FR2849473A1 - Dispositif de freinage hydraulique pour turbine, turbine equipee d'un tel dispositif, et equipement de forage comportant une telle turbine - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de freinage hydraulique (10), destiné à équiper une turbine (2) comportant un arbre de turbine (4), comprend au moins un corps (12) relié audit arbre de turbine (4).Lorsque le dispositif de freinage hydraulique (10) est immergé dans un milieu fluide, une rotation axiale de l'arbre de turbine (4) provoque un mouvement dudit au moins un corps (12) par rapport audit milieu fluide, ce mouvement engendrant un couple résistant (T) qui est relié à la vitesse de rotation de l'arbre de turbine (4) par une relation non-linéaire.
Description
DISPOSITIF DE FREINAGE HYDRAULIQUE POUR TURBINE,
TURBINE EQUIPEE D'UN TEL DISPOSITIF, ET EQUIPEMENT DE
FORAGE COMPORTANT UNE TELLE TURBINE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte à un dispositif de freinage hydraulique pour turbine, 10 destiné à ralentir la vitesse de rotation de la turbine en cas de survitesse, pour éviter d'endommager la machine équipée de ladite turbine. Elle vise aussi une turbine équipée d'un tel dispositif de freinage hydraulique. Elle vise encore un équipement de forage 15 comportant une turbine équipée d'un tel dispositif de freinage hydraulique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On connaît déjà un dispositif de freinage pour turbine équipant un outil de forage. Le document 20 US-5,517,464 décrit un instrument de mesure en cours de forage, destiné à mesurer un certain nombre de paramètres du forage au niveau de la tête de forage, et à les transmettre à la surface, sous forme de signaux acoustiques modulés à travers le fluide de forage. Une 25 turbine génératrice fournit la puissance nécessaire à la détection des paramètres et à la transmission des signaux. La turbine génératrice comprend un dispositif de régulation de la vitesse de rotation du rotor, qui met en òuvre un circuit électromagnétique. Ce 30 dispositif de régulation de nature électromagnétique SP 21739 VD présente l'inconvénient d'être complexe et de générer de la chaleur qui doit être dissipée. Le moment de freinage augmente linéairement avec la vitesse de rotation. Cette relation linéaire induit un 5 inconvénient important, car un effet de freinage assez prononcé et indésiréable peut se produire, même pour des vitesses de rotation se trouvant dans une plage de vitesses qui correspond à un fonctionnement normal de la turbine.
Le document US-6,155,328 décrit un autre dispositif de freinage, de nature hydraulique, qui est associé à un mécanisme d'enroulement et de déroulement de store. L'axe du store est connecté à un frein hydraulique se trouvant à l'intérieur d'un compartiment 15 contenant un fluide visqueux. Le frottement causé par la rotation du frein au sein du fluide visqueux réduit la vitesse de rotation du store. Ce frein engendre un couple résistant qui ralentit trop le mécanisme d'enroulement et de déroulement à des vitesses 20 modérées.
EXPOS DE L'INVENTION Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de freinage hydraulique pour une turbine d'un équipement, tel que par exemple un 25 équipement de forage, qui permette de réduire la vitesse de rotation de la turbine, pour éviter qu'une survitesse ne se produise.
Le dispositif de freinage hydraulique pour une turbine, ladite turbine comprenant un arbre de turbine, 30 comprend au moins un corps relié audit arbre de turbine. Lorsque ledit dispositif de freinage hydraulique est immergé dans un milieu fluide, une SP 21739 VD rotation de l'arbre de turbine autour de son axe provoque un mouvement dudit au moins un corps par rapport audit milieu fluide. Ce mouvement engendre un couple résistant qui est relié à la vitesse de rotation de l'arbre de turbine par une relation non-linéaire.
Généralement, cette relation non-linéaire est une relation quadratique, dans laquelle le couple résistant est une fonction du carré de la vitesse de rotation de l'arbre de turbine par rapport audit milieu 10 fluide.
Dans un mode de réalisation, un arbre de freinage est accouplé audit arbre de turbine. Cet accouplement entre l'arbre de turbine et l'arbre de freinage recouvre une configuration dans laquelle les 15 deux arbres sont confondus en un seul et même arbre, et une configuration dans laquelle les deux arbres sont accouplés par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement. En utilisation, le dispositif de freinage se 20 trouve immergé dans un milieu fluide, qui est soit stagnant, soit en écoulement, par exemple dans un conduit. Lorsque l'arbre de turbine est mis en rotation autour de son axe, il s'ensuit une rotation de l'arbre de freinage, qui est soit confondu avec l'arbre de 25 turbine soit distinct de l'arbre de turbine, autour de son axe relativement audit milieu fluide. L'arbre de freinage transmet l'énergie provenant de la turbine à l'au moins un corps ci-dessus mentionné, qui produit le freinage désiré.
Le dispositif de freinage de l'invention peut équiper une turbine de type " axial ", ou une turbine SP 21739 VD de type " à entrée axiale et à sortie radiale ", ou encore une turbine de type " à entrée radiale et à sortie axiale ". Il peut être placé en amont ou en aval de la turbine. Lorsqu'il est placé en aval de celle-ci, 5 sa présence ne perturbe pas l'écoulement entrant dans la turbine.
La construction du dispositif est telle qu'un effet de freinage est obtenu en cas de survitesse de la turbine, c'est-à-dire lorsque la vitesse de rotation de 10 la turbine dépasse une valeur seuil prédéterminée. Le dispositif de freinage de l'invention permet donc de réguler la vitesse de la turbine.
Plusieurs avantages découlent de l'effet de freinage produit par le dispositif de freinage 15 hydraulique de l'invention.
En évitant une survitesse de la turbine il est possible d'éviter un endommagement des éléments constitutifs de la turbine, qui serait d à cette vitesse de rotation excessive. Par suite, dans les cas 20 o la turbine est reliée à une génératrice électrique, il est possible d'éviter une production excessive d'énergie. En évitant une survitesse de la turbine, il est possible d'éviter un endommagement des éléments 25 constitutifs de l'équipement sur lequel est installée la turbine. Ledit endommagement pourrait découler directement de la vitesse de rotation excessive de la turbine, ou bien indirectement, de la projection brutale d'un élément constitutif de la turbine dans son 30 environnement immédiat.
SP 21739 VD Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé une turbine, équipée d'un dispositif de freinage hydraulique conforme au premier aspect de l'invention. Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un équipement de forage comportant une turbine équipée d'un dispositif de freinage hydraulique conforme au premier aspect de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée de l'invention, qui va être exposée au moyen de modes de réalisation de l'invention qui sont fournis à titre illustratif, mais non 15 limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 illustre, en perspective, un premier mode de réalisation du dispositif de freinage hydraulique de turbine; - la figure 2 illustre, en perspective, un deuxième mode de réalisation du dispositif de freinage hydraulique de turbine; - la figure 3 illustre une installation de forage qui met en oeuvre un équipement de forage 25 comportant une turbine équipée d'un dispositif de freinage hydraulique selon l'invention.
EXPOS D TAILL DE L'INVENTION On a vu plus haut que - le dispositif de freinage hydraulique pour 30 une turbine, ladite turbine comprenant un arbre de SP 21739 VD turbine, comprend au moins un corps relié audit arbre de turbine, - lorsque ledit dispositif de freinage hydraulique est immergé dans un milieu fluide, une rotation de l'arbre de turbine autour de son axe provoque un mouvement dudit au moins un corps par rapport audit milieu fluide, - ce mouvement engendre un couple résistant qui est relié à la vitesse de rotation de l'arbre de 10 turbine par une relation non-linéaire, - généralement, cette relation non-linéaire est une relation quadratique, dans laquelle le couple résistant est une fonction du carré de la vitesse de rotation de l'arbre de turbine par rapport audit milieu 15 fluide.
On va tout d'abord décrire la relation nonlinéaire qui relie le couple résistant à la vitesse de rotation des corps du dispositif de freinage hydraulique, relation à laquelle on parvient par la 20 mise en oeuvre d'une loi de Newton. Lors de la rotation de la turbine, c'est à dire lors de la rotation de l'arbre de turbine autour de son axe, le couple résistant, exercé par chacun des corps sur le milieu fluide par rapport à l'axe de rotation de l'arbre de 25 freinage s'exprime de la manière suivante T = CD * A p. r3. (b _ Of 2), ou CD est le coefficient de traînée du corps selon une direction tangentielle, A est l'aire projetée du corps selon une direction tangentielle, SP 21739 VD p est la masse volumique du milieu fluide, r est le rayon effectif du corps, c'est à dire la distance entre l'axe de rotation de l'arbre de freinage et le centre de pression du corps, ledit 5 centre de pression étant le lieu o s'applique la résultante de pression exercée par le milieu fluide sur le corps, Oeb est la vitesse de rotation du corps, of est la vitesse de rotation du milieu fluide, 10 définie par: f = Uf / r, o Uf est la vitesse tangentielle moyenne d'écoulement du milieu fluide.
Ce couple résistant T augmente lorsque (1) le coefficient de traînée CD du corps augmente; (2) le rayon effectif r augmente; (3) le carré de la vitesse 15 de rotation du corps par rapport au milieu fluide ()b - èf) augmente.
La vitesse oeb de rotation du corps, est, dans un mode de réalisation, proportionnelle à la vitesse òb de rotation de la turbine. Cette proportionnalité 20 s'exprime par la relation: b = k. èt, o k est un facteur de proportionnalité. Par conséquent, tant que la vitesse ct de rotation de la turbine reste inférieure à un seuil de vitesse donné, l'effet de freinage ne se fait pas sentir de façon sensible, du 25 fait de la relation quadratique. Au contraire, lorsque la vitesse k de rotation de la turbine dépasse ce seuil de vitesse, l'écart (èb - òf) entre la vitesse de rotation du corps et la vitesse de rotation du milieu fluide augmente. Le couple résistant T augmente avec le 30 carré de cet écart de vitesses de rotation. L'effet de freinage se fait alors sentir de façon sensible.
SP 21739 VD On comprend également que lorsque plusieurs corps sont présents, leurs couples résistants T s'ajoutent, et l'effet de freinage est accru. La valeur du seuil de vitesse peut être choisie en fonction de 5 l'application souhaitée, et le dispositif de freinage peut être configuré en fonction du seuil de vitesse souhaité. Les formes et dimensions des corps et leur nombre sont choisis de telle manière qu'un espace 10 suffisant soit ménagé autour de chaque corps, afin de maintenir minimale la vitesse cof de rotation du milieu fluide. En effet, dans un cas extrême o le milieu fluide serait entraîné en rotation par l'action des corps, l'écart de vitesses (Oîb - òf) serait quasiment 15 nul et l'effet de freinage serait par suite quasiment inexistant. Dans un mode de réalisation, le dispositif de freinage comprend un arbre de freinage accouplé à l'arbre de turbine.
Les formes et dimensions des corps, ainsi que leur disposition par rapport à l'arbre de freinage, sont choisis de manière à augmenter la valeur du coefficient de traînée CD et/ou la valeur du rayon effectif r.
Le choix de l'un ou de plusieurs de ces paramètres peut affecter les autres paramètres. Par exemple, si l'on augmente le nombre de corps, on augmente le couple résistant T total. Mais dans ce cas on diminue l'espace disponible autour de chaque corps, 30 ce qui augmente la valeur de la vitesse of de rotation du milieu fluide, et par conséquent cela tend à SP 21739 VD diminuer le couple résistant T. Le nombre de corps est donc choisi en tenant compte des dimensions des corps et du diamètre de l'arbre de freinage.
D'une manière similaire, si l'on augmente les 5 dimensions des corps, on augmente l'aire projetée du corps A, ce qui tend à augmenter le couple résistant T. Mais dans ce cas on diminue l'espace disponible autour de chaque corps, ce qui augmente la valeur de la vitesse (of de rotation du milieu fluide, et par 10 conséquent cela tend à diminuer le couple résistant T. Une façon d'augmenter le rayon effectif r d'un corps sans le surdimensionner, consiste à jouer sur la liaison entre l'arbre de freinage et ledit corps.
Ainsi, selon une variante de réalisation, le 15 corps est fixé directement sur l'arbre de freinage, par l'intermédiaire d'au moins un moyen de liaison constitué par une zone d'ancrage du corps. Selon une autre variante de réalisation, le corps est relié à l'arbre de freinage par l'intermédiaire d'au moins un 20 moyen de laison constitué par un support additionnel.
Lorsque ledit au moins un moyen de liaison présente un profil effilé, le milieu fluide peut s'écouler autour de l'arbre de freinage selon sa direction d'écoulement, sans être entraîné en rotation de manière exagérée. Par 25 suite il est possible d'augmenter sensiblement le rayon effectif r sans augmenter sensiblement la vitesse de rotation (of du milieu fluide.
Les corps peuvent être des corps profilés, ou des corps non-profilés. Un avantage des corps non30 profilés est qu'ils ils augmentent le coefficient de SP 21739 VD traînée CD, et par suite le couple résistant T sans qu'il soit nécessaire de surdimensionner les corps.
On va maintenant décrire des modes de réalisation particuliers de dispositifs de freinage 5 hydraulique conformes à l'invention, en référence aux figures 1 et 2.
En se référant tout d'abord à la partie gauche de la figure 1, est représenté une turbine 2, de type " axial ", comportant un arbre de turbine 4 apte à 10 tourner autour de son axe 6, et munie de pales 8, qui sont au nombre de cinq sur l'exemple illustré.
En se référant maintenant à la partie droite de la figure 1, est représenté un premier mode de réalisation particulier du dispositif de freinage 10. 15 Ledit dispositif de freinage 10 comprend un arbre de freinage 14 coaxial à l'arbre de turbine 4 et apte à tourner autour de leur axe commun 6. La rotation de l'arbre 14 autour de l'axe 6 est matérialisée par la flèche 30. Ledit dispositif de freinage 10 comprend 20 également des corps 12 directement fixés sur l'arbre de freinage 14, par l'intermédiaire d'une zone d'ancrage 18. Ces corps s'étendent radialement à partir de l'arbre de freinage 14. Sur l'exemple illustré, lesdits corps 12 sont au nombre de deux, et sont identiques. 25 Ils sont positionnés en étant diamétralement opposés par rapport à l'arbre de freinage 14. Ils présentent chacun sensiblement une forme de plaque parallélépipédique qui est orientée parallèlement à la direction axiale de l'arbre de freinage 14.
Pour faciliter la compréhension, un référentiel local (X, Y, Z) est associé à chaque corps 12. Il SP 21739 VD il comprend deux axes X et Y contenus dans le plan de la plaque 12 et perpendiculaires entre eux, l'axe X étant parallèle à l'axe de rotation 6 et l'axe Z étant orienté radialement vers l'extérieur. Un axe Y complète 5 ces axes de sorte que le référentiel (X, Y, Z) soit un référentiel orthogonal direct.
Les plaques 12 présentent une longueur 1 selon la direction X, une largeur h selon la direction Z, et un rayon effectif moyen r selon la direction Z. Pour 10 les plaques 12, l'aire projetée A dans une direction tangentielle vaut A = l.h, la direction tangentielle étant la direction Y. En se référant maintenant à la figure 2, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif 15 de freinage 10 est représenté. Il diffère du premier mode de réalisation qui a été décrit en référence à la figure 1 par le fait que chaque corps 12 n'est pas fixé directement sur l'arbre de freinage 14, mais relié à celui-ci par l'intermédiaire d'un moyen de liaison 20 20 qui éloigne le corps 12 de l'arbre de freinage 14. Sur l'exemple illustré, ledit moyen de liaison 20 se présente sous la forme d'un bras rigide 20 rigidement lié à la fois à l'arbre de freinage 14 et au corps 12.
Il est disposé radialement, c'est-à-dire selon la 25 normale à la surface périphérique de l'arbre de freinage 14, et centré par rapport à la dimension du corps 12 selon la direction X. Une variante de réalisation du premier mode de réalisation ou du deuxième mode de réalisation du 30 dispositif de freinage 10 est illustrée à la figure 1.
Selon cette variante, le dispositif de freinage 10 SP 21739 VD comprend en outre un dispositif d'accouplement 50 pour accoupler l'arbre de freinage 14 avec l'arbre de turbine 4. Ce dispositif d'accouplement 50, représenté en trait mixte à la figure 1, peut être par exemple une boîte d'engrenages, ou bien un embrayage.
En présence d'un dispositif d'accouplement 50, la rotation de l'arbre de freinage 14, c'est à dire la vitesse Ci de rotation des corps 12 autour de l'axe 6 est proportionnelle à la vitesse cot de rotation de 10 l'arbre de turbine 4 autour de l'axe 6, c'est-à-dire à la vitesse de rotation de la turbine 2. Le facteur de proportionnalité k entre la vitesse de rotation de la turbine 2 et la vitesse de rotation des corps 12 est défini par les caractéristiques du dispositif 15 d'accouplement 50.
Au contraire, en l'absence du dispositif d'accouplement 50, les deux arbres 4 et 14 sont confondus, et tournent à la même vitesse autour de l'axe 6.
Le dispositif de freinage 10 pour turbine n'est pas limité aux exemples qui viennent d'être décrits.
On pourrait envisager un dispositif de freinage ayant un arbre de freinage 14 qui soit parallèle à l'arbre de turbine 4, sans lui être coaxial. Dans ce 25 cas, le dispositif d'accouplement est adapté en conséquence pour transmettre le mouvement de rotation de l'arbre de turbine 4 à l'arbre de freinage 14.
On pourrait envisager un dispositif de freinage ayant un nombre de corps différent de deux. Par 30 exemple, on pourrait envisager un dispositif de freinage comportant un seul corps. Une configuration à SP 21739 VD plusieurs corps, c'est-à-dire à au moins deux corps, par exemple, trois corps, ou quatre, ou davantage, s'avère plus avantageuse qu'une configuration à un seul corps lorsqu'on se trouve en présence de vibrations.
On pourrait envisager des corps 12 ayant une forme de plaque, mais non parallélépipédique, par exemple une forme polygonale, circulaire, elliptique,.
On pourrait envisager des corps 12 ayant une forme de plaque, qui seraient orientés de manière à ce 10 que leur plan ne soit pas parallèle à la direction axiale de l'arbre de freinage.
On pourrait envisager des corps 12 ayant une forme différente de celle d'une plaque. Dans le cas d'un dispositif de freinage 10 destiné à équiper une 15 turbine de type " axial ", on peut envisager des corps 12 offrant une surface accrue face au sens de l'écoulement du milieu fluide. Un exemple envisageable est celui de corps 12 ayant une forme de tasse ou un profil en " V ", qui seraient disposés de sorte que le 20 côté concave de chaque corps soit orienté face au sens de l'écoulement du milieu fluide. Un exemple envisageable est celui de corps 12 ayant une forme sensiblement similaire à celle des pales d'une turbine de type Pelton.
On pourrait envisager des corps 12 n'ayant pas tous la même forme. On pourrait envisager des corps 12 n'ayant pas tous les mêmes dimensions.
On pourrait envisager une répartition des corps 12 autour de l'arbre de freinage 14 qui ne soit pas 30 forcément une répartition symétrique.
SP 21739 VD On pourrait envisager une disposition des corps par rapport à l'arbre de freinage selon laquelle les corps n'auraient pas tous la même position axiale par rapport à l'arbre de freinage.
On comprend que par de tels aménagements du dispositif de freinage et/ou leurs combinaisons, on peut augmenter le coefficient de traînée CD et/ou augmenter le rayon effectif r et/ou diminuer la vitesse de rotation du fluide of, afin d'augmenter la valeur du 10 couple résistant T. L'invention se rapporte également à une turbine 2 équipée d'un dispositif de freinage hydraulique 10 conforme à l'invention.
Dans un mode de réalisation particulier, la 15 turbine 2 et le dispositif de freinage 10 sont immergés dans le même milieu fluide.
Dans un autre mode de réalisation particulier, la turbine 2 est immergée dans un premier milieu fluide contenu dans une première enceinte, et le dispositif de 20 freinage 10 est immergé dans un deuxième milieu fluide contenu dans une deuxième enceinte. On peut alors choisir que les deux milieux fluides soient identiques, ou bien différents.
Cette turbine peut être installée dans un 25 équipement de forage d'une installation de forage.
La figure 3 illustre de manière générale une installation de forage, qui comporte une turbine 2 équipée d'un dispositif de freinage hydraulique 10 conforme à l'invention. Un fluide de forage 101, 30 contenu dans un réservoir 114, est injecté à l'aide d'une pompe 104, depuis la surface 102 à l'intérieur SP 21739 VD d'un train de tiges de forage 103 destiné à réaliser un forage dans une formation géologique 107. Le fluide de forage 101 arrive jusqu'à un outil de forage 105 qui termine le train de tiges de forage 103. Le fluide de 5 forage 101 sort du train de tiges 103 et remonte à la surface 102 en empruntant l'espace 106 existant entre le train de tiges 103 et la formation géologique 107.
Le trajet emprunté par le fluide de forage 101 est illustré par des flèches.
Une des tiges 103.1 du train de tiges de forage 103 qui se trouve à proximité de l'outil de forage 105 est instrumentée. Cette tige contient au moins un dispositif de mesure 108. Lorsqu'il est destiné à évaluer des propriétés physiques de la formation 15 géologique 107, telles que sa densité, sa porosité, sa résistivité, etc., ce dispositif de mesure 108 est connu sous la dénomination d'outil de diagraphie en cours de forage ou outil de LWD (sigle anglais de Logging While Drilling). Lorsqu'il est destiné à 20 mesurer des paramètres relatifs au forage, tels que la température, la pression, l'orientation de l'outil de forage, etc., ce dispositif de mesure 108 est connu sous la dénomination d'outil de mesure en cours de forage ou outil de MWD (sigle anglais de Measuring 25 While Drilling).
La tige instrumentée 103.1 est généralement une masse-tige. Cette tige instrumentée 103.1 comporte généralement une turbine 2, elle-même équipée d'un dispositif de freinage hydraulique 10 conforme à 30 l'invention.
SP 21739 VD De manière connue en soi, un dispositif redresseur d'écoulement peut être prévu, en amont ou en aval du dispositif de freinage 10, de préférence entre la turbine 2 et le dispositif de freinage 10. Le rôle 5 de ce dispositif redresseur d'écoulement est de réduire la rotation du milieu fluide provoquée par la rotation de la turbine 2.
Dans un cas o l'ensemble constitué par la turbine 2 et le dispositif de freinage 10 est installé 10 dans un conduit, le dispositif redresseur d'écoulement peut être par exemple formé de corps complémentaires solidaires de la paroi du conduit.
Dans un cas o cet ensemble est placé dans un milieu fluide, isolément d'un quelconque conduit, le 15 dispositif redresseur d'écoulement peut être par exemple formé de contre-pales disposées à proximité du dispositif de freinage 10.
SP 21739 VD
Claims (18)
1. Dispositif de freinage hydraulique (10) pour une turbine (2), ladite turbine (2) comprenant un arbre de turbine (4), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un corps (12) relié audit arbre de turbine (4), et en ce que lorsque ledit dispositif de freinage hydraulique (10) est immergé dans un milieu fluide, une rotation de l'arbre de turbine (4) autour 10 de son axe (6) provoque un mouvement dudit au moins un corps (12) par rapport audit milieu fluide, ce mouvement engendrant un couple résistant (T) qui est relié à la vitesse de rotation de l'arbre de turbine (4) par une relation non-linéaire.
2. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite relation non-linéaire est une relation quadratique dans laquelle ledit couple résistant (T) est une fonction du carré de la vitesse de rotation (îh) de l'arbre de turbine (4) par rapport 20 audit milieu fluide.
3. Dispositif (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre de freinage (14) accouplé audit arbre de turbine (4), et en ce que ledit au moins un corps (12) est relié audit 25 arbre de freinage (14).
4. Dispositif (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit accouplement entre l'arbre de freinage (14) et l'arbre de turbine (4) est tel qu'une rotation axiale de l'arbre de turbine (4) 30 provoque une rotation axiale de l'arbre de freinage (14). SP 21739 VD
5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'arbre de freinage (14) est coaxial à l'arbre de turbine (4).
6. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 5 revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'arbre de freinage (14) et l'arbre de turbine (4) sont confondus en un seul et même arbre.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'arbre de 10 freinage (14) et l'arbre de turbine (4) sont accouplés par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement (50).
8. Dispositif (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif d'accouplement 15 (50) est une boîte d'engrenages.
9. Dispositif (10) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit dispositif d'accouplement (50) est un embrayage.
10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 20 revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un corps (12) est entraîné en rotation avec l'arbre de freinage (14) lorsque l'arbre de turbine (4) est mis en rotation.
11. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 25 revendications 3 à 10, caractérisé en ce que ledit au moins un corps (12) est rigidement lié audit arbre de freinage (14) par l'intermédiaire d'un moyen de liaison (18, 20).
12. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 30 revendications 3 à 11, caractérisé en ce que ledit au moins un corps (12) est fixé directement sur l'arbre de SP 21739 VD freinage (14) par l'intermédiaire d'un moyen de liaison constitué par au moins une zone d'ancrage (18) du corps (12).
13. Dispositif (10) selon l'une quelconque des 5 revendications 3 à 11, caractérisé en ce que ledit au moins un corps est relié audit arbre de freinage (14) par l'intermédiaire d'un moyen de liaison constitué par au moins un bras rigide (20).
14. Dispositif (10) selon la revendication 12 10 ou 13, caractérisé en ce que ledit moyen de liaison (18, 20) présente un profil effilé.
15. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il est disposé en aval de la turbine (2) par rapport à un sens 15 d'écoulement du milieu fluide.
16. Turbine (2), caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de freinage hydraulique (10)
selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.
17. Turbine (2) selon la revendication 16, 20 caractérisée en ce que la turbine (2) est immergée dans un premier milieu fluide et le dispositif de freinage (10) est immergé dans un deuxième milieu fluide.
18. Equipement de forage, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une turbine (2) équipée d'un 25 dispositif de freinage hydraulique (10), selon la revendication 16 ou 17.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1781437A (en) * | 1928-06-22 | 1930-11-11 | George Ramsey | Method of braking and apparatus therefor |
| FR1009991A (fr) * | 1948-07-20 | 1952-06-05 | Perfectionnements aux freins de ralentissement de véhicules et de machinès diverses, freins hydrauliques à ailettes doubles radiales, monocellulaires et multicellulaires, à anneaux liquides libres | |
| US3168939A (en) * | 1963-06-14 | 1965-02-09 | All American Eng Co | Rotary energy absorber unit drag control means |
| US3599906A (en) * | 1969-07-29 | 1971-08-17 | Gulf & Western Ind Prod Co | Adjustable rotary hydraulic brake |
| US3728040A (en) * | 1971-04-22 | 1973-04-17 | J Ioanesian | Turbodrill |
| US5924534A (en) * | 1996-04-10 | 1999-07-20 | Exedy Corporation | Continuously variable transmission |
| JP2002048164A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Tcm Corp | 産業用車両の油圧ブレーキ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| US2512438A (en) * | 1943-03-18 | 1950-06-20 | Ranxi Ubaido | Centrifugal speed changer |
| US2952440A (en) * | 1957-04-15 | 1960-09-13 | Tiraspolsky Wladimir | Well-drilling turbines |
| US3547231A (en) * | 1968-09-20 | 1970-12-15 | Eaton Yale & Towne | Fluid retarder |
| US3938596A (en) * | 1972-03-15 | 1976-02-17 | Evgeny Illarinovich Ivanov | Turbo-drill |
| DE2214972A1 (de) * | 1972-03-28 | 1973-10-11 | Motoren Turbinen Union | Einrichtung zum bremsen von fahrzeugen mit gasturbinenantrieb |
| GB1417578A (en) * | 1972-08-17 | 1975-12-10 | Warder G E E | Rotary hydraulic machines |
| US3882946A (en) * | 1974-04-24 | 1975-05-13 | Rolen Arsenievich Ioannesian | Turbodrill |
| US5112188A (en) * | 1991-01-25 | 1992-05-12 | Barnetche Gonzalez Eduardo | Multiple stage drag and dynamic turbine downhole motor |
| US5517464A (en) | 1994-05-04 | 1996-05-14 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated modulator and turbine-generator for a measurement while drilling tool |
| US5586083A (en) * | 1994-08-25 | 1996-12-17 | Harriburton Company | Turbo siren signal generator for measurement while drilling systems |
| ATE338193T1 (de) | 1997-12-12 | 2006-09-15 | Hunter Douglas Ind Bv | Vorrichtung zum aufwickeln einer abdeckung |
| US6555926B2 (en) * | 2001-09-28 | 2003-04-29 | Baker Hughes Incorporated | Pulser |
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1781437A (en) * | 1928-06-22 | 1930-11-11 | George Ramsey | Method of braking and apparatus therefor |
| FR1009991A (fr) * | 1948-07-20 | 1952-06-05 | Perfectionnements aux freins de ralentissement de véhicules et de machinès diverses, freins hydrauliques à ailettes doubles radiales, monocellulaires et multicellulaires, à anneaux liquides libres | |
| US3168939A (en) * | 1963-06-14 | 1965-02-09 | All American Eng Co | Rotary energy absorber unit drag control means |
| US3599906A (en) * | 1969-07-29 | 1971-08-17 | Gulf & Western Ind Prod Co | Adjustable rotary hydraulic brake |
| US3728040A (en) * | 1971-04-22 | 1973-04-17 | J Ioanesian | Turbodrill |
| US5924534A (en) * | 1996-04-10 | 1999-07-20 | Exedy Corporation | Continuously variable transmission |
| JP2002048164A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Tcm Corp | 産業用車両の油圧ブレーキ装置 |
Non-Patent Citations (1)
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| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 06 4 June 2002 (2002-06-04) * |
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