving wheel, carried by the shaft 11, these vanes being free, c 'that is, unboxed @ erritre. rigid crowns.

   As the water leaves the moving vanes 45, it enters the surrounding space 46. the apex of the truncated cone -15, and passes between the fixed vanes 40 to the volute discharge chamber 117. The vanes 40 are placed at a suitable inclination, with respect to the corresponding radii, to provide minimum resistance. -to the water flowing through the chamber:

      46 with a whirling motion. They are a little twisted, like the inlet guide vanes -33, but come closer to the perpendicular to the corresponding radii at their upper end than at their lower end (see fig. 4 as well as fig. 1.). The volute duct 47 receives. discharge water in the natural swirl direction and conduct it. following paths .de:

   increasing section, <B> of </B> so as to reduce its speed and deliver the current of water to the outlet pipe 48.



  A pipe 49 leads. water from the pressurized inlet duct 43 in the lower part of the slider 14 to force it to rise through. this crapau dine, thus ensuring a circulation of water through this one to cool it and. at the same time fish for any accumulation of sand in the crapaudine.



  The water which passes to the turbine through conduit 42 enters the spiral inlet chamber 43 where it gains speed, its potential energy being converted into vortex live power as it goes. that it is delivered, through the guide vanes 33, to the space 44 located below the bottom wall 28 'key 1a; valve 25. This water animated by a swirling movement acts on the drive vanes 45 so as to impart a torque to the shaft 11 to make it turn.



  As the water leaves moving vanes 45 and enters space / Ï6, it may maintain a certain revolving speed. In the volute expansion chamber <B> 117, </B> this speed of.

   vortex will be -transformed into pressure by the reduction in speed selected at the increase in cross-section and this will reduce, to the same extent, the back pressure of the chamber 46 and increase the part- the total drop which effectively acts on the paddle wheel 45.



  For the water passing through the vanes 33, the flow direction is formed of two components: one, directed radially from the outside in. and. the other, directed in a turn; consequently, according to the expression commonly employed, there is at the location (the guide vanes 33 a radial flow of key water outward cry into it.

   At the point where the water comes to act on the paddle wheel 45 'and passes through it, the -components of the steering (the flow are parallel to the axis and to the vortex and, consequently, one says that at this point, the water flow is axial. At the point where the water exits the vanes 40, the steering components are directed radially in and out and in swirling and; then, there will be a radial flow from inside to outside.



  The power of the turbine can be regulated by varying the volume of the water stream passing through it. For a normal load, the valve 25 will occupy approximately the position shown in fig. 1. and we will raise it for an overload, or. we will lower it for a partial load. When the valve is lowered, it decreases the annular inlet opening to the space 44 defined by the inner edges of the vanes 33.

   As has been said previously, the direction vanes 33 of FIGS. i, Z and .3 are formed such that the passages existing between them have a width which varies from top to bottom. We erase it. seen in the drawing, the inlet vents between consecutive vanes are decreasing in width from top to bottom and the water inlet angle with respect to the corresponding radii keys "increases from top to bottom .

   The reason why water is admitted at the top in a direction closer to the radial direction is that this water constitutes the mass which enters the central part of the paddle wheel for operation with valve in normal position (fig. i) ..

   At the bottom of vanes 33, water. is admitted in a direction more closely approximating the tangential direction, and it is thus imbued with a greater rounding movement around it. the axis of the wheel, so that it penetrates rather into the outer or peripheral part of the paddle wheel (fig. 1) which, moving at a greater peripheral speed, requires a swirl speed of 'so much bigger. When we close valve 25,

   the effective average width of the key passages between the guide vanes decreases as the valve moves closer to its lower seat. 36, so that the change in the shape of the guide vanes produces a condition approaching that due to pivoting guide vanes, such as are commonly employed and, in fact, there is a reduction in the key axial width of the inlet space as the valve closes.



  In the valve arrangement shown in the drawings, the bottom wall 28 of the valve does. function of a directing surface or deflector, in contact with the water passing to the impeller and established as a conical surface with a very wide, open angle. with the top facing the rotor ;. having only a slight curvature in the neighboring part of the axis. By this more or less flat shape of the guide surface, it is possible to reduce the distance at which the turbine drive wheel must be placed below the orifices between the guide vanes to allow the valve to be placed. closed. .

    In the transition space 44 reserved between the guide vanes and the drive wheel, the water can freely follow its own path and a non-turbulent flow of the liquid veins will be obtained, forming a rotating water current. single, throwing itself fully onto the paddle wheel.



       the raising of the valve 25 is. accom plied by the admission of pressurized fluid, through the conduit 37, below the annular piston head 26, into the cylinder space. annular existing between the fixed packing box 17 and the valve 25. Conversely, the lowering of this valve is effected by admitting the fluid under pressure, through: the. 3T conduit, above the piston head @ annular 26.

   When one of the conduits 37, 37 'is in the fluid inlet, the other is put in reclusion.



  The winnowing described here is very robust: as a coristruction the risks of breakage due to tree branches, blocks of ice or other obstacles are greatly reduced and we have the security that the van can be easily closed. at any time without obstacles resulting from the accumulation of foreign matter. The valve can be closed in a sealed manner by applying the; bushing 34 on seat 36; so that it will usually not be necessary to close the upstream valves: across line 42.



  . Among the advantages offered by the construction described, one can. quote, in simplification and key. The certainty of function does not say valve regulator, the following: We can use a simpler arrangement of mobile blades than in other types of - high speed turbines and this offers an advantage - in the study and the construction of the turbine. The rotor. can be made lighter than in other types of turbines, thus reducing the weight of the rotating parts and reducing the load on the thrust bearing.

    A relatively number. small vane - is required in the rotor. The spaces between the moving vanes thereof can be large so as to reduce the risk that they are blocked or blocked by branches of trees or debris. Also; the assembly of various elements is: interesting.

    As. We see it. in fig: 1 and as we have already said above, the box 17 is located on the crown of the guide vanes 33 which, from this point of view, serve as fixed vanes: The fixed vanes 33 are tr or, - % Tent on the crown 35 which, in turn, rests on the crown 39 and this crown is supported by the fixed vanes 40 which are located on the base 41 of the cone 15, resting on the concrete base 46.



  In the. embodiment shown in FIG. 5, the turbine shaft is horizontal and the valve is on the unloaded side of the rotor. The horizontal shaft 51 is mounted in the bearing 52 which is supported by. a head wall 53 clans 16 fixed cylinder 54 including. the flange 55 is fixed: to the box = gasket 56 supported in the ,. solid concrete 57. Another bearing for the shaft 51 is provided in <B> -là </B> head 59 -which is supported by the vanes 60 in the box 61. The shaft 51 carries the mobile vanes 63 .

   The water arrives at; through conduit 62 to the right and there is a key swirl movement through vanes 60 which; for this purpose, are curved. Water speed :. est.également increased by the convergence of the passage inside the box 61. The mobile vanes 63 are of the same general type as les.aubes m0 = biles las in fig: 1.



  The box 56 is provided with a ring 65 from which extend fixed vanes 63 whose opposite ends. are connected with the ring 64, which e.sf- fixed to the box 61. Around the vanes: fixed 63 is the discharge chamber -volute 66 whose section increases transversely to the flow lines, so to say to boost the speed of the water leaving <B> the </B> rotor 63 and to deliver it, at reduced speed, to the suction tube 67.



  The plunger cylinder or valve 69 guiding in a bronze bush '70 of the crown 65 has a bottom wall in the form of a very open angle cone '76 and a flange '71 forming an annular piston head, with a '72 bronze packing in engagement with the inner face of the box 56. The tube <B> 73 </B> is supported by the wall 53 with a slight clearance, 74, around the shaft 51 and the back wall 76 has a bronze bush 77, in contact with the outer surface of the '73 tube. A seat and a bronze bush ring are also shown at 75 to provide a key tight seal to the valve.



  In this embodiment, there are no perforations in the bottom wall 76 of. valve (like those 32 in the bottom wall 28 of the valve in fig. 1), so that this bottom wall 76 is always subjected to the pressure existing to the left of the rotor 63, whatever may be this pressure. The pressurized fluid admitted through line 78 acts on the annular piston head 71 and is supplemented by the pressure exerted on the bottom wall 76 to cause the valve to move to the left.

   On the contrary, to close the valve, pressurized fluid is admitted through the conduit 78 'and this fluid will act on all of the left faces of the annular piston head 71 and of the bottom wall 76 for move the valve to the right. .



  In the two embodiments of the turbine shown here, the valve is keyed so that it can be easily. removed in an axial direction, in order to replace or repair it, without disturbing the parts fixed in the concrete. In the dis position of fig. 1, this removal of the valve can be easily carried out by lifting the part forming the cover 19,. in appearance with the parts attached to it, that is to say the frame 13 and the sleeve 30.

   These parts could be arranged so as to be able to be removed over the upper end of the shaft 11 leaving this shaft and the rotor in place; or we could pull back the shaft and the rotor themselves. In any case, the key box ï7 of the pit, with the speed vanes 33; the crown dë'gar- niture 35 and the pad 36 are disturbed no more than the arrangement of the fixed vanes 40 of the vacuum duct., nor the plunger 11a.

 

Claims (1)

REVENDICATION. Turbine hydraulique, caractérisée -en ce que l'écoulement de l'eau à travers un rotor du type à écoulement axial est réglé au moyen d'un vannage à vanne cylindrique coaxiale au rotor, ët mobile en travers d'un jeu de passages à écoulement radial; dis posé d'un côté du rotor, coaxialement avec lui. 80 U S-1tE V E IDICATÏON S 1 Turbine hydraulique suivant la revendi cation, caractérisée en ce que le jeu de passages constitue la sortie d'un conduit d'admission d'eau à écoulement radial et est:. formé par des aubes disposées clé manière que la vanne mobile. puisse fermer la sortie au bord interne de -ces aubes. CLAIM. Hydraulic turbine, characterized in that the flow of water through a rotor of the axial flow type is regulated by means of a valve with a cylindrical valve coaxial with the rotor, and movable through a set of passageways. radial flow; say placed on one side of the rotor, coaxially with it. 80 U S-1tE V E IDICATÏON S 1 Hydraulic turbine according to claim, characterized in that the set of passages constitutes the outlet of a radial flow water inlet duct and is :. formed by vanes arranged key way that the movable valve. can close the outlet at the inner edge of these vanes. 2 Turbine hydraulique suivant la revendi cation et la sous-revendication 1, caracté risée en ce que les aubes -de. sortie du conduit d'admission d'eau sont disposées suivant une couronne annulaire et-que la vanne mobile du vannage est formée. par un cylindre guidé clans- une boîte- garniture fixe du vannage et pouvant se déplacer, suivant son axe,, à l'intérieur de ladite couronne d'aubes. 3 Turbine hydraulique suivant la revendi cation et les sous-revendications i et 2. 2 Hydraulic turbine according to revendi cation and sub-claim 1, characterized in that the vanes -de. outlet of the water inlet duct are arranged in an annular ring and that the mobile valve of the valve is formed. by a cylinder guided clans- a fixed valve packing box and able to move along its axis, inside said crown of blades. 3 Hydraulic turbine according to the claims and the sub-claims i and 2. caractérisée- en ce que le, cylindre cons tituant la vanne mobile est pourvu d'une partie formant tête de piston guidée clans la boite-garniture laquelle est com binées avec des moyens pour admettre un fluide, sous pression d'un côté ou de l'autre de ladite tête de piston; en vue. du déplacement de la vanne clans un sens .ou dans -l'autre. 4 Turbine. hydraulique suivant la revendi.- , cation, caractérisée en ce que les passages du jeu de passages sont établis de ma -nère à avoir une section transversale qui-varie de largeur de l'extrémité éloi= gnée. à l'extrémité rapprochée du rotor. characterized in that the cylinder constituting the movable valve is provided with a part forming a piston head guided in the stuffing box which is com bined with means for admitting a fluid, under pressure from one side or the other other of said piston head; in sight. the movement of the valve in one direction or in the other. 4 Turbine. hydraulic according to revendi.-, cation, characterized in that the passages of the set of passages are established ma -nère to have a cross-section which varies in width from the end éloi = gnée. at the near end of the rotor. 5 Turbine hydraulique suivant la revendi cation, caractérisée en ce que le rotor comporte des aubes mobiles non-emboî- tées entre des couronnes rigides. 0 Turbine 'hydraulique suivant la revendi cation et la sous-revendication 1, carac térisée en ce que les aubes de sortie du. 5 Hydraulic turbine according to claim, characterized in that the rotor comprises moving vanes which are not fitted between rigid rings. 0 Hydraulic turbine according to claim and claim 1, charac terized in that the outlet vanes of. conduit d'admission d'eau, qui sont fixes; sont tordues de façon à présenter une inclinaison fïlüs voisine de la perpendi culaire à. .des rayons correspondants; clans leurs parties rapprochées du rotor que dans - leurs parties éloignées de celui-ci. : water inlet duct, which are fixed; are twisted so as to present a fïlüs inclination close to perpendicular to. . corresponding rays; in their parts near to the rotor than in their parts far from it. : <B>7</B> Turbine -hydraulique suivant la revendï- _ < - cation et la- sous-revendication 1, carac- térisée en ce qu'il y a entre les aubes clé' sortie- du-conduit d'admission d'.eau et le . rotor-,-un espace de transition,. dépourvu d'aubes, clans lequel-la direction- -d'écoü- l:ement radiale après que l'eau a quitté lesdites aubes de sortie, se change en di rection axiale pour agir sur 1e rotor. <B> 7 </B> Hydraulic turbine according to claim and sub-claim 1, characterized in that there is between the key vanes' outlet- of the inlet duct of.water and. rotor -, - a transition space ,. without vanes, in which the radial direction after water has left said outlet vanes changes to an axial direction to act on the rotor. 8 Turbine hydraulique suivant la revendi- caton.et les sous-revendications 7. et 7, caractérisée en ce que la vanne cylindri- que mobile- comporte une paroi-limite pour l'espace de transition: 9 Turbine hydraulique suivant la revendi cation. et-les sous-revendications 1, 7 et S, caractérisée en ce ' que la paroi=Timite de la vanne présente\ une surface direc trice conique à angle très. -ouvert et à sommet tourné vers -le rotor. . 8 hydraulic turbine according to revendi- caton.et sub-claims 7. and 7, characterized in that the movable cylindrical valve comprises a boundary wall for the transition space: 9 hydraulic turbine according to revendi cation. and -subclaims 1, 7 and 5, characterized in that the wall of the valve has a very angled tapered leading surface. -open and top facing -the rotor. . 9.0 Turbine hydraulique suivant la revendi cation et les sous-revendications 1 et: 2, caractérisée en ce que la boîte-garniture servant de guidage au cylindre formant la vanne est pourvue cP'un couvercle -y relié de- façon- à pouvoir en être. détaché, à distance du- rotor, de talle sorte que lorsqu'on a enlevé ce couvercle; 9.0 Hydraulic turbine according to claim and sub-claims 1 and: 2, characterized in that the stuffing box serving as a guide for the cylinder forming the valve is provided with a cover -y- connected so- to be able to be thereof. . detached, at a distance from the rotor, of the tiller so that when this cover has been removed; on peut retirer la vanne de l'intérieur de la boite- garniture. 1i Turbine 'hydraùlique-suivant la revendi cation et la sous-revendication 1, carac térisée en ce que le rotor comporte -une roue à aubes entre deux espaces- autour de l'arbre au delà desquels sont disposés deux jeux d'aubes fixes, l'uri à la sortie du conduit--d'admission d'eau, en- forme de volute; l'autre- à l'entrée d'un conduit de- déchargé- également- en forme de vo lute: the valve can be removed from inside the stuffing box. Turbine 'hydraùlique-according to the claim and the sub-claim 1, charac terized in that the rotor comprises -a paddle wheel between two spaces- around the shaft beyond which are arranged two sets of fixed blades, the uri at the outlet of the water inlet duct, in the form of a volute; the other- at the entrance of a de- discharged- also- vault-shaped duct: 12 Turbine hydraulique suivant la revendi cation et les-sous-revendications: 7.-à <B>IL,</B> tel que décrit ci-dessus en regard des fig. 1, 2, 3 et 4 du dessin annexé. . 12 Hydraulic turbine according to the revendi cation and the-sub-claims: 7.-to <B> IL, </B> as described above with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 4 of the accompanying drawing. .
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