FR2919355A1

FR2919355A1 - Hydraulic machine e.g. Pelton turbine, for hydro-electric power production plant, has injection unit injecting removed flow of main flow in turbulent zone and/or reduced pressure zone to modify main flow or increase pressure in zone

Info

Publication number: FR2919355A1
Application number: FR0855621A
Authority: FR
Inventors: Farid Mazzouji; Monique Traversaz
Original assignee: Alstom Hydro France SAS
Current assignee: GE Renewable Technologies SAS
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-01-30
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: FR2919355B1

Abstract

The machine has a collector driving a wheel in rotation using a main flow (E) circulating in the collector. Turbulent zone and/or reduced pressure zone (14) is formed close to blades of the turbine. An injection unit injects a flow (E1) removed from the main flow in the zone to locally modify the main flow or increase the pressure in the zone, where the flow (E1) is not modified with respect to the main flow in the zone. The unit has a pipe (16) comprising an input for taking the flow (E1) of the main flow in upstream of the blades and an outlet emerging in the zone.

Description

Machine hydraulique comprenant des moyens d'injection d'un écoulementHydraulic machine comprising means for injecting a flow

prélevé d'un écoulement principal La présente invention concerne une machine hydraulique du type traversée par un écoulement principal d'eau, comprenant au moins un organe, au voisinage duquel se forme au moins une zone tourbillonnaire ou une zone de pression réduite ou une zone de cavitation. Au sens de la présente invention, une machine hydraulique peut être une turbine, une pompe ou une turbine-pompe utilisée, par exemple dans une usine de production d'hydro-électricité. Dans le cas d'une turbine, la machine est installée au fil de l'eau ou est alimentée en eau à partir d'un réservoir dans lequel se déverse un ou plusieurs cours d'eau. Dans ces machines hydrauliques, il existe des zones dans lesquelles l'écoulement principal traversant la machine est perturbé et forme des tourbillons ou présente une pression réduite ou des zones de cavitations, du fait de la configuration de la machine. De telles zones perturbent les performances générales de la machine hydraulique car elles réduisent l'efficacité d'action de l'écoulement principal dans la machine hydraulique ou occasionnent des problèmes de fonctionnement de la machine hydraulique. The present invention relates to a hydraulic machine of the type traversed by a main flow of water, comprising at least one member, in the vicinity of which is formed at least one vortex zone or a reduced pressure zone or a zone of cavitation. For the purposes of the present invention, a hydraulic machine may be a turbine, a pump or a pump-turbine used, for example in a hydro-electricity production plant. In the case of a turbine, the machine is installed on the water or is supplied with water from a tank into which flows one or more streams. In these hydraulic machines, there are areas in which the main flow through the machine is disturbed and forms vortices or has a reduced pressure or areas of cavitation, due to the configuration of the machine. Such areas interfere with the overall performance of the hydraulic machine as they reduce the effectiveness of the main flow in the hydraulic machine or cause problems in the operation of the hydraulic machine.

L'un des buts de l'invention est de pallier ces inconvénients en proposant une machine hydraulique permettant de supprimer les zones tourbillonnaires ou de pression réduite ou de cavitation. A cet effet, l'invention concerne une machine hydraulique du type précité, comprenant des moyens d'injection d'un écoulement prélevé dudit écoulement principal, non modifié par rapport à l'écoulement principal, dans ladite zone tourbillonnaire ou de pression réduite ou de cavitation de sorte à modifier localement l'écoulement principal ou augmenter la pression dans cette zone. L'injection d'un écoulement prélevé de l'écoulement principal dans les zones tourbillonnaires ou de pression réduite ou de cavitation permet de combler efficacement le manque de performance de l'action de l'écoulement principal dans ces zones, ce qui améliore les performances et le comportement de la machine hydraulique. One of the aims of the invention is to overcome these disadvantages by proposing a hydraulic machine for removing vortex zones or reduced pressure or cavitation. To this end, the invention relates to a hydraulic machine of the aforementioned type, comprising means for injecting a flow taken from said main flow, unmodified with respect to the main flow, into said swirl zone or reduced pressure zone or cavitation so as to locally modify the main flow or increase the pressure in this zone. The injection of a flow taken from the main flow into the vortex or reduced pressure or cavitation zones makes it possible to effectively fill the lack of performance of the action of the main flow in these zones, which improves the performances. and the behavior of the hydraulic machine.

Selon d'autres caractéristiques de la machine hydraulique : - les moyens d'injection comprennent au moins une conduite comprenant une entrée prélevant un écoulement de l'écoulement principal en amont de l'organe et une sortie débouchant dans la zone tourbillonnaire ou de pression réduite ou de cavitation. - les moyens d'injection comprennent une soupape disposée dans le trajet de l'écoulement prélevé, ladite soupape étant mobile entre une position ouverte dans laquelle elle laisse passer l'écoulement prélevé de l'écoulement principal et une position fermée dans laquelle elle empêche le passage de l'écoulement prélevé. - le mouvement de la soupape est commandé par des moyens de commande. - l'organe est un profil d'aubage d'une turbine, présentant une extrémité amont et une extrémité aval, la zone tourbillonnaire ou de pression réduite ou de cavitation se formant au voisinage de l'extrémité aval, les moyens d'injection comprenant une conduite prélevant l'écoulement de l'écoulement principal et le faisant déboucher dans l'extrémité aval. - l'organe est une roue de turbine, de pompe ou de turbine-pompe. - l'organe est une roue d'une turbine Francis, la zone tourbillonnaire ou de pression réduite se formant dans les espaces entre les aubes de ladite roue, les moyens d'injection étant agencés pour injecter l'écoulement prélevé de l'écoulement principal en amont des aubes dans les espaces entre les aubes. - les moyens d'injection injectent l'écoulement prélevé depuis le plafond ou depuis la ceinture de la roue au moyen d'ouvertures pratiquées dans ledit plafond ou dans ladite ceinture et débouchant dans les espaces entre les aubes. - l'organe est une roue d'une turbine Francis, la zone de cavitation se formant sur le profil des aubes au voisinage de leur extrémité amont et/ou de leur extrémité aval, les moyens d'injection étant agencés pour injecter l'écoulement prélevé de l'écoulement principal en amont des aubes sur le profil des aubes au voisinage de leur extrémité amont et/ou de leur extrémité aval. - les moyens d'injection prélèvent l'écoulement de l'écoulement principal au voisinage de l'extrémité amont des aubes et injectent cet écoulement prélevé sur le profil des aubes par des orifices ménagés dans une paroi latérale desdites aubes au voisinage de l'extrémité amont et/ou de l'extrémité aval. - l'écoulement prélevé passe par des ouvertures pratiquées dans le plafond ou la ceinture de la roue en regard des aubes et est injecté sur le profil des aubes par des orifices ménagés dans une paroi latérale desdites aubes au voisinage de l'extrémité amont et/ou de l'extrémité aval. - l'organe est le moyeu d'une turbine Kaplan solidaire de pâles et entraîné en rotation par un écoulement principal, la zone tourbillonnaire ou de pression réduite ou de cavitation se formant au voisinage des pâles, les moyens d'injection étant agencés dans le moyeu de sorte à prélever l'écoulement de l'écoulement principal en amont des pâles et à injecter l'écoulement prélevé par au moins une ouverture pratiquée dans le moyeu au voisinage des pâles. - un carénage fixe entoure le moyeu, ledit carénage comprenant une entrée amont prélevant l'écoulement de l'écoulement principal et guidant l'écoulement prélevé jusqu'à l'ouverture pratiquée dans le moyeu. - l'organe est un collecteur d'une turbine Pelton, la zone tourbillonnaire ou de pression réduite se formant au voisinage des bifurcations dudit collecteur, les moyens d'injections étant agencés pour prélever l'écoulement prélevé de l'écoulement principal en amont desdites bifurcations et pour injecter l'écoulement prélevé au voisinage desdites bifurcations. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la Fig. 1 est une représentation schématique en coupe de dessus d'un profil d'aubage d'une turbine selon l'invention, - la Fig. 2 est une représentation schématique partielle en coupe d'une turbine Francis selon l'invention, - la Fig. 3 est une représentation schématique vue de dessus de la roue de turbine Francis de la Fig. 2, - la Fig. 4 est une représentation schématique partielle en coupe de côté d'une turbine de Kaplan selon l'invention, - la Fig. 5 est une représentation schématique agrandie de la zone A de la Fig. 4, - la Fig. 6 est une représentation schématique en coupe d'une turbine de Pelton selon l'invention. L'invention décrite ci-dessous s'applique notamment à des machines hydrauliques du type turbine Francis, turbine Kaplan et turbine Pelton. Ces machines étant connues, elles ne seront pas décrites en détail dans la présente description. L'invention s'applique également à d'autres types de machines hydrauliques dans lesquelles des problèmes de formation de zones tourbillonnaires, de pression réduite ou de cavitation se posent. According to other characteristics of the hydraulic machine: the injection means comprise at least one pipe comprising an inlet taking a flow from the main flow upstream of the organ and an outlet opening into the swirl zone or reduced pressure zone; or cavitation. the injection means comprise a valve arranged in the path of the withdrawn flow, said valve being movable between an open position in which it allows the flow taken off the main flow to pass and a closed position in which it prevents the passage of the withdrawn flow. the movement of the valve is controlled by control means. - The member is a blade profile of a turbine, having an upstream end and a downstream end, the vortex zone or reduced pressure or cavitation forming in the vicinity of the downstream end, the injection means comprising a pipe taking the flow of the main flow and making it lead into the downstream end. the member is a turbine, pump or turbine-pump wheel. the member is a wheel of a Francis turbine, the vortex zone or reduced pressure being formed in the spaces between the vanes of said wheel, the injection means being arranged to inject the flow taken from the main flow; upstream of the blades in the spaces between the blades. - The injection means inject the flow taken from the ceiling or from the belt of the wheel by means of openings in said ceiling or in said belt and opening into the spaces between the blades. the member is a wheel of a Francis turbine, the cavitation zone forming on the profile of the blades in the vicinity of their upstream end and / or their downstream end, the injection means being designed to inject the flow; taken from the main flow upstream of the blades on the profile of the blades in the vicinity of their upstream end and / or their downstream end. the injection means take the flow of the main flow in the vicinity of the upstream end of the blades and inject this flow taken from the profile of the vanes through orifices provided in a side wall of said vanes in the vicinity of the end upstream and / or downstream end. the withdrawn flow passes through openings made in the ceiling or the belt of the wheel facing the vanes and is injected onto the profile of the vanes by orifices provided in a side wall of said blades in the vicinity of the upstream end and / or the downstream end. the member is the hub of a Kaplan turbine which is solid with blades and is rotated by a main flow, the swirl zone or reduced pressure or cavitation zone being formed in the vicinity of the blades, the injection means being arranged in the hub so as to take the flow of the main flow upstream of the blades and to inject the flow taken by at least one opening made in the hub in the vicinity of the blades. - A fixed fairing surrounds the hub, said fairing comprising an upstream inlet taking the flow of the main flow and guiding the withdrawn flow to the opening in the hub. the member is a collector of a Pelton turbine, the vortex zone or reduced pressure being formed in the vicinity of the bifurcations of said collector, the injection means being arranged to take the flow taken from the main flow upstream of said bifurcations and to inject the flow taken in the vicinity of said bifurcations. Other aspects and advantages of the invention will become apparent from the following description given by way of example and with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation in section from above of a blade profile of a turbine according to the invention; FIG. 2 is a partial diagrammatic sectional representation of a Francis turbine according to the invention; FIG. 3 is a schematic view from above of the Francis turbine wheel of FIG. 2, - FIG. 4 is a partial diagrammatic representation in side section of a Kaplan turbine according to the invention; FIG. 5 is an enlarged schematic representation of area A in FIG. 4, - FIG. 6 is a schematic representation in section of a Pelton turbine according to the invention. The invention described below applies in particular to hydraulic machines of the Francis turbine type, Kaplan turbine and Pelton turbine. These machines being known, they will not be described in detail in the present description. The invention is also applicable to other types of hydraulic machines in which problems of formation of swirling zones, reduced pressure or cavitation arise.

Dans la description, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens d'écoulement de l'écoulement principal E traversant la machine hydraulique. En référence à la Fig. 1, on décrit un organe de machine hydraulique du type profil d'aubage 1 d'une turbine.. Un tel profil d'aubage 1 est par exemple une avant-directrice, une directrice ou une aube de turbine. Le profil d'aubage 1 représenté sur la Fig. 1 est une avant-directrice. Les avant-directrices et les directrices ont pour fonction de guider un écoulement principal E qui traverse la roue 4 de la turbine en léchant des aubes 6, ce qui entraîne la rotation de la roue 4 autour d'un axe vertical Z-Z'. In the description, the terms upstream and downstream are defined with respect to the direction of flow of the main flow E through the hydraulic machine. With reference to FIG. 1, there is described a hydraulic machine member of the vane profile type 1 of a turbine. Such a vane profile 1 is for example a forward direction, a director or a turbine blade. The vane profile 1 shown in FIG. 1 is a pre-director. The forebolts and directors have the function of guiding a main flow E which passes through the wheel 4 of the turbine by licking blades 6, which causes the rotation of the wheel 4 about a vertical axis Z-Z '.

Le profil d'aubage 1 présente une extrémité amont 8 et une extrémité aval 10 reliées entre elles par des parois latérales 12 léchées par l'écoulement principal E. Que ce soit pour une avant-directrice, une directrice ou une aube de turbine, une zone 14 tourbillonnaire et/ou de pression réduite se crée au voisinage de l'extrémité aval 10, notamment immédiatement en aval de l'extrémité aval 10, ce qui peut entraîner des vibrations dans la machine hydraulique. Le profil d'aubage 1 comprend au moins une conduite 16 s'étendant à l'intérieur du profil entre une ouverture d'entrée 18 et une ouverture de sortie 20. L'ouverture d'entrée 18 est disposée au voisinage de l'extrémité amont 8 et débouche par exemple dans une des parois latérales 12 du profil d'aubage 1. Une partie El de l'écoulement principal E léchant les parois latérales 12 est donc prélevée dans la conduite 16 par l'ouverture d'entrée 18 et est amenée à l'ouverture de sortie 20. Selon un autre mode de réalisation, la conduite 16 prélève l'écoulement El à l'extérieur du profil d'aubage 1 et achemine cet écoulement jusqu'à l'ouverture de sortie 20. L'ouverture de sortie 20 débouche dans l'extrémité aval 10. Ainsi, l'écoulement prélevé El de l'écoulement principal E circule dans la conduite 16 et est injecté dans la zone 14 par l'ouverture de sortie 20. Ceci a pour effet de modifier les propriétés de l'écoulement E dans la zone 14 et de prévenir ainsi les phénomènes de vibration. Dans le cas d'une aube 6, il se pose également un problème de création de cavitations sur le profil des aubes 6 de la roue 2 dans une zone au voisinage des arêtes d'entrée ou extrémité amont 8 et/ ou des arêtes de sortie ou extrémité aval 10 des aubes. Afin de palier cet inconvénient, l'aube 6, représentée sur la Fig. 2, comprend d'autres conduites (non représentées) s'étendant à l'intérieur de l'aube entre une ouverture d'entrée 22 et une ouverture de sortie 24, 26. Les ouvertures d'entrée 22 des conduites sont disposées au voisinage de l'extrémité amont 8 de l'aube 6 de sorte à prélever un écoulement de l'écoulement principal E en amont de l'aube. Les ouvertures de sortie 24, 26 des conduites sont agencées pour injecter l'écoulement prélevé sur les parois latérales des aubes 6 au voisinage de l'extrémité amont 8 et/ou de l'extrémité aval 10 de l'aube 6. The vane profile 1 has an upstream end 8 and a downstream end 10 interconnected by side walls 12 licked by the main flow E. Whether for a front-director, a director or a turbine blade, a zone 14 vortex and / or reduced pressure is created in the vicinity of the downstream end 10, especially immediately downstream of the downstream end 10, which can cause vibrations in the hydraulic machine. The vane profile 1 comprises at least one duct 16 extending inside the profile between an inlet opening 18 and an outlet opening 20. The inlet opening 18 is disposed in the vicinity of the end Upstream 8 and opens for example into one of the side walls 12 of the vane profile 1. A portion El of the main flow E licking the side walls 12 is taken in the pipe 16 through the inlet opening 18 and is brought to the outlet opening 20. According to another embodiment, the pipe 16 takes the flow El outside the vane profile 1 and conveys this flow to the outlet opening 20. The outlet opening 20 opens into the downstream end 10. Thus, the withdrawn flow E1 of the main flow E flows in the pipe 16 and is injected into the zone 14 through the outlet opening 20. This has the effect of modify the properties of flow E in zone 14 and to prevent nsi the phenomena of vibration. In the case of a blade 6, there is also a problem of creating cavitations on the profile of the blades 6 of the wheel 2 in an area in the vicinity of the input edges or upstream end 8 and / or the output edges or downstream end 10 of the blades. In order to overcome this disadvantage, the blade 6, shown in FIG. 2, comprises other conduits (not shown) extending inside the blade between an inlet opening 22 and an outlet opening 24, 26. The inlet openings 22 of the pipes are arranged in the vicinity the upstream end 8 of the blade 6 so as to take a flow of the main flow E upstream of the blade. The outlet openings 24, 26 of the pipes are arranged to inject the flow taken from the side walls of the vanes 6 in the vicinity of the upstream end 8 and / or the downstream end 10 of the vane 6.

L'écoulement prélevé et injecté a pour effet de modifier localement l'écoulement principal E et d'éviter ainsi les phénomènes de formation de cavitation sur le profil les aubes. Certaines conduites comprennent donc une ouverture de sortie 24 débouchant dans une paroi latérale de l'aube 6 au voisinage de l'extrémité amont 8 afin d'éviter les phénomènes de formation de cavitation sur les aubes au voisinage de l'extrémité amont 8. D'autres conduites comprennent une ouverture de sortie 26 débouchant dans une paroi latérale de l'aube 6 au voisinage de l'extrémité aval 10 afin d'éviter les phénomènes de formation de cavitation sur les aubes au voisinage de l'extrémité amont 10. Selon divers modes de réalisation, les ouvertures d'entrée et de sortie peuvent être disposées en série le long de l'extrémité amont 8 et de l'extrémité aval 10 de l'aube 6 selon une direction qui peut être perpendiculaire à la direction de l'écoulement principal E, comme représenté par les ouvertures de sortie 24 de la Fig. 2. Les aubes 6 de la roue 2 sont disposées entre un plafond 28 et une ceinture 30. The flow taken and injected has the effect of locally modifying the main flow E and thus avoid the cavitation formation phenomena on the blades profile. Some pipes thus comprise an outlet opening 24 opening into a side wall of the blade 6 in the vicinity of the upstream end 8 in order to avoid cavitation formation phenomena on the blades in the vicinity of the upstream end 8. D Other conduits comprise an outlet opening 26 opening into a side wall of the blade 6 in the vicinity of the downstream end 10 so as to avoid the phenomena of cavitation formation on the blades in the vicinity of the upstream end 10. According to FIG. In various embodiments, the inlet and outlet openings may be arranged in series along the upstream end 8 and the downstream end 10 of the blade 6 in a direction that may be perpendicular to the direction of the main flow E, as represented by the outlet openings 24 of FIG. 2. The blades 6 of the wheel 2 are arranged between a ceiling 28 and a belt 30.

Selon un mode de réalisation, les phénomènes de cavitation sur les aubes peuvent également être empêchés par des ouvertures 31 pratiquées dans le plafond 28 au regard des aubes 6, comme représenté sur la Fig. 3. Ces ouvertures 31 communiquent avec les ouvertures de sortie 24 et 26 au moyen de canalisations non représentées. Dans ce mode de réalisation, un écoulement E2 est prélevé de l'écoulement principal E en amont des aubes 6 à partir d'une conduite (non représentée) alimentant la turbine Francis 2. L'écoulement prélevé E2 passant dans un espace annulaire 34 situé au-dessus du plafond 28 peut par exemple être amené au moyen de conduites non représentées. Cet écoulement E2 passe dans les ouvertures 31 puis est guidé vers les ouvertures de sortie 24, 26. En plus, des phénomènes de cavitation sur les aubes, il peut également se produire des phénomènes de formation de vortex dans l'espace 33 entre les aubes 6. Ces phénomènes peuvent être palliés au moyen de conduites, dont les orifices d'entrée et de sortie sont disposées entre les extrémités amont et avals des aubes et débouchent dans l'espace 33 entre les aubes. Selon un mode de réalisation, le problème de formation d'un vortex entre les aubes 6 est résolu au moyen d'orifices 32 pratiqués dans le plafond 28, comme représenté sur la Fig. 2. Dans ce mode de réalisation, l'écoulement E2 prélevé en amont des aubes 6 dans l'espace annulaire 34 passe dans les ouvertures 32 et alimente les espaces 33 entre les aubes 6, comme représenté sur la Fig. 3. Les ouvertures 32 sont réparties dans le plafond 28 en regard des espaces 33 séparant les aubes 6. Ainsi, l'écoulement prélevé E2 est injecté entre les aubes 6 et modifie les propriétés de l'écoulement E afin d'éviter les phénomènes de formation de vortex entre les aubes 6. En variante, au lieu ou en plus de passer par le plafond 28, l'écoulement prélevé E2 peut passer par la ceinture 30 au moyen d'ouvertures (non représentées) pratiquées dans celle-ci. On décrit à présent l'invention appliquée à une turbine Kaplan 35 en référence aux Figs. 4 et 5. La turbine Kaplan 35 comprend un moyeu 36 solidaire de pâles 38 et entraîné en rotation par un écoulement principal E. Dans une turbine Kaplan 35, une zone 40 de faible pression peut se créer au voisinage des pâles 38 en amont de celles-ci et autour du moyeu 36. Une telle zone 40 peut entraîner des phénomènes de cavitation sur le moyeu 36. Afin de pallier cet inconvénient, au moins une ouverture d'entrée 42 est formée dans le moyeu 36 en amont des pâles 38. L'ouverture 42 est en communication avec une conduite 44 disposée à l'intérieur du moyeu 36 et débouchant par une ouverture de sortie 46 dans la zone 40, comme représenté sur la Fig. 5. L'ouverture de sortie 46 est pratiquée dans la paroi du moyeu 36 et débouche dans la zone 40 en amont des pâles 38. Ainsi, un écoulement E3 est prélevé de l'écoulement principal E par l'ouverture d'entrée 42 et injecté dans la zone 40 par l'ouverture de sortie 46. Cette injection permet d'augmenter la pression dans la zone 40 et d'éviter les phénomènes de cavitation sur le moyeu 36. Selon un mode de réalisation, un carénage fixe 48 entoure le moyeu 36 en amont des pâles 38. Un espace annulaire 50 est prévu entre le moyeu 36 et le carénage 48. Le carénage 48 comprend une entrée amont (non représentée) disposée dans le passage de l'écoulement principal E en amont des pâles 38 et de l'ouverture d'entrée 42. L'écoulement prélevé E3 passe par l'entrée amont du carénage et s'écoule dans l'espace 50. L'espace 50 débouche sur une sortie 52 du carénage prévue en regard de l'ouverture d'entrée 42. Ainsi, le carénage 48 guide l'écoulement prélevé E3 jusqu'à l'ouverture d'entrée 42 pratiquée dans le moyeu 36. According to one embodiment, the phenomena of cavitation on the vanes can also be prevented by openings 31 made in the ceiling 28 facing the vanes 6, as shown in FIG. 3. These openings 31 communicate with the outlet openings 24 and 26 by means of pipes not shown. In this embodiment, a flow E2 is taken from the main flow E upstream of the vanes 6 from a duct (not shown) supplying the Francis 2 turbine. The withdrawn flow E2 passing through an annular space 34 located above the ceiling 28 may for example be brought by means of pipes not shown. This flow E2 passes into the openings 31 and is guided towards the outlet openings 24, 26. In addition, cavitation phenomena on the blades, it can also occur vortex formation phenomena in the space 33 between the blades 6. These phenomena can be overcome by means of pipes, the inlet and outlet ports are disposed between the upstream and downstream ends of the blades and open into the space 33 between the blades. According to one embodiment, the problem of forming a vortex between the vanes 6 is solved by means of orifices 32 made in the ceiling 28, as shown in FIG. 2. In this embodiment, the flow E2 taken upstream of the blades 6 in the annular space 34 passes through the openings 32 and feeds the spaces 33 between the blades 6, as shown in FIG. 3. The openings 32 are distributed in the ceiling 28 opposite the spaces 33 between the blades 6. Thus, the flow taken E2 is injected between the blades 6 and modifies the properties of the flow E to avoid the phenomena of In a variant, instead of or in addition to passing through the ceiling 28, the withdrawn flow E 2 can pass through the belt 30 by means of openings (not shown) formed therein. The invention is now described applied to a Kaplan turbine 35 with reference to FIGS. 4 and 5. The Kaplan turbine 35 comprises a hub 36 integral with blades 38 and driven in rotation by a main flow E. In a Kaplan turbine 35, a zone 40 of low pressure can be created in the vicinity of the blades 38 upstream of those and around the hub 36. Such a zone 40 may cause cavitation phenomena on the hub 36. In order to overcome this drawback, at least one inlet opening 42 is formed in the hub 36 upstream of the blades 38. opening 42 is in communication with a pipe 44 disposed inside the hub 36 and opening through an outlet opening 46 in the zone 40, as shown in FIG. 5. The outlet opening 46 is made in the wall of the hub 36 and opens into the zone 40 upstream of the blades 38. Thus, a flow E3 is taken from the main flow E through the inlet opening 42 and injected into the zone 40 through the outlet opening 46. This injection makes it possible to increase the pressure in the zone 40 and to avoid the phenomena of cavitation on the hub 36. According to one embodiment, a fixed fairing 48 surrounds the hub 36 upstream of the blades 38. An annular space 50 is provided between the hub 36 and the fairing 48. The fairing 48 comprises an upstream inlet (not shown) disposed in the passage of the main flow E upstream of the blades 38 and of the inlet opening 42. The withdrawn flow E3 passes through the upstream entrance of the fairing and flows into the space 50. The space 50 opens out on an outlet 52 of the fairing provided opposite the opening 42. Thus, the fairing 48 guides the flow removed E3 until at the inlet opening 42 formed in the hub 36.

Selon un mode de réalisation, le moyeu 36 comprend autant d'ouvertures d'entrée 42 et de conduites 44 correspondantes que de pâles 38. Selon un mode de réalisation, on prévoit, dans certains modes de fonctionnement de la turbine Kaplan 35, que les pâles 38 obturent les ouvertures de sortie 46 et empêchent le passage de l'écoulement prélevé E3, tandis que dans d'autres modes de fonctionnement les pâles ne sont pas disposées en regard des ouvertures de sortie 46 et laissent passer l'écoulement prélevé E3. Ce mode de réalisation permet de commander le passage de l'écoulement prélevé E3. En référence à la Fig. 6, on décrit à présent l'invention appliquée à une turbine Pelton 54. La turbine Pelton 54 comprend un collecteur 56 entraînant une roue 58 en rotation au moyen d'un écoulement principal E circulant dans le collecteur 56 et injecté vers la roue 58 par l'intermédiaire de zones d'injection 60. Le collecteur 56 entoure la roue 58 et les zones d'injection 60 saillent du collecteur 56 vers la roue 58 par l'intermédiaire de bifurcations 62, comme représenté Fig. 6 et de façon connue. Des zones 64 tourbillonnaires de pression réduite se créent au voisinage de chaque bifurcation 62 ce qui affecte les performances de la turbine Pelton. Afin de pallier cet inconvénient, le collecteur 56 comprend des moyens d'injection d'un écoulement E4, prélevé de l'écoulement principal E en amont des bifurcations 62, dans les zones 64 au voisinage des bifurcations 62. Les moyens d'injection comprennent par exemple une ou plusieurs conduites 66 (partiellement représentées) comprenant une ouverture d'entrée 68 débouchant dans le collecteur 56 en amont des bifurcations 62 et une ouverture de sortie 70 débouchant au voisinage des bifurcations 62, par exemple en amont de celles-ci. L'ouverture d'entrée 68 prélève l'écoulement E4 de l'écoulement principal E et la conduite 66 amène cet écoulement prélevé E4 à l'ouverture de sortie 70 où l'écoulement prélevé E4 est injecté dans les zones 64. L'écoulement E4 permet de modifier l'écoulement principal E dans les zones 64 pour homogénéiser celui-ci dans les zones d'injection 60. Selon un mode de réalisation applicable à tous les moyens d'injection décrit ci-dessus, les moyens d'injection comprennent une soupape 72 disposée dans le trajet de l'écoulement prélevé, comme représenté sur les Figs 2 et 5. La soupape 72 est mobile entre une position ouverte dans laquelle elle laisse passer l'écoulement prélevé et une position fermée dans laquelle elle empêche le passage de l'écoulement prélevé. La soupape 72 est par exemple disposée au voisinage de chaque ouverture d'entrée des moyens d'injection et permet de commander de façon manuelle ou automatique l'injection de l'écoulement prélevé. Dans le cas de la turbine Francis, la soupape 72 est prévue au voisinage de chaque ouverture 32 ménagée dans le plafond 28. Le mouvement de la soupape 72 est commandé par des moyens de commande (non représentés), mécaniques ou électriques de façon connue en soi. Ainsi, lors de régimes de fonctionnement de la machine hydraulique entraînant la formation de zones tourbillonnaires ou de pression réduite ou de cavitation, un automatisme ou un opérateur de la machine fait passer la ou les soupapes dans la position ouverte ce qui permet d'injecter l'écoulement prélevé dans lesdites zones et de prévenir la formation de ces zones, comme décrit ci-dessus. Il convient de noter que l'écoulement prélevé n'est pas modifié par rapport à l'écoulement principal E, c'est-à-dire que l'eau ne subit pas d'opération de modification de sa composition au cours de l'écoulement prélevé. According to one embodiment, the hub 36 comprises as many inlet openings 42 and corresponding pipes 44 as pale 38. According to one embodiment, it is provided in certain operating modes of the Kaplan turbine 35 that the blades 38 close the outlet openings 46 and prevent the passage of the withdrawn flow E3, while in other operating modes the blades are not arranged opposite the outlet openings 46 and pass the flow taken E3. This embodiment makes it possible to control the passage of the withdrawn flow E3. With reference to FIG. 6, the invention is now described applied to a Pelton turbine 54. The Pelton turbine 54 comprises a manifold 56 driving a wheel 58 in rotation by means of a main flow E flowing in the manifold 56 and injected towards the wheel 58 by The collector 56 surrounds the wheel 58 and the injection zones 60 project from the collector 56 towards the wheel 58 via bifurcations 62, as shown in FIG. 6 and in a known manner. Vortex zones 64 of reduced pressure are created in the vicinity of each bifurcation 62 which affects the performance of the Pelton turbine. In order to overcome this drawback, the collector 56 comprises means for injecting a flow E4, taken from the main flow E upstream of the bifurcations 62, into the zones 64 in the vicinity of the bifurcations 62. The injection means comprise for example one or more conduits 66 (partially shown) comprising an inlet opening 68 opening into the collector 56 upstream of the bifurcations 62 and an outlet opening 70 opening in the vicinity of the bifurcations 62, for example upstream thereof. The inlet opening 68 takes the flow E4 from the main flow E and the line 66 brings this withdrawn flow E4 to the outlet opening 70 where the withdrawn flow E4 is injected into the zones 64. The flow E4 makes it possible to modify the main flow E in the zones 64 to homogenize it in the injection zones 60. According to one embodiment applicable to all the injection means described above, the injection means comprise a valve 72 disposed in the path of the withdrawn flow, as shown in Figs 2 and 5. The valve 72 is movable between an open position in which it passes the withdrawn flow and a closed position in which it prevents the passage of the flow taken. The valve 72 is for example disposed in the vicinity of each inlet opening of the injection means and allows to control manually or automatically injection of the withdrawn flow. In the case of the Francis turbine, the valve 72 is provided in the vicinity of each opening 32 formed in the ceiling 28. The movement of the valve 72 is controlled by control means (not shown), mechanical or electrical in known manner. itself. Thus, during operating conditions of the hydraulic machine causing the formation of swirling zones or reduced pressure or cavitation, an operator or operator of the machine puts the valve or valves in the open position which allows to inject the flow taken from said zones and to prevent the formation of these zones, as described above. It should be noted that the flow taken is not modified with respect to the main flow E, that is to say that the water does not undergo a modification operation of its composition during the withdrawn flow.

Claims

1.- Hydraulic machine Pelton type traversed by a main flow (E) of water, comprising at least one collector (56) of a Pelton turbine (54), in the vicinity of which forms at least one swirl zone or a zone reduced pressure or cavitation zone (64), characterized in that it comprises means for injecting a withdrawn flow (E4) from said main flow, unmodified with respect to the main flow (E), into said vortex or reduced pressure or cavitation zone (64) so as to locally modify the main flow (E) or increase the pressure in this zone (64).

2.- hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the injection means comprise at least one pipe (66) comprising an inlet taking a flow (E4) of the main flow (E) upstream of the organ and an outlet opening into the vortex zone or reduced pressure or cavitation zone (64).

3. A hydraulic machine according to claim 2, characterized in that the injection means comprises a valve (72) disposed in the path of the withdrawn flow (E4), said valve (72) being movable between an open position in it allows the withdrawn flow (E4) to pass from the main flow (E) and a closed position in which it prevents passage of the withdrawn flow (E4).

4. A hydraulic machine according to claim 3, characterized in that the movement of the valve (72) is controlled by control means.

5. A hydraulic machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the zone (64) vortex or reduced pressure is formed in the vicinity of the bifurcations (62) of the manifold (56), the injection means being arranged to withdraw the withdrawn flow (E4) from the main flow (E) upstream of said bifurcations (62) and to inject the withdrawn flow (E4) in the vicinity of said bifurcations (62).