FR3016134A1

FR3016134A1 - Procede de fabrication d'une roue de type francis pour machine hydraulique et roue fabriquee par un tel procede

Info

Publication number: FR3016134A1
Application number: FR1450121A
Authority: FR
Inventors: Georges Rossi; Guillaume Rudelle; Eric Barthelet; Stephane Meyniel; Louis Mathieu
Original assignee: Alstom Renewable Technologies Wind BV
Current assignee: GE Renewable Technologies SAS
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2015-07-10
Anticipated expiration: 2034-01-08
Also published as: JP2015129515A; BR102015000100A2; RU2014152255A; KR20150083035A; CN104763574A; US20150192101A1; IN2015DE00053A; CA2876777A1; FR3016134B1; RU2014152255A3; EP2894327A1

Abstract

Ce procédé concerne la fabrication d'une roue (1) de type Francis pour machine hydraulique qui comporte : - une ceinture (6) incluant au moins deux éléments définissant en partie la ceinture (6), - un plafond (4) incluant au moins deux éléments définissant en partie le plafond (4), et - une pluralité d'aubes (2) s'étendant entre le plafond et la ceinture, les aubes (2) étant engagées chacune entre deux éléments de la ceinture (6) et entre deux éléments du plafond (4), Le procédé comprend des étapes qui sont successives et dans lesquelles : - a) les aubes (2), les éléments de la ceinture (6) et les éléments du plafond (4) sont fabriqués séparément, puis b) tous les éléments de la ceinture (6) sont soudés avec les aubes (2) en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons, puis c) tous les éléments du plafond (4) sont soudés avec les aubes (2) en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE ROUE DE TYPE FRANCIS POUR MACHINE HYDRAULIQUE ET ROUE FABRIQUEE PAR UN TEL PROCEDE La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une roue de type Francis pour machine hydraulique, ainsi qu'une roue fabriquée par un tel procédé. 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. L'invention concerne en particulier une roue de type Francis pour machine hydraulique destinée à être traversée par un écoulement forcé d'eau. Un tel écoulement a pour effet d'entraîner la roue en rotation, lorsque la machine est une turbine. Un tel écoulement résulte de cette rotation, lorsque la machine est en mode pompe. Dans le cadre d'une machine hydraulique, il est connu d'utiliser des roues de type Francis disposant d'une ceinture, d'un plafond ainsi que d'aubes s'étendant entre la ceinture et le plafond. Une roue peut être monobloc, le plus souvent moulée ou mécano-soudée. Une telle roue étant de dimensions globales imposantes, sa réalisation a un coût non négligeable. Par ailleurs, la fabrication d'une telle roue, d'une part, nécessite un savoir-faire de plus en plus rare, et d'autre part, pose des problèmes d'hygiène et de sécurité du fait de la nécessité de se rendre dans les canaux hydrauliques de la roue pour notamment l'opération de soudage et de meulage. FR-A-2 935 761 divulgue un procédé de fabrication d'une roue pour turbine Francis dont le plafond et la ceinture sont formés par plusieurs éléments disposés entre deux aubes consécutives. Les aubes sont ainsi intercalées entre deux éléments de plafond et de ceinture consécutifs, et les bords des aubes affleurent la surface extérieure des éléments du plafond et de la ceinture. Ainsi, un procédé de soudage par faisceau d'électrons peut être mis en oeuvre afin d'assembler les aubes avec les éléments du plafond et de la ceinture. D'autres procédés de soudage peuvent être utilisés en combinaison avec le soudage par faisceau d'électron.

Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication amélioré, permettant de garantir un niveau de qualité satisfaisant pour la roue et dont la fabrication est aisément industrialisable. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une roue de type Francis pour machine hydraulique, comportant : - une ceinture à symétrie de révolution autour d'un axe central de la roue, la ceinture incluant au moins deux éléments définissant en partie la ceinture, - un plafond à symétrie de révolution autour de l'axe central, le plafond incluant au moins deux éléments définissant en partie le plafond, et - une pluralité d'aubes s'étendant entre le plafond et la ceinture, les aubes étant engagées chacune entre deux éléments de la ceinture et entre deux éléments du plafond. Le procédé comprend des étapes qui sont successives et dans lesquelles : - a) les aubes, les éléments de la ceinture et les éléments du plafond sont fabriqués séparément, puis - b) tous les éléments de la ceinture sont soudés avec les aubes en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons, puis - c) tous les éléments du plafond sont soudés avec les aubes en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons. Grâce au procédé de fabrication de la roue selon l'invention, les problèmes liés à la fois à la qualité, au délai et au coût de réalisation sont améliorés.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de la roue conforme à l'invention, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement admissibles : - Les aubes affleurent les surfaces extérieures de la ceinture et du plafond. - Lors de l'étape b) et/ou lors de l'étape c), le faisceau d'électrons est appliqué du côté extérieur de la roue. -Durant l'étape b), un procédé de soudage par ajout de matière notamment de type TIG ou MIG, est utilisé en outre pour souder les éléments de la ceinture avec les aubes. - Durant l'étape c), un procédé de soudage par ajout de matière est utilisé en outre pour souder les éléments du plafond avec les aubes. - Durant l'étape b) et/ou durant l'étape c), le soudage par ajout de matière précède le soudage par faisceau d'électrons. - Un premier cordon de soudure résultant du soudage par ajout de matière est situé à l'intérieur de la roue, tandis qu'un deuxième cordon de soudure résultant du soudage par faisceau d'électrons est situé à l'extérieur de la roue. - Les soudures par ajout de matière et par faisceau d'électrons sont interpénétrées. - Les soudures par faisceau d'électrons sont traversantes. L'invention concerne également une roue de turbine Francis pour machine hydraulique fabriquée au moyen d'un tel procédé.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'une roue de turbine de type Francis et de son procédé de fabrication, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'une roue selon la présente invention ; - la figure 2 est vue de dessous de la roue de la figure 1 ; - les figures 3 à 8 sont des sections partielles à plus grande échelle de la roue des figures 1 et 2, selon la ligne III-III à la figure 2 et alors que la roue est en cours de fabrication. Les figures 1 et 2 représentent une roue 1 de turbine de type Francis qui tourne autour d'un axe vertical X-X qui est un axe central de la roue 1. Un écoulement E provenant d'une conduite non représentée est destiné à traverser la roue 1 en direction d'un conduit d'aspiration non représenté. La roue 1 comprend des aubes 2 qui s'étendent entre un plafond 4 et une ceinture 6. Ces deux corps 4 et 6 sont à symétrie de révolution autour de l'axe X-X. Les aubes 2 sont réparties régulièrement autour de l'axe X-X.

La roue 1 comprend un plateau 8 d'accouplement de la roue 1 à un arbre non représenté de la turbine. Le plateau 8 peut être réalisé soit en tôle, soit de matière moulée. Le plateau 8 peut être ensuite soudé aux autres éléments composant la roue. Les autres éléments de la roue 1 sont réalisés soit en tôle, soit en métal forgé, soit en matière moulée.

Les aubes 2 sont solidaires du plafond 4 et de la ceinture 6 et sont incurvées. Les aubes 2 définissent chacune un bord d'attaque 21, tourné vers l'extérieur de la roue 1 selon une direction radiale de la roue 1, et un bord de fuite 22, tourné vers l'axe X-X. Dans la présente description, les termes « supérieur » et « inférieur » sont définis par rapport à l'orientation de l'axe X-X à la figure 1, où le plafond 4 est situé en haut et la ceinture 6 en bas. Cette orientation correspond à l'orientation de la roue 1 en service. Les termes « intérieur » et « extérieur » sont définis par rapport aux canaux hydrauliques C délimités chacun entre deux aubes 2, le plafond 4 et la ceinture 6. Ainsi, un élément intérieur est tourné vers l'intérieur d'un canal hydraulique C, c'est-à-dire vers le volume vide traversé par l'écoulement E, tandis qu'un élément extérieur est tourné vers l'extérieur d'un canal hydraulique C. Chaque aube 2 comporte deux faces latérales 25 et 26 incurvées, l'une 25 étant concave et l'autre 26 étant convexe. Les faces latérales 25 et 26 s'étendent en longueur entre le bord d'attaque 21 et le bord de fuite 22 et délimitent chacune un côté d'un canal hydraulique C. Les faces latérales 25 et 26 sont reliées entre elles par une face supérieure 27 et une face inférieure 28 tournées vers l'extérieur de la roue 1, respectivement vers le haut et vers le bas.

Comme représenté plus précisément sur la figure 2, la ceinture 6 comprend pour cet exemple neuf éléments 61 à 69 distincts qui définissent en partie la ceinture 6 et qui sont séparés chacun de chaque élément adjacent par une aube 2. Plus précisément, chaque élément 61 à 69 est séparé des deux éléments adjacents par des bords inférieurs et internes 24.1 et 24.2 de deux aubes 2 consécutives. Les bords 24.1 et 24.2 font partie respectivement des faces latérales 25 et 26 d'une aube 2 et sont attenants à la face inférieure 28 de l'aube 2. En d'autres termes, la ceinture 6 est constituée de neuf éléments 61 à 69 disposés chacun entre les bords inférieurs et internes 24.1 et 24.2 d'aubes 2 consécutives. Les bords 24.1 et 24.2 des aubes 2 sont, quant à eux, engagés entre les éléments 61 à 69 formant la ceinture 6. De manière similaire à la ceinture 6, le plafond 4comprend neuf éléments 41 à 49 distincts qui définissent en partie le plafond 4 et qui sont séparés chacun de chaque élément adjacent par une aube 2. Plus précisément, chaque élément 41 à 49 est séparé des deux éléments adjacents par les bords supérieurs et internes 23.1 et 23.2 de deux aubes 2 consécutives. Les bords 23.1 et 23.2 font partie respectivement des faces latérales 25 et 26 d'une aube 2 et sont attenants à la face supérieure 27 de l'aube 2. En d'autres termes, le plafond 4 est constitué de neuf éléments 41 à 49 disposés chacun entre les bords supérieurs et internes 23.1 et 23.2 de deux aubes 2 consécutives.

Les bords 23.1 et 23.2 des aubes 2 sont, quant à eux, engagés entre les éléments 41 à 49 formant le plafond 4. La face supérieure 27 de chacune des aubes 2 affleure la surface extérieure du plafond 4 formée par les surfaces supérieures respectives 40 des éléments 41 à 49. De même, la face inférieure 28 de chacune des aubes 2 affleure la surface extérieure de la ceinture 6 formée par les surfaces extérieures respectives 60 des éléments 61 à 69. Le procédé d'assemblage de la roue 1 comprend une étape préliminaire a), non représentée sur les figures, dans laquelle on fabrique séparément les aubes 2, les éléments de plafond 41 à 49 et les éléments de ceinture 61 à 69. Dans l'étape préliminaire, on réalise ensuite un assemblage de ces éléments en vue du soudage, par exemple au moyen d'un outillage permettant de maintenir ces éléments et de les plaquer ensemble. Dans une première étape de soudage b) postérieure à l'étape préliminaire et représentée aux figures 3 à 5, tous les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 sont soudés avec les aubes 2 en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons, qui peut être combiné avec d'autres procédés de soudage.

Dans une deuxième étape de soudage c) postérieure à la première étape de soudage b) et représentée aux figures 6 à 8, tous les éléments 41 à 49 du plafond 4 sont soudés avec les aubes 2 en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons, qui peut être combiné avec d'autres procédés de soudage.

Dans une étape d'assemblage d) postérieure à la deuxième étape de soudage c), on procède à l'assemblage des derniers éléments constitutifs de la roue 1, à savoir le plateau d'accouplement 8 ainsi que les labyrinthes et la pointe de roue, qui ne sont pas représentés. Les étapes a) à d) sont successives, c'est-à-dire qu'elles se déroulent dans un ordre allant de l'étape a) à l'étape d). De plus, les étapes sont consécutives, en d'autres termes lorsqu'une étape est en cours, l'étape suivante ne commence pas tant que l'étape en cours n'est pas terminée. Dans une première sous-étape a1) de l'étape préliminaire a), les aubes 2, les éléments de plafond 41 à 49 et les éléments de ceinture 61 à 69, ainsi que le plateau d'accouplement 8, les labyrinthes de la roue 1 et la pointe de roue sont fabriqués par exemple par découpage et formage de tôles, par forgeage ou par moulage. Les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 sont dimensionnés pour compenser les retraits causés par le soudage ultérieur des éléments 61 à 69 avec les autres parties de la roue 1.

Dans une deuxième sous-étape a2) de l'étape préliminaire a), des chanfreins 401 et 601 sont réalisés au niveau de deux arêtes de chaque élément 41 à 49 du plafond 4 et de chaque élément 61 à 69 de la ceinture 6, ces arêtes étant destinées à être positionnées contre les bords 23.1, 23.2, 24.1 et 24.2 des aubes 2 et à l'intérieur des canaux hydrauliques C. Les chanfreins 401 et 601 relient une surface intérieure 403, 404, 603 ou 604 de chaque élément 41 à 49 et 61 à 69 à une face 402 ou 602 de cet élément destinée à être soudée sur un bord 23.1, 23.2, 24.1 ou 24.2 d'une aube 2. Les surfaces intérieures 403, 404, 603 et 604 sont tournées vers l'intérieur des canaux hydrauliques C et sont opposées aux surfaces extérieures 40 ou 60. Dans une troisième sous-étape a3) de l'étape préliminaire a), les joints de soudure J, c'est-à-dire les faces 23.1, 23.2, 24.1 et 24.2 des aubes 2 et les faces 402 et 602 des éléments 41 à 49 du plafond 4 et des éléments 61 à 69 de la ceinture 6 destinées à être assemblées au moyen d'un cordon de soudure, sont contrôlés par ressuage afin de détecter des éventuelles discontinuités dans la matière. Dans une quatrième sous-étape a4) de l'étape préliminaire a), les éléments 41 à 49 du plafond 4, les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 et les aubes 2 sont assemblés entre eux par des moyens amovibles tels que des bossages et des goujons d'accouplement, le tout étant monté sur un outillage permettant positionner les éléments les uns par rapport aux autres pour obtenir la géométrie de la roue 1. Dans une cinquième sous-étape a5) facultative de l'étape préliminaire a), des cales, non représentées sur les figures, sont mises en place au niveau des joints de soudure J, entre les éléments 41 à 49 de plafond 4 et les aubes 2, ainsi qu'entre les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 et les aubes 2, afin de compenser un éventuel manque de matière. De préférence, les cales sont constituées par des feuillards composés d'un alliage métallique ayant la même nuance que les éléments à souder. Le manque de matière peut également être compensé pendant le soudage par un apport de matière sous forme de fil. Dans une sixième sous-étape a6) de l'étape préliminaire a), des entretoises, non représentées sur les figures, sont disposées entre les aubes 2, à proximité du plafond 4, afin de maintenir les aubes 2 en position. Dans une septième sous-étape a7) de l'étape préliminaire a), des cerces sont mises en place sur les aubes 2, contre la face supérieur 27, afin de les maintenir pendant les étapes ultérieures de la fabrication. Dans une huitième sous-étape a8) de l'étape préliminaire, les éléments 41 à 49 de plafond 4 sont démontés. Dans une neuvième sous-étape a9) de l'étape préliminaire a), un contrôle dimensionnel des canaux hydrauliques C de la roue 1 est réalisé, par exemple au moyen d'un laser-tracker, d'un gabarit ou d'un scan 3D. A l'issue de l'étape préliminaire a), l'ensemble formé par les aubes 2 et les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 sont prêts à être soudés entre eux. Les sous-étapes a1) à a8) sont successives, c'est-à-dire qu'elles se déroulent dans un ordre allant de la sous-étape al) à la sous-étape a8). De plus, les sous-étapes sont consécutives, en d'autres termes lorsqu'une sous-étape est en cours, la sous-étape suivante ne commence pas tant que la sous-étape en cours n'est pas terminée. La première étape de soudage b) comprend une première sous-étape bl) visible à la figure 3, dans laquelle un procédé de soudage conventionnel par ajout de matière, par exemple de type TIG ou MIG (procédés 131, 132, 133 et 141 selon la désignation numérique internationale ISO 4063), est utilisé pour souder les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 avec les aubes 2. On réalise ainsi un premier cordon de soudure 3 entre les aubes 2 et les éléments 61 à 69 de la ceinture 6. Les premiers cordons de soudure 3 sont disposés contre les chanfreins 601 des éléments 61 à 69 et contre les bords inférieurs et internes 24.1 et 24.2 des aubes 2.

Dans une deuxième sous-étape b2) de la première étape de soudage b), les rayons de raccordement entre les aubes 2 et les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 sont polis. En d'autres termes, de la matière des surfaces libres des premiers cordons de soudure 3 est enlevée afin de conférer à ces surfaces une forme arrondie.

Après ce polissage, un contrôle non destructif de ces cordons de soudure 3 sera réalisé. Dans une troisième sous-étape b3) de la première étape de soudage b), l'assemblage des aubes 2 avec les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 est soudé par faisceau d'électrons. Comme représenté à la figure 4, le faisceau d'électrons F est appliqué à l'extérieur de la ceinture 6, c'est-à-dire du côté des surfaces extérieures 60 des éléments 61 à 69 de la ceinture 6, en d'autres termes à l'extérieur des canaux hydrauliques C, ce qui supprime les contraintes liées à l'accessibilité des joints de soudure J. Le faisceau d'électrons F provoque en surface la fusion de la matière constituant les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 et les aubes 2, de sorte qu'en refroidissant la matière fondue se solidifie pour former un deuxième cordon de soudure 5 qui solidarise ces éléments, tel que présenté en figure 4. Le deuxième cordon de soudure 5 est accolé au premier cordon de soudure 3. Le premier cordon de soudure 3 est situé à l'intérieur des canaux hydrauliques C, tandis que le deuxième cordon de soudure 5 se situe du côté extérieur. Ces cordons de soudure 3 et 5 sont interpénétrés, autrement dit l'extrémité supérieure du deuxième cordon de soudure 5 se termine dans la matière du premier cordon de soudure 3. En d'autres termes, lors de la troisième sous-étape b3), le faisceau d'électrons F entraine la fusion de la matière qui compose le premier joint de soudure 3.

Dans une quatrième sous-étape b4) de la première étape de soudage b), les cordons de soudure 3 et 5 sont ragréés par meulage. Dans une cinquième sous-étape b5) de la première étape de soudage b), un contrôle non destructif des cordons de soudure 3 et 5 est réalisé, notamment par ultrasons. Un contrôle par ressuage est réalisé.

Dans une sixième sous-étape b6) de la première étape de soudage b), un traitement thermique dans un four de l'ensemble formé par les aubes 2 et les éléments 61 à 69 de ceinture 6 est réalisé. Dans une septième sous-étape b7) de la première étape de soudage b), on réalise de nouveau un contrôle non destructif des cordons de soudure 3 et 5, notamment par ultra-sons et ressuage.

Au terme de la première étape de soudage b), l'assemblage des aubes 2 avec tous les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 est terminé.

Les sous-étapes b1) à b7) sont successives, c'est-à-dire qu'elles se déroulent dans un ordre allant de la sous-étape b1) à la sous-étape b7). De plus, les sous-étapes sont consécutives, en d'autres termes lorsqu'une sous-étape est en cours, la sous-étape suivante ne commence pas tant que la sous-étape en cours n'est pas terminée.

La deuxième étape de soudage c) comprend une première sous-étape c1) dans laquelle les éléments 41 à 49 de plafond 4 sont remis en place, puis les entretoises et les cerces mises en place précédemment afin de maintenir les aubes 2 sont retirées. Dans une deuxième sous-étape c2) de la deuxième étape de soudage c), un contrôle dimensionnel du canal hydraulique de la roue 1 est réalisé, par exemple au moyen d'un laser-tracker, d'un gabarit ou d'un scan 3D. Dans une troisième sous-étape c3) de la deuxième étape de soudage c), les joints de soudure J, c'est-à-dire les surfaces 23.1 et 23.2 des aubes 2 sont polis. Dans une quatrième sous-étape c4) de la deuxième étape de soudage c), les joints de soudure J sont contrôlés par ressuage.

Dans une cinquième sous-étape c5) de la deuxième étape de soudage c), les éléments 41 à 49 du plafond 4 sont disposés de part et d'autre des aubes 2. Si besoin, des cales sont interposées entre les aubes 2 et les éléments 41 à 49 du plafond 4. Dans une sixième sous-étape c6) de la deuxième étape de soudage c), les éléments 41 à 49 du plafond 4 et les aubes 2 sont fixés mécaniquement de manière amovible, par exemple au moyen de bossages et goujons d'accouplement, le tout étant monté sur un outillage permettant positionner les éléments les uns par rapport aux autres pour obtenir la géométrie de la roue. Dans une septième sous-étape c7) de la deuxième étape de soudage c), un procédé de soudage conventionnel par ajout de matière de type TIG ou MIG est utilisé pour souder les éléments 41 à 49 du plafond 4 avec les aubes 2. On réalise ainsi un troisième cordon de soudure 7 entre les bords supérieurs et internes 23.1 et 23.2 des aubes 2 et les éléments 41 à 49 du plafond 4. Les cordons de soudure 7 sont disposés contre les chanfreins 401 des éléments 41 à 49. Dans une huitième sous-étape c8) de la deuxième étape de soudage c), l'assemblage des aubes 2 avec les éléments 41 à 49 du plafond 4 est soudé par faisceau d'électrons. Comme représenté à la figure 7, le faisceau d'électrons F est appliqué à l'extérieur du plafond 4, c'est-à-dire du côté des surfaces extérieures 40 des éléments 41 à 49 du plafond 4, en d'autres termes à l'extérieur des canaux hydrauliques C. Un quatrième cordon de soudure 9 est ainsi formé.

Le cordon de soudure 7 est accolé au cordon de soudure 9. Ces cordons de soudure 7 et 9 sont interpénétrés.

Dans une neuvième sous-étape c9) de la deuxième étape de soudage c), comme représenté à la figure 8, les cordons de soudure 7 et 9 sont ragréés et les rayons de raccordement entre les aubes 2 et les éléments 41 à 49 du plafond 4 sont polis. Dans une dixième sous-étape c10) de la deuxième étape de soudage c), un contrôle non destructif des cordons de soudure 7 et 9 est réalisé, notamment par ultra- sons et on procède au ressuage des cordons de soudure 7 et 9. Dans une onzième sous-étape c11) de la deuxième étape de soudage c), un traitement thermique dans un four de l'ensemble formé par les aubes 2, les éléments 61 à 69 de ceinture 6 et les éléments 41 à 49 de plafond 4 est réalisé.

Dans une douzième sous-étape c12) de la deuxième étape de soudage c), on réalise de nouveau un contrôle non destructif des cordons de soudure 7 et 9, notamment par ultra-sons et ressuage. Au terme de la deuxième étape de soudage c), l'assemblage des aubes 2 avec tous les éléments 41 à 49 du plafond 4 et avec les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 est terminé. Les sous-étapes cl) à c12) sont successives, c'est-à-dire qu'elles se déroulent dans un ordre allant de la sous-étape cl) à la sous-étape c12). De plus, les sous-étapes sont consécutives, en d'autres termes lorsqu'une sous-étape est en cours, la sous-étape suivante ne commence pas tant que la sous-étape en cours n'est pas terminée.

L'étape d'assemblage d) comprend une première sous-étape dl ), dans laquelle un contrôle dimensionnel de l'ensemble formé par les aubes 2, les éléments 41 à 49 du plafond 4 et les éléments 61 à 69 de la ceinture 6 est réalisé. Dans une deuxième sous-étape d2) de l'étape d'assemblage d), les emplacements du labyrinthe supérieur, du labyrinthe inférieur, du plateau d'accouplement 8 et de la pointe de roue sont usinés. Dans une troisième sous-étape d3) de l'étape d'assemblage d), les labyrinthes, le plateau d'accouplement 8 et la pointe de roue sont assemblés à l'ensemble formé par les aubes 2, le plafond 4 et la ceinture 6, par exemple par un procédé de soudage par faisceau d'électrons ou un autre procédé de soudage conventionnel.

Dans une quatrième sous-étape d4) de l'étape d'assemblage d), un contrôle non destructif de ces soudures est réalisé, notamment par ultra-sons, et on procède au ressuage des cordons de soudure obtenus. Dans une cinquième sous-étape d5) de l'étape d'assemblage d), l'ensemble formé par les aubes 2, le plafond 4, la ceinture 6, les labyrinthes, le plateau d'accouplement 8 et la pointe de roue est traité thermiquement dans un four.

Dans une sixième sous-étape d6) de l'étape d'assemblage d), les dimensions de cet ensemble sont de nouveau contrôlées par un procédé non destructif, notamment par ultra-sons. Au terme de l'étape d'assemblage d), la fabrication de la roue 1 est terminée.

Les sous-étapes d1) à d6) sont successives, c'est-à-dire qu'elles se déroulent dans un ordre allant de la sous-étape dl) à la sous-étape d6). De plus, les sous-étapes sont consécutives, en d'autres termes lorsqu'une sous-étape est en cours, la sous-étape suivante ne commence pas tant que la sous-étape en cours n'est pas terminée. Conformément au procédé de l'invention et à l'inverse des procédés de fabrication connus, les aubes 2 sont assemblées aux éléments de ceinture 61 à 69 en premier, puis ensuite aux éléments de plafond 41 à 49, ce qui sécurise la qualité de fabrication. En effet, la ceinture 6 est généralement plus gauche que le plafond 4, ce qui rend la ceinture 6 difficile d'accès. En soudant en premier les aubes 2 aux éléments de ceinture 61 à 69, l'opérateur qui réalise l'assemblage de la roue 1 accède plus facilement à l'intérieur de la roue 1. Par ailleurs, les contraintes mécaniques les plus importantes sont localisées au niveau de la ceinture 6. En soudant les aubes 2 à la ceinture 6 en premier, la qualité des soudures entre les aubes 2 et la ceinture 6 est sécurisée. Dans une variante de l'invention, on utilise uniquement un procédé de soudage par faisceau d'électrons F pour assembler les aubes 2 aux éléments 41 à 49 du plafond 4 et aux éléments 61 à 69 de la ceinture 6. Dans ce cas, les soudures sont traversantes, c'est-à-dire que les cordons de soudure 5 et 9 débouchent de part et d'autre des joints de soudure J. Dans le cadre de l'invention, le nombre d'éléments 41 à 49 et 61 à 69 composant le plafond 4 et la ceinture 6 peut varier, la roue 1 comportant au moins deux éléments de plafond 4 et deux éléments de ceinture 6. L'invention a été décrite pour une roue 1 de turbine, mais la roue 1 peut également être utilisée pour une pompe, voire une turbine-pompe. Dans le cas d'une roue de pompe ou de turbine pompe, le sens de l'écoulement E est inversé en mode pompe.

En outre, dans le cadre de l'invention, les différentes variantes décrites peuvent être combinées entre elles.

Claims

REVENDICATIONS1.- Procédé de fabrication d'une roue (1) de type Francis pour machine hydraulique, comportant : - une ceinture (6) à symétrie de révolution autour d'un axe central (X-X) de la roue, la ceinture (6) incluant au moins deux éléments (61-69) définissant en partie la ceinture (6), - un plafond (4) à symétrie de révolution autour de l'axe central (X-X), le plafond (4) incluant au moins deux éléments (41-49) définissant en partie le plafond (4), et - une pluralité d'aubes (2) s'étendant entre le plafond et la ceinture, les aubes (2) étant engagées chacune entre deux éléments (61-69) de la ceinture (6) et entre deux éléments (41-49) du plafond (4), le procédé comprenant des étapes qui sont successives et dans lesquelles : a) les aubes (2), les éléments (61-69) de la ceinture (6) et les éléments (41-49) du plafond (4) sont fabriqués séparément, puis b) tous les éléments (61-69) de la ceinture (6) sont soudés avec les aubes (2) en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons (F), puis c) tous les éléments (41-49) du plafond (4) sont soudés avec les aubes (2) en utilisant un procédé de soudage par faisceau d'électrons (F). 20
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aubes (2) affleurent les surfaces extérieures (40, 60) de la ceinture (6) et du plafond (4).
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors de l'étape b) 25 et/ou lors de l'étape c), le faisceau d'électrons (F) est appliqué du côté extérieur de la roue (1).
4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant l'étape b), un procédé de soudage par ajout de matière notamment de type TIG ou 30 MIG, est utilisé en outre pour souder les éléments (61-69) de la ceinture (6) avec les aubes (2).
5.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que durant l'étape c), un procédé de soudage par ajout de matière est utilisé en outre pour 35 souder les éléments (41-49) du plafond (4) avec les aubes (2).
6.- Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que durant l'étape b) et/ou durant l'étape c), le soudage par ajout de matière précède le soudage par faisceau d'électrons.
7.- Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'un premier cordon de soudure (3, 7) résultant du soudage par ajout de matière est situé à l'intérieur de la roue (1), tandis qu'un deuxième cordon de soudure (5, 9) résultant du soudage par faisceau d'électrons (F) est situé à l'extérieur de la roue (1).
8.- Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les soudures par ajout de matière et par faisceau d'électrons sont interpénétrées.
9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les soudures par faisceau d'électrons sont traversantes.
10.- Roue (1) de turbine Francis pour machine hydraulique, caractérisée en ce qu'elle est fabriquée au moyen d'un procédé selon l'une des revendications précédentes. 20