CH99366A - Turbine hydraulique à nombre de tours spécifique élevé. - Google Patents

Turbine hydraulique à nombre de tours spécifique élevé.

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Company Allis-Ch Manufacturing
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Allis Chalmers Mfg Co
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  Turbine hydraulique à nombre de tours spécifique élevé.    L'objet de la présente invention est une  turbine hydraulique à nombre de tours spé  cifique élevé.  



  Cette turbine a une roue à aubes placée  dans un canal auquel se raccorde un tube  d'aspiration, le diamètre de la roue à aubes  étant approximativement égal à celui du ca  nal à l'endroit où la roue est placée. La  surface projetée des aubes de la roue sur  un plan perpendiculaire à l'axe de la turbine  est inférieur à     521/o    de la section transver  sale du canal à l'endroit où la roue à aubes  est placée.  



  Plusieurs formes de l'objet de l'invention  sont représentées schématiquement et à titre  d'exemple dans le dessin annexé, dans lequel       Fig.    1 est une coupe verticale axiale à  travers le bief ouvert d'une installation de  turbine hydraulique renfermant des aubes  directrices intérieures;       Fig.    2 est une coupe     .verticale    axiale à  travers le bief ouvert d'une installation de  turbine hydraulique renfermant des aubes    directrices axiales, la roue à aubes de la  turbine étant représentée en élévation;       Fig.    3 est une vue en plan d'une roue  de turbine à trois aubes;       Fig.    4 est une vue partielle en plan par  dessous, à plus grande échelle, et partie en  coupe d'une forme d'aube modifiée;

         Fig.    5 est une coupe verticale faite sui  vant la ligne     V-V    de la     fig.    4 à travers la  forme modifiée d'aube de la roue.  



  La roue de turbine représentée sur le  dessin est une reproduction sensiblement  exacte d'une roue à aube réelle telle qu'elle  est construite et fonctionne en produisant  des rendements industriels très satisfaisants.  Bien que 4e dessin représente une roue à trois  aubes comportant des aubes radiales dont la  surface projetée est approximativement la  moitié de l'aire de la section droite adjacente  de l'étranglement du canal, il va de soi que  le nombre et la surface projetée des aubes  peuvent être modifiés sans s'écarter de l'es  prit de la présente invention.

   Le nombre des  aubes sera toutefois de préférence -inférieur      à six et la surface projetée de     l'aubage    sera       dans        tous        les        cas        inférieure    à     52        %        de        la     section correspondante du canal. La turbine  peut être disposée horizontalement ou autre  ment an lieu de l'être verticalement, sans  pour cela s'écarter de l'esprit de l'invention.  



  L'installation de turbine hydraulique re  présentée sur la     fig.    1 . comprend une enve  loppe fixe de turbine 10 formant un canal  4 réunissant la cuve 9 avec le tuyau d'aspi  ration 11. Le canal 4 est pourvu d'un étran  glement local 5 dans le voisinage duquel est  logée la roue à aubes 2. La roue à aubes 2  comprend trois aubes rayonnant autour d'un  moyeu central 8 de petit     diamètre    assujetti  à l'arbre vertical 3. L'enveloppe 10 est pour  vue d'un .guide fixe 6 en forme de tronc de  cône renversé qui change la direction du  courant du liquide et constitue un support  pour un roulement à billes de l'arbre 3, adja  cent à la roue à aubes 2.

   Le guide fixe 6  se trouve situé très près de la roue à aubes  2 et tout en constituant en outre un appui  pour l'arbre 3 aussi rapproché de la roue  que possible, empêche la veine liquide à dé  placement rapide de couler en contact avec  l'arbre tournant 3. Des aubes mobiles 7 qui  servent à diriger l'entrée du liquide, qui sont  commandées par des régulateurs et, qui sont  de construction usuelle, sont montées dans  l'enveloppe 10 et règlent l'écoulement du li  quide vers la conduite 4.  



  La turbine hydraulique représentée sur la       fig.    2 comprend une enveloppe fixe 22 for  mant un canal vertical 4 réunissant la cuve  19 avec le tuyau d'aspiration 11. Le canal  4 est pourvu d'un étranglement local 5 dans  le voisinage duquel est située une roue à  aubes 2 semblable à la roue représentée sur  la     fig.    1. Un guide fixe 1.6 assujetti à l'en  veloppe 22 est monté dans le canal 4 dans  le voisinage du moyeu central 8 de la roue  à aubes 2, ce guide 16 se trouvant situé       très    près de la roue à aubes 2 et empêchant  le courant de liquide de couler en contact  avec l'arbre 3 à l'endroit de l'étranglement  5. Le guide fixe 16 constitue un support  pour un roulement à billes de l'arbre 3 près    de la roue à aube 2.

   Des aubes directrices  mobiles 17 comportant des appuis dans le  guide fixe 16 et dans l'enveloppe sont logées  dans le canal 4 en amont de l'étranglement  5 et règlent     l'écoulement    du liquide vers le  canal.  



  Les aubes de la roue 2 rayonnent à par  tir du moyeu     central    8 qui est d'un diamètre  aussi faible que possible afin que les extré  mités internes des aubes se trouvent situées  aussi près que possible de l'axe de la roue.  Ces aubes sont de préférence de constitution  assez robuste pour     qu'il    ne soit pas néces  saire d'y appliquer des moyens de consolida  tion tels qu'une jacte périphérique, afin de  réduire au minimum les pertes dues au frot  tement par réduction de la surface mouillée  de la roue.

   L'inclinaison des surfaces des  aubes     directrices,    par rapport à un plan per  pendiculaire à l'axe de la roue à aubes, di  minue à     mesure    qu'on s'éloigne de l'axe de  la roue, ces surfaces formant un angle ap  proximatif de cinquante degrés avec ce plan,  près du moyeu 8 et cet angle diminuant gra  duellement     jusqu'à    une valeur     approximative     de 15 degrés près de la périphérie de la  roue.

   L'inclinaison des surfaces des aubes  directrices est telle que les aubes sont pous  sées en avant, autour de l'axe de la roue et  à travers le courant qui s'avance, d'une  quantité considérable pour une avance relati  vement faible du liquide le     long    du canal  L'inclinaison des aubes de la roue par  rapport à     titi    plan perpendiculaire à l'axe de  la roue ne peut cependant pas être réduite       au-dessous    d'une valeur minimum critique.

    Si l'angle de l'aube est réduit au-dessous de  cette valeur, l'aube ou les aubes ne retarde  ront plus le courant liquide incompressible  entier circulant à     travers    la conduite mais       obstrueront    seulement la zone de     courant     située dans     l'alignement    des aubes,

   en divi  sant ainsi le courant et     cri    agitant le liquide  pour produire la     cavitation.    Les     surfaces    des  aubes sont aussi de     préférence    engendrées  par une ligne sensiblement droite s'étendant       radialement    de l'axe de la roue ainsi qu'à      angle droit avec lui afin de réduire au mi  nimum la surface d'aube mouillée.  



  Dans la forme d'exécution de la roue à  aubes 12 représentée sur les     fig.    4 et 5, l'ar  bre 13 est pourvu d'un passage central d'air  14 communiquant avec l'atmosphère et com  portant des passages radiaux 15 communi  quant avec lui et s'étendant à travers le  moyeu 18 de la roue à aubes et les aubes  elles-mêmes. Des séries de trous 20 relative  ment petits mettent en communication le  passage radial 15 avec les surfaces inférieu  res des aubes de la roue, les extrémités exté  rieures des passages 15 étant fermées au  moyen de bouchons 21.

   Grâce à ce disposi  tif, le frottement sur les surfaces inférieures  ou arrière des aubes de la roue est réduit  par l'entremise d'un     courant    d'air induit à  travers les passages 13, 15 et les trous 20,  qui forme une mince pellicule d'air sur les  surfaces arrière des aubes. Le courant d'air  est induit par la dépression du tuyau d'as  piration 11 et peut être réglé par des van  ries appropriées.  



  Pendant le fonctionnement normal de la  turbine, les aubes directrices 7, 17 sont com  mandées soit à la main, soit par un régula  teur da vitesse de la manière habituelle pour  produire et contrôler l'écoulement de liquide  venant de la cuve 9 ou 19 et allant dans     1ë     canal 4. Lorsque la veine liquide pénètre  dans l'étranglement 5 du canal 4, sa vitesse       augmente    et produit un jet relativement ra  pide dans le voisinage de la roue à aubes 2.       Lorsque    le liquide frappe les surfaces incli  nées des aubes de la roue 2, il fait avancer  la roue à travers le jet de liquide à une  vitesse suffisante pour obstruer et ralentir le  courant entier.

   Comme l'aire projetée des  aubes est sensiblement inférieure à celle de       l'étranglement    5 du canal 4, la roue -2 doit  pour une forme déterminée des aubes, tour  ner à une vitesse qui est suffisamment élevée  pour éviter l'obstruction ou la rétention lo  cale d'une partie de la veine liquide sans  produire un     effet    semblable sur les autres  parties, car un tel état de choses produirait  des cavitations nuisibles. L'inclinaison des    surfaces des aubes est choisie de     façon    à s'ap  procher le plus possible de la valeur critique  minimum sans diminuer le rendement, afin  de produire une grande vitesse de rotation.

    Cette grande vitesse de rotation est surtout  désirable dans les grosses unités, car la  conception et la construction des machines  de transport d'énergie; telles que les généra  trices électriques, sont ainsi grandement sim  plifiées et diminuées de prix.  



  La construction de la roue 2 est telle  que les pertes dues au     frottement    sont dimi  nuées le plus possible; la réduction au mi  nimum du nombre d'aubes, l'élimination des  jantes périphériques de renforcement, la consti  tution des aubes avec des lignes génératrices  droites et la prévision de moyens fixes de  guidage s'étendant jusqu'à proximité de la.  roue étant des facteurs importants dans la  réduction des pertes par frottement. Une  telle roue à aubes     diffère        quant    au fonction  nement, de la roue du type Francis, car la  vitesse de décharge de la présente turbine  croît comme la vitesse de rotation, tandis  que dans la turbine Francis, cette vitesse  reste sensiblement constante.

   Cette caracté  ristique peut présenter un avantage particu  lier. lorsque la charge dont on dispose est  basse, puisque des variations relativement  grandes de cette charge n'affectent pas de  façon appréciable le rendement de     l'apparei'.     tandis que des variations semblables     affectent     beaucoup les rendements des turbines cons  truites précédemment.  



  L'installation représentée sur la     fig.    1 est  probablement le type préférable puisque les  aubes directrices mobiles 7 peuvent être de  construction relativement simple et de série  tandis que les aubes directrices 17 représen  tées sur la     fig.    2 sont quelque peu difficiles  à construire.

   Avec la construction représentée  dans les     fig.    4 et 5, les pertes dues au frot  tement peuvent être réduites d'une .quantité  encore plus grande que dans la forme de  roue à aubes 2, bien que l'admission de l'air  doive être limitée afin de conserver le haut  rendement voulu du tube d'aspiration.     Il.    est      évident que le rendement des installations  représentées sur le dessin dépend comme dans  les installations ordinaires, du rendement du  tube d'aspiration, mais que la roue coopère  de façon efficace avec une forme quelconque  de tube     d'âspiration    ayant le haut rendement  voulu.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Turbine hydraulique à nombre de tours spécifique élevé, avec une roue à aubes pla cée dans un canal auquel se raccorde un tube d'aspiration, le diamètre de la roue à aubes étant approximativement égal à celui du canal à l'endroit où la roue est placée, la surface projetée des aubes sur un plan per pendiculaire à l'axe de la turbine étant infé- rieure à 52% de la section transversale du canal à l'endrôit où la roue à aubes est placée.
    SOUS-REVENDICATIONS 1 Turbine hydraulique suivant la revendica- tion, dans laquelle la roue à aubes a molli,; de six aubes. 2 Turbine hydraulique suivant la revendica tion, dans laquelle la roue à aubes est sans jante périphérique. 3 Turbine hydraulique suivant la revendica tion, dans laquelle la roue à aubes a tin moyeu de diamètre relativement petit. 4 Turbine hydraulique suivant la revendica tion, dans laquelle l'angle des aubes varie sur toute la longueur de celles-ci.
CH99366D 1917-10-20 1921-03-29 Turbine hydraulique à nombre de tours spécifique élevé. CH99366A (fr)

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