FR3007471A1

FR3007471A1 - Machine hydraulique, dispositif auto-ajustable et installation de conversion d'energie hydraulique

Info

Publication number: FR3007471A1
Application number: FR1355933A
Authority: FR
Inventors: Fabrice Loiseau
Original assignee: Alstom Renewable Technologies Wind BV
Current assignee: GE Renewable Technologies Wind BV
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-12-26
Also published as: WO2014202485A1

Abstract

La présente invention concerne une machine hydraulique, notamment une turbine du type Bulbe, Kaplan ou hélice, cette machine hydraulique comprenant : un moyeu mobile en rotation autour d'un axe central, des pales (20) supportées par le moyeu, et un anneau de décharge (30) situé autour des pales (20) et du moyeu. Cette machine hydraulique est caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins une pièce d'usure (40) positionnée à une interface (60) définie entre au moins une des pales (20) et le moyeu ou l'anneau de décharge (30) en formant un jeu fonctionnel (50) au niveau de cette interface (60), les dimensions de cette pièce d'usure (40) étant supérieures au jeu fonctionnel (50) de sorte que la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire par friction, le jeu fonctionnel (50) étant auto-ajustable. L'invention concerne également un dispositif auto-ajustable destiné à équiper une telle machine hydraulique. L'invention concerne également une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, comprenant au moins une telle machine hydraulique.

Description

MACHINE HYDRAULIQUE, DISPOSITIF AUTO-AJUSTABLE ET INSTALLATION DE CONVERSION D'ENERGIE HYDRAULIQUE La présente invention concerne une machine hydraulique, en particulier une turbine du type Bulbe, Kaplan, Deriaz ou hélice. L'invention concerne également un dispositif auto-ajustable destiné à équiper cette machine hydraulique. L'invention concerne également une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, comprenant au moins une telle machine hydraulique. Dans le domaine des installations de conversion d'énergie hydraulique, notamment pour produire de l'énergie électrique à partir d'une chute d'eau, il est connu d'utiliser une turbine dont les pales sont disposées sur le trajet d'écoulement de l'eau pour entraîner en rotation un appareil, tel qu'un alternateur. Une telle turbine peut être du type hélice comportant des pales fixes par rapport au moyeu ou, de préférence, du type Bulbe ou Kaplan comportant des pales à orientation variable par rapport au moyeu afin d'adapter le rendement énergétique de l'installation par rapport à l'écoulement d'eau qui la traverse. Les turbines du type Bulbe présentent généralement un axe de rotation horizontal, tandis que les turbines du type Kaplan présentent généralement un axe de rotation vertical. Lorsque le débit d'eau dans l'installation atteint des valeurs relativement importantes, il se développe des phénomènes de cavitation engendrés par des accélérations locales du fluide et par des dépressions localisées en aval d'interstices ou d'irrégularités de surface dans l'écoulement d'eau. Ces phénomènes de cavitation tendent, d'une part, à diminuer le rendement et la puissance d'exploitation de la turbine et, d'autre part, à détériorer le profil hydraulique des pales de la turbine par érosion, ce qui n'est pas satisfaisant. Le brevet US-B-6 533 536 décrit une installation de conversion d'énergie hydraulique, comprenant une turbine du type Kaplan. La turbine comprend un moyeu et des pales orientables suivant un axe de pale, dont les côtés intérieurs sont pourvus de joints d'étanchéité. Lorsque les pales pivotent par rapport au moyeu et donc par rapport à l'axe de pale, un jeu fonctionnel est prévu afin d'éviter un contact entre ces pièces, à savoir entre les pales et le moyeu tout comme entre les pales et l'anneau de décharge. Ce jeu fonctionnel présente certains inconvénients d'un point de vue des performances hydrauliques, ainsi que du débit de fuite de part et d'autre des surfaces de l'aubage modifiant localement la qualité de l'écoulement en aval de ce jeu et pouvant engendrer localement des phénomènes de cavitation nuisant au bon comportement de la turbine Le but de la présente invention est de proposer une machine hydraulique améliorée. A cet effet, l'invention a pour objet une machine hydraulique, notamment une turbine du type Bulbe, Kaplan, Deriaz ou hélice, cette machine hydraulique comprenant un moyeu mobile en rotation autour d'un axe central, des pales supportées par le moyeu et un anneau de décharge situé autour des pales et du moyeu. Cette machine hydraulique est caractérisée en ce qu'elle comprend également au moins une pièce d'usure positionnée à une interface définie entre au moins une des pales et le moyeu ou l'anneau de décharge en formant un jeu fonctionnel au niveau de cette interface, les dimensions de cette pièce d'usure étant supérieures au jeu fonctionnel de sorte que la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire par friction, le jeu fonctionnel étant autoajustable. L'invention a également pour objet un dispositif auto-ajustable, destiné à équiper une machine hydraulique telle que mentionnée ci-dessus. Le dispositif auto-ajustable comprend une pièce d'usure adaptée pour être positionnée à l'interface définie entre au moins une des pales et le moyeu ou l'anneau de décharge et, d'autre part, les dimensions de cette pièce d'usure étant supérieures au jeu fonctionnel de sorte que la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire par friction, le jeu fonctionnel étant auto-ajustable. Ainsi, l'invention permet de réduire la taille des jeux fonctionnels, les phénomènes de cavitation, les débits de fuite et pertes de charge dans les espaces délimités à l'interface entre les bords des pales et l'anneau de décharge du côté externe ou le moyeu du côté interne, en réduisant le jeu fonctionnel dans ces espaces. La pièce d'usure n'est pas un organe d'étanchéité, qui viserait à supprimer le jeu et devrait être changé lorsque son usure fait apparaître ce jeu. Au contraire, la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire en vue d'optimiser le jeu fonctionnel, qui est auto-ajustable lorsque la machine hydraulique est en service. Le coût est réduit en comparaison avec un usinage de précision des pales, du moyeu et/ou de l'anneau de décharge. La pièce d'usure peut être disposée sur un bord de la pale, à savoir sur son côté externe ou interne, ou à la surface de l'anneau de décharge ou du moyeu, en regard de cette pale. L'invention permet également de réduire les séquences de fabrication et d'assemblage en adoptant de tolérances de fabrication plus souples au niveau de la pale. Le dispositif auto-ajustable formé par la pièce d'usure peut être remplacé aisément après un certain nombre d'heures d'opération de la turbine. En effet, ce dispositif n'impose pas d'avoir à sortir la turbine du puits turbine et n'impose pas d'avoir à réparer directement les pales dans le puits turbine.

L'invention est également avantageuse en termes d'adaptabilité de la pale à son environnement réel après montage.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément ou en combinaison : - Une pièce d'usure est positionnée à chaque interface définie entre l'une des pales et le moyeu. - La pièce d'usure est montée sur le bord radial interne de la pale. - La pièce d'usure est montée sur le moyeu. - Une pièce d'usure est positionnée à chaque interface définie entre l'une des pales et l'anneau de décharge. - La pièce d'usure est montée sur le bord radial externe de la pale. - La pièce d'usure est montée sur l'anneau de décharge. - Chaque interface définie, d'une part, entre l'une des pales et le moyeu et, d'autre part, entre l'une des pales et l'anneau de décharge, comporte au moins une pièce d'usure. - La pièce d'usure est une plaque allongée suivant deux premières directions et amincie suivant une autre direction orthogonale aux deux premières directions. - La pièce d'usure est fabriquée dans un matériau résistant à la corrosion, en métal, par exemple en bronze, ou en matière plastique, par exemple en polymère thermoplastique incluant ou non des charges et/ou renforts. - La pièce d'usure s'étend globalement suivant une direction radiale à l'axe central, jusqu'à l'interface entre la pale et l'anneau de décharge. - La pièce d'usure s'étend globalement suivant une direction parallèle à l'axe central, à l'interface entre la pale et le moyeu ou l'anneau de décharge. L'invention a également pour objet une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une machine hydraulique telle que mentionnée ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une machine hydraulique conforme à l'invention, comprenant un moyeu, des pales et un anneau de décharge ; la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il à la figure 1, montrant la pale munie d'une pièce d'usure à l'interface avec l'anneau de décharge ; les figures 3 à 6 sont des vues analogues à la figure 2, montrant des première, deuxième, troisième et quatrième variantes de réalisation de l'invention ; les figures 7 et 8 sont des coupes partielles, analogues au détail VII à la figure 1 mais à plus grande échelle, montrant des cinquième et sixième variantes de réalisation de l'invention, avec l'anneau de décharge muni d'une pièce d'usure à l'interface avec la pale ; la figure 9 est une coupe partielle analogue à la figure 8, à plus grande échelle, montrant une septième variante de réalisation de l'invention, avec le moyeu muni de deux pièces d'usure à l'interface avec la pale ; la figure 10 est une vue en élévation selon la flèche X à la figure 9, l'anneau de décharge n'étant pas représenté pour la clarté du dessin ; et les figures 11 et 12, analogues respectivement aux figures 9 et 10, montrent une huitième variante de réalisation de l'invention. Sur la figure 1 est représentée une machine hydraulique 1 conforme à l'invention, en l'espèce une turbine du type Kaplan. La machine hydraulique 1 est adaptée pour équiper une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, représentée partiellement dans un but de simplification. En alternative, la machine hydraulique 1 peut être une turbine du type Bulbe ou hélice, une pompe de basse chute du type Deriaz, ou tout autre machine hydraulique adaptée à la présente application. Comme montré à la figure 1, la turbine 1 comprend une roue 2 mobile en rotation autour d'un axe central vertical X1 par rapport à un bloc support 3, représenté schématiquement dans un but de simplification. La roue 2 comprend un moyeu 10 et, dans l'exemple de la figure 1, quatre pales 20 supportées par le moyeu 10. La roue 2 est disposée dans un circuit d'écoulement d'eau 4, avec un distributeur amont 5 à partir duquel circulent des flux amonts F5 et un côté aval 6 traversé par des flux avals F6. Ces flux F5 et F6 sont représentés schématiquement par des flèches sur les côtés amont 5 et aval 6, qui sont définis par rapport à la position des pales 20. Le moyeu 10 s'étend globalement suivant l'axe X1, tandis que les pales 20 s'étendent chacune globalement suivant un axe de pale X20 perpendiculaire à l'axe X1 ou incliné par rapport à l'axe X1, depuis une partie dite intérieure ou proximale 22 proche du moyeu 10 jusqu'à une partie dite extérieure ou distale 24 opposée au moyeu 10. Le moyeu 10 comprend une partie 12 de forme bombée, tandis que les pales 20 comprennent chacune une bride 21 montée sur cette partie 12. Les pales 20 sont orientables par rapport à la partie 12 du moyeu 10, en pivotant autour de leurs axes X20 au niveau de la bride 21. Les moyens d'entraînement en rotation des pales 20 autour des axes X20 ne sont pas représentés dans un but de simplification.

La turbine 1 comprend également un anneau de décharge 30 entourant en partie l'axe central X1 et la roue 2. L'anneau 30 présente globalement une forme de révolution centrée sur l'axe X1. L'anneau 30 comporte une paroi interne 32 de forme de révolution suivant l'axe X1 de rotation de la roue 2 : par exemple cylindrique, sphérique ou tronconique et divergente vers le bas, centrée sur l'axe X1, entourant la partie 12 du moyeu 10 et les pales 20 radialement à l'axe X1, en particulier au niveau de l'extrémité distale 24 des pales 20. Autrement dit, une interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30 est définie au niveau de cette extrémité distale 24. De même, une interface 70 entre la pale 20 et le moyeu 10 est définie au niveau de l'extrémité proximale 22.

Comme montré à la figure 2, la turbine 1 comprend également une pièce d'usure 40 positionnée à l'extrémité distale 24 de la pale 20, du côté de pression du flux amont F5 sur la pale 20, à l'interface 60 entre cette pale 20 et l'anneau de décharge 30. En alternative, la pièce d'usure 40 peut être positionnée sur la face en dépression de la pale 20. La pièce d'usure 40 est fixée via des moyens de fixation amovibles, par exemple des vis 48, dans un logement 26 ménagé à l'extrémité distale 24 de la pale 20. La pièce d'usure 40 est fixée directement à la pale 20, sans utiliser d'organes additionnels autres que les moyens 48, ce qui réduit le temps et le coût d'implantation sur la pale. L'accès au logement 26 et à la pièce d'usure 40 du côté de pression de la pale 20 facilite cette implantation.

La pièce d'usure 40 est fabriquée dans un matériau résistant à la corrosion, de préférence en métal ou en matière plastique, par exemple en bronze ou en polymère thermoplastique. Plus précisément, la matière plastique peut comporter un unique polymère ou un mélange de polymères, incluant ou non des charges et/ou des renforts. A titre d'exemple non limitatif, le ou les polymères thermoplastiques peuvent être choisis parmi les suivants : polyéthylène (PE), polyéthylène haute densité (PEHD), polyuréthane (PU), polytétrafluoroéthylène (PTFE), polychlorure de vinyle (PVC), polyétheréthercétone (PEEK), etc... Dans le plan de coupe de la figure 2, la pièce d'usure 40 s'étend globalement suivant la direction définie par l'axe X20, c'est-à-dire globalement suivant une direction radiale à l'axe X1. En comparaison, la pièce d'usure 40 est amincie suivant une direction orthoradiale à l'axe X1. En outre, la pièce d'usure 40 s'étend globalement suivant une direction parallèle à l'axe X1, sur le bord de la pale 20, dans le plan de coupe de la figure 1, sur laquelle la pièce d'usure 40 n'est pas représentée dans un but de simplification. En d'autres termes, la pièce d'usure 40 est conformée comme une plaque, allongée suivant deux premières directions et amincie suivant une autre direction orthogonale aux deux premières directions.

Bien que la figure 2 montre une seule pale 20 et une seule pièce d'usure 40, la turbine 1 peut avantageusement comprendre une pièce d'usure 40 positionnée à chaque interface 60 définie entre l'une des pales 20 et l'anneau de décharge 30. Lorsque la turbine 1 est en service, la pièce d'usure 40 est soumise à une usure volontaire par friction contre la paroi 32 de l'anneau de décharge 30, afin de former un jeu fonctionnel 50 auto-ajustable à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30. Dans le cadre de l'invention, l'expression « pièce d'usure 40 » signifie que cette pièce subit une usure par arrachement de matière et/ou par déformation plastique sous l'effet de la friction. Les matériaux constitutifs de la pièce d'usure 40 peuvent être choisis en fonction des paramètres d'usure souhaités. La pièce d'usure 40 présente une surface de friction 42 faisant face à la paroi 32 de l'anneau de décharge 30. Le jeu fonctionnel 50 est défini entre la paroi 32 et la surface de friction 42, suivant une direction parallèle à l'axe X20 de la pale 20. Lorsque la pièce d'usure 40 est positionnée sur la pale 20 avant mise en service de la turbine 1, les dimensions de cette pièce d'usure 40 sont légèrement supérieures au jeu fonctionnel visé à l'interface 60, tout en étant compatibles avec son implantation sur la pale 20. La surface de friction 42 frotte contre la paroi 32 durant les premières rotations de la roue 2 autour de l'axe X1 et la pièce d'usure 40 s'use progressivement. Le jeu fonctionnel 50 est donc ajusté automatiquement jusqu'à atteindre une valeur satisfaisante d'un point de vue hydraulique et qui est significativement inférieure aux valeurs usuellement adoptées pour une telle turbine 1, et ce principalement pour des considérations mécaniques. Grâce à l'invention, l'optimisation du jeu fonctionnel 50 présente plusieurs avantages. D'un point de vue hydraulique, l'invention permet de réduire sensiblement les débits de fuites, les pertes de charge et les différents phénomènes de cavitation survenant à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30, telle que la cavitation marginale engendrée par un différentiel de pression entre la face en pression et la face en dépression de chacune des pales 20 de la turbine 1. Cela entraîne une réduction du risque d'érosion dû à la cavitation sur le profil de la pale 20 elle-même et sur l'anneau de décharge 30. La turbine 1 peut fonctionner à des débits de flux F5 et F6 importants, sans nécessiter de positionner des lèvres anti-cavitation, volets ou tout autres moyens de mise en oeuvre complexe sur le diamètre extérieur de la roue 2. A titre d'exemple, de tels moyens ont classiquement la fonction de réduire le débit de fuite à travers le jeu 50 entre la face en pression et la face en dépression de chacune des pales 20 de la turbine 1.

Du point de vue du procédé de fabrication et d'assemblage de la turbine 1, en particulier le moyeu 10, les pales 20 et le mécanisme interne non représenté du moyeu 10 permettant d'ajuster l'angle de chacune des pales 20, il n'est pas nécessaire d'usiner le bord extérieur de la pale 20 directement selon le jeu fonctionnel requis classiquement à l'interface 60 entre cette pale 20 et l'anneau de décharge 30. A titre d'exemple, le jeu usiné à l'interface 60 peut être de l'ordre de 5 millimètres ou plus, entre l'extrémité 24 de la pale 20 et la paroi 32 de l'anneau de décharge 30, au lieu de 3 millimètres requis sans l'invention dépendamment du comportement mécanique du profil de la pale 20 et de ses dimensions suivant le type de fonctionnement de la turbine 1. L'usinage d'une pale 20 et plus particulièrement au niveau de l'interface 60 peut donc être réalisé avec des tolérances de fabrication plus souples. De ce fait, on peut également réduire les séquences d'usinage de la roue 2 assemblée en atelier pour par exemple ne plus à avoir à usiner de manière uniforme l'extrémité 24 des pales 20, ce qui permet de réduire également le coût global de fabrication et d'assemblage de la roue 2 en atelier.

Sur les figures 3 à 12 sont représentées des variantes de réalisation de l'invention. Dans un but de simplification, les éléments constitutifs de la turbine 1 comportent les mêmes références numériques que dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, décrit plus haut, tandis que seules les différences structurelles et/ou fonctionnelles sont détaillées ci-après.

Sur la figure 3, la pièce d'usure 40 comprend une partie 44 qui s'étend globalement suivant la direction définie par l'axe X20, c'est-à-dire radialement à l'axe X1, ainsi qu'une partie 46 qui s'étend depuis la partie 44 globalement suivant une direction orthoradiale à l'axe X1 à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30. Les parties 44 et 46 définissant une section en L de la pièce d'usure 40, dans le plan de coupe radial à l'axe X1. La partie 44 est plus allongée que la partie 46. La surface de friction 42 est formée sur la partie 44 et est plus étendue que dans le mode de réalisation de la figure 2. Sur la figure 4, la pièce d'usure 40 s'étend globalement suivant une direction parallèle à l'axe X1, à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30. La pièce d'usure 40 présente une section quadrilatérale dans le plan de coupe radial à l'axe X1. La surface 42 présente une étendue analogue à celle de la figure 3. Sur la figure 5, l'extrémité 24 de la pale 20 comprend une partie 25 qui s'étend suivant une direction orthoradiale à l'axe X1. Le logement 26 s'étend dans cette partie 25 et débouche face à la paroi 32. La pièce d'usure 40 présente une section rectangulaire dans le plan de coupe radial à l'axe X1. La surface de friction 42 est plus étendue que dans les modes de réalisation des figures 3 et 4.

Sur la figure 6, l'extrémité 24 de la pale 20 comprend une partie 25 qui s'étend suivant une direction orthoradiale à l'axe X1. Le logement 26 s'étend dans cette partie 25 et débouche face à la paroi 32 et à l'opposé de cette partie 25. La pièce d'usure 40 comprend une partie 44 qui s'étend globalement suivant la direction définie par l'axe X20, c'est-à-dire radialement à l'axe X1, du côté opposé à la partie 26. La pièce d'usure 40 comprend également une partie 46, qui s'étend depuis la partie 44 globalement suivant une direction orthoradiale à l'axe X1, à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30. Les parties 44 et 46 définissant une section en L de la pièce d'usure 40, dans le plan de coupe radial à l'axe X1. La partie 46 est plus allongée que la partie 44. La surface de friction 42 est formée sur la partie 46 et est plus étendue que dans le mode de réalisation de la figure 5. Sur les figures 7 et 8, la pièce d'usure 40 est fixée dans un logement 34 aménagé à cet effet dans l'anneau de décharge 30, à l'interface 60 entre la pale 20 et l'anneau de décharge 30. Le logement 34 débouche face à la pale 20 au niveau de la paroi 32. La surface de friction 42 est orientée face à la pale 20. Plusieurs pièces d'usure 40 sont réparties de manière continue sur le pourtour de l'anneau de décharge 30, tout autour de l'axe X1. En alternative, la pièce d'usure 40 est une pièce de révolution autour de l'axe X1. La pièce d'usure 40 est implantée en vis-à-vis de l'extrémité 24 de la pale 20, qui peut être mobile suivant l'axe de rotation X20. A titre d'exemple sur la figure 7, la pièce d'usure 40 s'étend globalement suivant une direction parallèle à l'axe X1 dans le plan de section radial à l'axe X1. Sur la figure 8, l'extrémité 24 de la pale 20, la paroi 32 et la cavité 34 de l'anneau de décharge 30, ainsi que la pièce d'usure 40 et la surface de friction 42 présentent un profil courbe dans le plan de coupe radial à l'axe X1. La paroi 32 et la cavité 34 sont concaves, la cavité étant définie à l'opposé du moyeu 10. Classiquement, du côté moyeu 10, la partie de révolution entre la pale 20 et le moyeu 10 est limitée à la partie sphérique du moyeu 10, reproduisant une courbe de révolution du type arc de cercle ayant pour centre un point situé sur l'axe de rotation X1 de la roue 2. Cette partie de révolution peut être avantageusement augmentée en définissant une courbe de révolution définie suivant l'axe de rotation X20 de chacune des pales 20. Cette courbe de révolution peut être un cercle ou toute autre courbe. Elle permet ainsi de réduire le jeu dit de détalonnage existant entre chacune des pales 20 et le moyeu 10 à un jeu fonctionnel. Dans le cadre de l'invention, une ou plusieurs pièces d'usure peuvent donc être positionnées à l'interface entre la pale 20 et le moyeu 10, permettant ainsi de réduire le jeu fonctionnel au minimum.

Sur les figures 9 et 10, deux pièces d'usure 40a et 40b sont positionnées à l'interface 70 entre la pale 20 et le moyeu 10. Plus précisément, une pièce d'usure 40a est disposée du côté amont 5 de la roue 2, tandis qu'une pièce d'usure 40b est disposée du côté aval 6 de la roue 2. Les pièces d'usure 40a et 40b s'étendent globalement suivant une direction orthogonale à l'axe de rotation X20 de la pale 20, en étant légèrement inclinées par rapport à cet axe X1, dans le plan de coupe radial à l'axe X1. Au niveau de chaque pièce d'usure 40a et 40b, le jeu fonctionnel 50 à l'interface 70 est ajusté lorsque la pale 20 est orientée autour de l'axe X20 par rapport au moyeu 10, progressivement et automatiquement au cours de chacune de ces manoeuvres.

En pratique, le moyeu 10 comprend un nombre de facettes 12 égal au nombre de pales 20. Une paire de pièces d'usure 40a et 40b est de préférence disposée sur chaque de ces facettes 12, à l'interface 70 entre chaque pale 20 et le moyeu 10, de part et d'autre de la bride 21. En alternative, chaque facette 12 peut comporter une unique pièce d'usure 40a ou 40b.

En variante non représentée, les pièces d'usure 40a et 40b peuvent être disposées sur la pale 20, à l'interface 70 entre cette pale 20 et le moyeu 10. Sur les figures 11 et 12 est représentée une variante analogue à celle des figures 9 et 10, excepté que la roue 2 comporte des pales 20 détalonnant, avec un jeu dû au détalonnage des pales 20. Deux pièces d'usure 40a et 40b sont positionnées à l'interface 70 entre la pale 20 et le moyeu 10, au niveau de la partie sphérique 12 du moyeu 10, où le jeu 50 est uniquement fonctionnel. En alternative, les pièces d'usure 40a et/ou 40b peuvent être implantées sur la partie de pale 20 amont et aval, et donc pas uniquement en vis-à-vis de la partie de révolution commune entre la pale 20 et le moyeu 10. L'invention sera alors efficace lorsque la pale 20 est pleinement ouverte, à savoir lorsque le jeu lié au détalonnage est réduit au jeu fonctionnel 50. Par ailleurs, la turbine 1 peut être conformée différemment des figures 1 à 12 sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, la roue 2, l'anneau de décharge 30 et les pièces d'usure 40, 40a et 40b peuvent présenter toutes configurations adaptées à la présente application.

En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles. Ainsi, la machine hydraulique 1 et l'installation de conversion d'énergie peuvent être adaptées en termes de coût, de fonctionnalités et de performances.

Claims

REVENDICATIONS1. Machine hydraulique (1), notamment une turbine du type Bulbe, Kaplan, Deriaz ou hélice, cette machine hydraulique (1) comprenant : un moyeu (10) mobile en rotation autour d'un axe central (X1), des pales (20) supportées par le moyeu (10), et un anneau de décharge (30) situé autour des pales (20) et du moyeu (10), caractérisée en ce que cette machine hydraulique (1) comprend également au moins une pièce d'usure (40 ; 40a, 40b) positionnée à une interface (60 ; 70) définie entre au moins une des pales (20) et le moyeu (10) ou l'anneau de décharge (30) en formant un jeu fonctionnel (50) au niveau de cette interface (60 ; 70), les dimensions de cette pièce d'usure (40 ; 40a; 40b) étant supérieures au jeu fonctionnel (50) de sorte que la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire par friction, le jeu fonctionnel (50) étant auto-ajustable.
2. Machine hydraulique (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une pièce d'usure (40a ; 40b) est positionnée à chaque interface (70) définie entre l'une des pales (20) et le moyeu (10).
3. Machine hydraulique (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40a ; 40b) est montée sur le bord radial interne de la pale (20).
4. Machine hydraulique (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40a ; 40b) est montée sur le moyeu (10).
5. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une pièce d'usure (40) est positionnée à chaque interface (60) définie entre l'une des pales (20) et l'anneau de décharge (30).
6. Machine hydraulique (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40) est montée sur le bord radial externe de la pale (20).
7. Machine hydraulique (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40) est montée sur l'anneau de décharge (30).
8. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque interface (60 ; 70) définie, d'une part, entre l'une despales (20) et le moyeu (10) et, d'autre part, entre l'une des pales (20) et l'anneau de décharge (30), comporte au moins une pièce d'usure (40 ; 40a, 40b).
9. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40; 40a, 40b) est une plaque allongée suivant deux premières directions et amincie suivant une autre direction orthogonale aux deux premières directions.
10. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40; 40a, 40b) est fabriquée dans un matériau résistant à la corrosion, en métal, par exemple en bronze, ou en matière plastique, par exemple en polymère thermoplastique incluant ou non des charges et/ou renforts.
11. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40) s'étend globalement suivant une direction radiale à l'axe central (X1), jusqu'à l'interface (60) entre la pale (20) et l'anneau de décharge (30).
12. Machine hydraulique (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la pièce d'usure (40) s'étend globalement suivant une direction parallèle à l'axe central (X1), à l'interface (60 ; 70) entre la pale (20) et le moyeu (10) ou l'anneau de décharge (30).
13. Dispositif auto-ajustable destiné à équiper une machine hydraulique (1) selon l'une des revendications 1 à 12, le dispositif auto-ajustable comprenant une pièce d'usure (40 ; 40a; 40b) adaptée pour être positionnée à une interface (60 ; 70) définie entre au moins une des pales (20) et le moyeu (10) ou l'anneau de décharge (30) en formant un jeu fonctionnel au niveau de cette interface (60 ; 70), les dimensions de cette pièce d'usure (40 ; 40a; 40b) étant supérieures au jeu fonctionnel (50) de sorte que la pièce d'usure est soumise à une usure volontaire par friction, le jeu fonctionnel (50) étant auto-ajustable.
14. Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une machine hydraulique (1) selon l'une des revendications 1 à 12.