WO1983000538A1 - Roue hydraulique a pales articulees - Google Patents

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WO1983000538A1
WO1983000538A1 PCT/FR1982/000135 FR8200135W WO8300538A1 WO 1983000538 A1 WO1983000538 A1 WO 1983000538A1 FR 8200135 W FR8200135 W FR 8200135W WO 8300538 A1 WO8300538 A1 WO 8300538A1
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blades
articulated
hydraulic wheel
wheel according
wedging
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PCT/FR1982/000135
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Hans Rauner
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Hans Rauner
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/065—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having a cyclic movement relative to the rotor during its rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to improvements made to hydraulic wheels with articulated blades used in particular, but not exclusively, in mobile hydroelectric plants on floats. These improvements relate to devices for wedging the blades articulated in the open position and for locking the blades in the closed position when it is desired to stop the rotation of said wheels, or for unlocking the blades for restarting the wheel without removing it from the water. ; they also relate to devices for stabilizing the wheel for its immersion.
  • Some models include hydraulic cylinders to control the tilt of the blades; these devices are expensive, bulky, they subject the axes of the shutters to disproportionate torsional effects with risk of rupture and premature wear.
  • Wheels are also known, the articulated blades of which are balanced by counterweights and which return to their working position only after a delay after an inert race part during which they absorb the thrust of the water.
  • a rigid device is housed on the spokes of the wheel and serves to limit, even wedge the articulated blades in their open position; this device strongly brakes the rotation of the wheel due to the re sist-ance that opposes their surface to the current of water.
  • Wheels are also known, the articulated blades of which rotate 180 ° around their axes and which can be stopped in the water, but they must be removed from the water to restart them by bringing the blades back to their working position. .
  • the improvements made to hydraulic wheels with articulated blades make it possible to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the wedging means of the blades in the open position consist of retractable flaps, articulated on the back of the blades or alternatively of toggle compasses limiting the opening of the two parts of the articulated blades.
  • the means for locking the blades in the closed position consist of movable yokes located at the end of the spokes on which the blades are articulated and mechanically controlled during the immersion of the wheel, the restarting of the wheel being effected likewise, mechanically and always underwater.
  • Other means ensure remarkable stabilization of the wheel when it is afloat. And during assembly operations, they consist of permanently fixed or ejectable floats.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hydraulic wheel comprising a belt and wedging flaps of the articulated blades;
  • FIG. 2 is a plan view over a hydraulic wheel provided with floats;
  • FIG. 3 shows a partial perspective of an articulated blade with belt and wedging flaps
  • - Figure 4 is a partial perspective view of the belt and its fixing collars
  • FIG. 5 shows in partial perspective an articulated blade with wedging flaps and control system for these flaps
  • FIG. 6 is a side view of a toggle compass limiting the opening of the articulated blade
  • FIG. 7 is a perspective view of an articulated control stop actuating a timing flap
  • FIG. 8 shows in perspective a closed hinged blade, with its folded wedging flap and a blade locking device in the closed position
  • FIG. 9 shows in perspective a partial view of an open articulated blade, comprising a toggle compass limiting the opening of the two parts of the articulated blade;
  • FIG. 10 shows in perspective a partial view of an articulated blade folded and locked- in this position
  • FIG. 11 is a partial schematic section of a hydraulic wheel provided with locking and unlocking control devices of the articulated blades as well as the wheel movement transmission system;
  • FIG. 12 is a partial section of a tubular radius of the hydraulic wheel with the control device which actuates the locking of the blades in the closed position;
  • FIG. 13 shows in perspective a ratchet rod of the locking control
  • FIG. 14 shows in perspective a blade locking sleeve
  • FIG. 15 is a partial sectional view of the free end of a spoke of the wheel provided with a float.
  • the hydraulic wheel shown in FIGS. 1 to 4 comprises a hollow and fixed shaft 1, around which rotates a hub 2 in which are installed at least eight tubular spokes 3 braced by connecting elements 4 forming belt and to which they are fixed by sets of symmetrical collars with unequal wings, a simple set 5 and a set 6 fitted with stop parts 6a, 6b (in particular Figure 4).
  • the blades of the wheel are in two parts: the upper one 7 consists of several strips of a material lighter than water, for example wood or expanded and reinforced polystyrene, or any other element of the same performance, which gives said part 7 a tendency to float on the surface of the water, the other, lower part 7a, is made of a material more dense than water.
  • the two parts 7 and 7a are articulated, in the known manner on the spokes 3. They are fitted with wedging flaps 8 also mounted articulated on the back of each of them.
  • FIG 1 is an illustration and Figure 3 in more detail shows that once deployed the wedging flaps are supported on the belt 4 via the abutment parts 6a, 6b and thus ensure effective wedging and balanced blades in their open position, while offering only minimal resistance to water pushing when the blades are bent or closed.
  • FIG 2 the water wheel is shown stopped and its hinged blades are closed. It is equipped with four floats 9 constituted by sealed enclosures filled with air or a light gas. They are mounted fixed or mobile at the end of the 3 spokes concerned. Mobile, they can be ejected automatically when the wheel is started. They have a stabilizing role when the wheel is afloat and float during the assembly operations
  • wedging flaps 8 are articulated by their seat 8a on the blades 7, 7a and retained by screws 10.
  • the articulated seat 8a extends beyond the articulation of the wedging flap by a square 8b.
  • the free end of the wedging flap 8 engages in a slot 6c made in the shortest vertical stop 6b of the collar 6, FIG. 4, the highest 6b serving to stop the square 8b of the wedging flap lor-squ 'it is deployed.
  • the largest wing of the collar 6 is pierced with two holes, one extreme 6d is used for its attachment to the belt 4 by 4d while the other 6th located between the flare of the collar and the first hole 6d receives a stud 11 crossing the upper collar 6, the belt 4 in 4th, and the other lower collar 6 and retained fixed by flanges lla.
  • the articulated blades 7 dt 7a are each pierced with an oblong slot 12 located in line with the stud 11 which passes through them when they are folded back so that the ends of the said stud are in contact with the angles 8b of the wedging flaps and constrain ledits shutters to fight against the back of the blades 7, 7b,
  • the set of simple collars 5 is fixed to the belt 4 by screws 10 passing through holes 5d and 4d respectively.
  • a slide 13 At the end of spoke 3, shown in FIG. 3, is fitted a slide 13 in connection with an inner rod at radius 3 and surmounted by a stud 14.
  • Two parallel plates 15 fixed to the slide 13 constitute a movable yoke capable of covering the two edges brought closer to two adjacent blades 7, 7a, when they are folded.
  • This slide is controlled by the user by means of a device of rods and rods which will be described later because it is common to the different means of wedging the blades.
  • the wedging flaps 8 are also fixed to the blades 7, 7a by their hinges 16 and screws 10 passing through their seat 8a.
  • the wedging flaps 8 have end of travel stops 8b which are actuated by rollers 17 supported by levers 18 fixed to the blades 7, 7a by screws 10.
  • the articulated blades 7, 7a are housed in a mobile manner on the tubular spoke 3 by their hinges 19 and comprise notches 20, 20a which are crossed by the rods 21 of a compass, retained above the notches 20,20a by studs 22.
  • the opposite ends of the rods 21 are adapted to a slider 23 by means of needle bearings 24 retained by pins 24a and facilitate the reciprocating movement of said slider on the belt part 4 which is assigned to it.
  • the blades 7 and 7a can thus bend and unfold up to an angle determined by the length adjustment of the rods 21.
  • the articulated stop represented in FIG. 7 is constituted by a seat 25 fixed on the articulated part of the blades 7, 7a by screws passing through holes 25b while the wing opposite to the seat is extended in yoke 25a in which is articulated a square plate 26 whose narrowed end 26a is provided with a roller 27 mounted on an axis 28 thus forming an arm capable of tilting and stalling the blade 7 or 7a.
  • This stopper model offers less resistance to water and therefore provides better performance for the hydraulic wheel.
  • FIG. 8 proposes blades 7 made up of several blades assembled and retained by a hinge 29 and by screws 10.
  • Each blade 7 is housed in a movable manner on the tubular spoke 3 and comprises an articulated wedging flap 8 fixed by its hinge 8 £ and by screws 10.
  • On the axis 8d of the hinge is housed a spring 30 which tends to hold open the articulated wedging flap 8.
  • a fallout 8b of this flap undergoes the action of a hook 31 which forces it to fold down each time the blades 7 close.
  • the hook 31 is connected by an articulated connecting rod 32a to a rod 33 sliding in a pad 34.
  • the rod 33 is actuated by control members located at the platform of the central unit and causes the hook 31 to rotate by a quarter of turn which has the effect of blocking the articulated blades 7, 7a in the closed position and unlocking them for restarting the wheel.
  • FIG. 9 illustrates yet another way of limiting the opening of the blades 7, 7a of the hydraulic wheel.
  • Each hinged blade 29 includes on one of its transverse edges a stud 35 which passes through a lu oblong die 36a formed in one of the ends of the arms 36 of a compass, the other ends of which are coupled on a central axis 37 fixed to the belt 4.
  • the arms 36 of the compass pivot around the axis 37 and limit the opening of the articulated blades 7, 7a.
  • FIG. 10 The locking of this type of blades is carried out by means of the device illustrated in FIG. 10 and which comprises a hook 38 taking axis in the belt 4 and of which it protrudes above and below by a distance equal or substantially greater than the thickness of the blades 7, 7a.
  • This hook 38 is subjected to the action of a connecting rod set 32 with rod 33 like its counterpart 31 of FIG. 8.
  • the hook 38 releases the articulated blades 7, 7a and allows them to open or, on the contrary, it locks them.
  • Figure 11 which is a partial schematic section of a hydraulic wheel according to the invention shows in particular the device which actuates the locking and unlocking of the articulated blades.
  • the shaft 1 of the water wheel is hollow. It has externally crowns 39 in which ball bearings 40 are housed coa xially. At its upper end is sealed a water suction pipe 41 connected to a pump of the power station, while at the same level but externally the shaft supports a ring gear 42 which transmits the rotations of the wheel to a pinion gear 43 receiving the driving force supplied by the hydraulic wheel.
  • a nose 44 On which is fitted a filter 45 with vertical peripheral openings 45a.
  • a ball 46 acts as a valve valve.
  • the ball bearings 40 in which the hollow shaft 1 rotates are housed between the crowns 39 and the supports 47, 48 fixed by screws not shown but which pass through the openings 49 on the base 50.
  • the support 48 comprises a housing 51 which serves as a mounting base for the device which activates the starting and stopping of the wheel
  • the tube 52 tightly connects the mounting base 50.
  • the casing 51 and the hub 2 of the wheel form an enclosure whose sealing is ensured by seals not shown.
  • This enclosure contains oil in which the organs which control the unlocking and blocking of the articulated blades 7, 7a of the wheel are immersed.
  • the hub 2 is held on the hollow shaft 1 by studs 53 which are housed in the tubular spokes 3.
  • each tubular spoke 3 is housed, in a mobile manner, a rod 54 comprising pawls 55a and b housed also in a mobile manner in notches 56a and b formed in the rod 54 and on their axis 57a, 57b around which they pivot.
  • the rod 54 is further equipped with a roller 58 mounted on an axis 59.
  • the mechanical device for controlling the members which actuate the locking of the blades in the closed position is shown on the right in FIG. 11, while the unlocking device is shown to the left of the same figure.
  • the unlocking control device is constituted by a vertical rod 60 capable of longitudinal movements, back and forth and rotational movements, provided at its upper end and external to the wheel of a lever 61. This rod passes through the support 50, a slide 62 fixed to the inner wall of the casing 51 and the horizontal part of said casing to end in a free annular space 63.
  • the vertical rod 60 carries at its lower end a horizontal lever 64, fixedly mounted, intended to sweep the space 63 when the rod 60 performs a rotation controlled by the user by means of the upper lever 61. So that the scanning acts on the roller 58 it is necessary for the user to push the rod 60 which is guided in this movement by the slide 62. The pushing takes place against a spring, not shown, which forces it to go back to its initial position when the pressure exerted on the rod ceases.
  • the rod 60 carries a bar 65 which connects it to another vertical rod 66 which passes through a support 67 in which it can slide vertically. Its lower end carries a lever 68.
  • the depression of the rod 60 causes that of the rod 66 whose end lever 68 penetrates into the notch 56b releasing the pawls 55b from its stop.
  • the device which controls the locking of the articulated blades 7, 7a, shown on the right in FIG. 11, comprises a vertical rod 60a provided at its top with a lever 62a. It crosses the casing 51 and a slide 62a.
  • a lever 69 the shape of which is adapted to its function which is to drive the cliquet 55a from its stop, extends the rod 60a vertically.
  • a connecting rod 70 supports, substantially in the middle, a rod 71 by means of a slide 72 in which said rod can perform longitudinal reciprocating movements and rotations which it transmits to a horizontal lever 73 by through an axis 74.
  • the locking of the blades is caused by the retraction of the rod 54, coaxially with the tubular radius 3 which carries it.
  • the user operates the lever 61a, the depression and the rotation of the rod 60a have the effect of unlocking the pawl 55a and of bringing the rod 54 towards the center of the hub 2 by means of the roller 58a driven by the lever 73, the pawl 55b then ensuring the locking of the rod 54 in its position shown in FIG. 11.
  • the pawl 75 shown in Figure 13 can replace a pawl 55a or 55b, it has a movable rod 76, one end 76a is notched, while the other is pierced with a hole 76b.
  • the end 76a can retract inside of the body 75 by sliding.
  • Figure 15 shows in more detail the slide 13 of Figure 3 which is housed movable on the tubular spoke 3 and which undergoes the action of the rod 54 through the stud 54a.
  • This slide laterally supports two plates 15 forming a horizontal yoke and has, at its upper part, a stud 14.
  • the tubular spoke 3, illustrated in FIG. 15, supports the slide 13, a blade 77, a sleeve 9a integral with the float 9.
  • the rod 54 has at the end a cylindrical bulge acting as a piston provided with a seal 78. When this rod is pushed towards the periphery of the wheel, it drives the slide 13 towards the end of the tubular spoke 3 by means of the stud 54a.
  • the yokes 15 release the articulated pal.es 7, 7a which can then unfold and open, thus putting the hydraulic wheel into operation.
  • the stud 14 drives out the blade 77 and the sleeve 9a which escapes from the end of the tubular spoke 3 so that, in the example described, the float 9 is ejected and rises to the surface of the water after the starting the hydraulic wheel.

Abstract

La roue comprend des pales en deux parties (7, 7a) articulées autour de rayons tubulaires (3) qui les portent, assemblés par une ceinture (4) et s'étendant à partir d'un moyeu (2) entraînant la rotation d'organes de transmission de l'énergie produite à un générateur. Elle est caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins deux volets (8) de calage articulés au dos de chaque pale, les bloquant en position déployée par des butées (6) comportant une face (6b) d'appui d'une équerre (8b) du volet et une encoche (6c) de retenue du volet (8). Des coulisseaux (13) formant chape (15) respectivement montés sur les rayons tubulaires (3) commandés par des moyens mécaniques permettent de verrouiller et de déverrouiller les pales (7, 7a) en position fermée.

Description

ROUEHYDRAULIQUEAPALES ARTICULEES
La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux roues hydrauliques à pales articulées uti lisées notamment, mais non exclusivement, dans les centrales hydroélectriques mobiles sur flotteurs. Ces perfectionnements concernent des dispositifs de calage des pales articulées en position ouverte et de verrouillage des pales en position fermée quand on veut arrêter la rotation desdites roues, ou de déverrouillage des pales pour la remise en marche de la roue sans la sortir de l'eau ; ils concernent aussi des dispositifs de stabilisation de la roue pour son immersion.
On connait différents types de roues hydrauliques avec pales articulées. L'inconvénient majeur de la plupart de ces roues est l'obligation de les sortir de l'eau pour en arrêter le fonctionnement.
Un autre inconvénient général réside dans le fait que le système limitant l'ouverture des pales articulées ne permet pas leur verrouillage en position fermée.
Certains modèles comportent des vérins hydrauliques pour commander l'inclinaison des pales ; ces dispositifs sont onéreux, volumineux, ils soumettent les axes des volets à des effets de torsion démesurés avec risque de rupture et usure prématurée.
On connaît aussi des roues dont les pales articulées sont équilibrées par des contrepoids et qui ne reprennent leur position de travail qu'avec retard après une partie de course inerte pendant laquelle elles absorbent la poussée de l'eau.
Dans d'autres cas un dispositif rigide est logé sur les rayons de la roue et sert à limiter, voire caler les pales articulées dans leur position ouverte ; ce dispositif freine fortement la rotation de la roue en raison de la ré sist-ance qu'oppose leur surface au courant d'eau.
Plusieurs types de pales articulés ne sont pas calées de façon équilibrée dans leur position ouverte et se voilent en hélice ; il en résulte un rendement moindre de la roue et sa détérioration rapide.
On connaît également des roues dont les pales articulées pivotent de 180° autour de leurs axes et qui peuvent être arrêtées dans l'eau, mais il faut les sortir de l'eau pour les remettre en marche en ramenant les pales à leur position de travail.
Les perfectionnements apportés aux roues hydrauliques à pales articulées, tels qu'ils sont caractérisés dans les revendications permettent de pallier les inconvénients susmentionnés. Les moyens de calage des pales en position ouverte consistent en des volets escamotables, articulés au dos des pales ou bien en des compas à genouillère limitant l'ouverture des deux parties des pales articulées.
Les moyens de verrouillage des pales en position fermée consistent en des chapes mobiles situées en bout des rayons sur lesquels sont articulées les pales et commandées mécaniquement pendant l'immersion de la roue, la remise en marche de la roue s ' effectuant, de même, mécaniquement et toujours sous l'eau. D'autres moyens assurent une stabilisation remarquable de la roue au moment de sa mise à flot .et pendant les opérations de montage, ils consistent en des flotteurs fixés a demeure ou éjectables.
Dans ce qui suit les perfectionnements apportés à ce type de roue sont exposés plus en détail à l'aide de dessins représentant plusieurs variantes d'exécution.
- La figure 1 est une vue en perspective d'une roue hydraulique comportant une ceinture et des volets de calage des pales articulées ; - la figure 2 est une vue en plan par-dessus d'une roue hydraulique munie de flotteurs ;
- la figure 3 représente une perspective partielle d'une pale articulée avec ceinture et volets de calage ; - la figure 4 eat une vue en perspective partielle de la ceinture et de ses colliers de fixation ;
- la figure 5 représente en perspective partielle une pale articulée avec volets de calage et système de commande de ces volets ;
- la figure 6 eat une vue de côté d'un compas à genouillère limitant l'ouverture de la pale articulée ;
- la figure 7 est une vue en perspective d'une butée de commande articulée actionnant un volet de calage ;
- la figure 8 représente en perspective une pale articulée fermée, avec son volet de calage plié et un dispositif de verrouillage de la pale en position fermée ;
- la figure 9 montre en perspective une vue partielle d'une pale articulée ouverte, comportant un compas à genouillère limitant l'ouverture des deux parties de la pale articulée ;
- la figure 10 représente en perspective une vue partielle d'une pale articulée pliée et verrouillée- dans cette position ;
- la figure 11 est une coupe schématique partielle d'une roue hydraulique munie des dispositifs de commande de verrouillage et de déverrouillage des pales articulées ainsi que du système de transmission du mouvement de la roue ;
- la figure 12 est une coupe partielle d'un rayon tubulaire de la roue hydraulique avec le dispositif de commande qui actionne le verrouillage des pales en position fermée ;
- la figure 13 montre en perspective une tige à cliquet de la commande de verrouillage ;
- la figure 14 montre en perspective une douille de verrouillage des pales ;
- la figure 15 est une vue en coupe partielle de l'extrémité libre d'un rayon de la roue munie d'un flotteur.
La roue hydraulique montrée sur les figures 1 à 4 comporte un arbre creux et fixe 1, autour duquel tourne un moyeu 2 dans lequel sont implantés au moins huit rayons tubulaires 3 entretoisés par des éléments de liaison 4 formant ceinture et auxquels ils sont fixés par des jeux de colliers symétriques à ailes inégales, un jeu simple 5 et un jeu 6 équipé de pièces de butée 6a, 6b (figure 4 notamment).
Les pales de la roue sont en deux parties : l'une supérieure 7 est constituée de plusieurs lamelles d'un matériau plus léger que l'eau, par exemple du bois ou du polystyrène expansé et armé, ou tout autre élément de même performances, ce qui confère à ladite partie 7 une tendance à flotter à la surface de l'eau, l'autre partie, inférieure 7a, est réalisée dans une matière plus dense que l'eau. Les deux parties 7 et 7a sont articulées, à la manière connue sur les rayons 3. Elles sont équipées de volets de calage 8 montés également articulés au dos de chacune d'elles.
Ces volets se replient contre le dos des pales quand elles sont fermées et se déploient quand elles s'ouvrent. La figure 1 en est l'illustration et la figure 3 plus détaillée permet de constater qu'une fois déployés les volets de calage s'appuient sur la ceinture 4 par l'intermédiaire des pièces de butée 6a , 6b et assurent ainsi un calage efficace et équilibré des pales dans leur position ouverte, tandis qu'ils n'offrent qu'une résistance minimum à la poussée de l'eau quand les pales sont pliées ou fermées.
Sur la figure 2 la roue hydraulique est représentée à l'arrêt et ses pales articulées sont fermées. Elle est équipée de quatre flotteurs 9 constitués par des enceintes étanchεs remplies d'air ou d'un gaz léger. Ils sont montés fixes ou mobiles en bout des rayons 3 concernés. Mobiles ils peuvent être éjectés automatiquement à la mise en marche de la roue. Ils ont un rôle stabilisateur à la mise à flot de la roue et la font flotter pendant les opérations de montage
En se reportant à nouveau à la figure 3 on remarque que les volets de calage 8 sont articulés par leur assise 8a sur les pales 7, 7a et retenus par des vis 10. L'assise articulée 8a se prolonge, au delà de l'articulation du volet de calage par une équerre 8b. L'extrémité libre du volet de calage 8 s'engage dans une fente 6c pratiquée dans la plus courte butée verticale 6b du collier 6, figure 4, la plus haute 6b servant d'arrêt à l'équerre 8b du volet de calage lor-squ' il est déployé.
La plus grande aile du collier 6 est percée de deux trous, l'un extrême 6d sert, à sa fixation à la ceinture 4 par 4d tandis que l'autre 6e situé entre l'arrondi du collier et le premier trou 6d reçoit un goujon 11 traversant le collier supérieur 6, la ceinture 4 en 4e, et l'autre collier inférieur 6 et retenu fixe par des collerettes lla.
Les pales articulées 7 dt 7a sont percées chacune d'une lumière oblongue 12 située au droit du goujon 11 qui les traverse lorsqu'elles sont repliées de sorte que les extrémités dudit goujon sont en contact, avec les équerres 8b des volets de calage et contraignent ledits volets à se ra battre contre le dos des pales 7, 7b , Le jeu de colliers simples 5 est fixé à la ceinture 4 par des vis 10 passant dans des trous respectivement 5d et 4d.
En bout du rayon 3, montré sur la figure 3, est emmanché un coulisseau 13 en rapport avec une tige intérieure au rayon 3 et surmonté d'un goujon 14. Deux platines parallèles 15 fixées au coulisseau 13 constituent une chape mobile susceptible de coiffer les deux bords rapprochés de deux pales 7, 7a adjacentes, quand elles sont repliées.
Ce coulisseau est commandé par l'utilisateur au moyen d'un dispositif de tiges et biellettes qui sera décrit plus loin parce que commun aux différents moyens de calage des pales.
Dans une variante. illustrée figure 5, les volets de calage 8 sont également fixés aux pales 7, 7a par leurs charnières 16 et des vis 10 traversant leur assise 8a. Les volets de calage 8 possèdent des butées de fin de course 8b qui sont actionnées par des rouleaux 17 supportés par des leviers 18 fixés sur les pales 7, 7a par des vis 10.
Dans un autre mode de réalisation montré figure 6 les pales articulées 7, 7 a sont logées de manière mobile sur le rayon tubulaire 3 par leurs charnières 19 et comportent des entailles 20, 20a qui sont traversées par les tiges 21 d'un compas, retenues au dessus des entailles 20,20a par des goujons 22.
Les extrémités opposées des tiges 21 sont adaptées à un coulisseau 23 par l'intermédiaire de roulements à aiguilles 24 retenus par des goupilles 24a et facilitent le mouvement de va-et-vient dudit coulisseau sur la partie de ceinture 4 qui lui est affectée. Les pales 7 et 7a peuvent ainsi se plier et se déplier jusqu'à un angle déterminé par le réglage en longueur des tiges 21.
La butée articulée représentée figure 7 est constituée par une assise 25 fixée sur la partie articulée des pales 7, 7a par des vis traversant des trous 25b tandis que l'aile opposée à l'assise se prolonge en chape 25a dans laquelle vient s'articuler une platine en équerre 26 dont l'extrémité rétreinte 26a est munie d'un galet 27 monté sur un axe 28 formant ainsi un bras susceptible de basculer et de caler la pale 7 ou 7a.
Ce modèle de butée oppose moins de résistance à l'eau et assure, de ce fait, un meilleur rendement à la roue hydra-ulique.
Une autre variante de réalisation montrée figure 8 propose des pales 7 constituées de plusieurs lames assemblées et retenues par une charnière 29 et par des vis 10. Chaque pale 7 est logée de manière mobile sur le rayon tubulaire 3 et comporte un volet de calage articulé 8 fixé par sa charnière 8£ et par des vis 10. Sur l'axe 8d de la charnière est logé un ressort 30 qui tend à tenir ouvert le volet de calage articulé 8. Une retombée 8b de ce volet subit l'action d'un crochet 31 qui l'oblige à se rabattre chaque fois que les pales 7 se referment.
Le crochet 31 est relié par une bielle 32 articulée 32a à une tringle 33 coulissant dans un coussinet 34. La tringle 33 est actionnée par des organes de commande situés à la plateforme de la centrale et provoque la rotation du crochet 31 d'un quart de tour ce qui a pour effet de bloquer les pales articulées 7, 7a en position fermée et de les débloquer pour la remise en marche de la roue.
La figure 9 illustre encore un autre moyen de limiter l'ouverture des pales 7, 7a de la roue hydraulique.
Chaque pale articulée par charnière 29 comporte sur une de ses rives transversales un goujon 35 qui traverse une lu mière oblongue 36a pratiquée dans une des extrémités des bras 36 d'un compas dont les autres extrémités sont accouplées sur un axe central 37 fixé à la ceinture 4. Les bras 36 du compas pivotent autour de l'axe 37 et limitent l'ouverture des pales articulées 7, 7a.
Le verrouillage de ce type de pales est réalisé au moyen du dispositif illustré figure 10 et qui comprend un crochet 38 prenant axe dans la ceinture 4 et dont il dépasse au dessus et au dessous d'une distance égale ou sensiblement supérieure à l'épaisseur des pales 7, 7a. Ce crochet 38 est soumis à l'action d'un jeu de bielle 32 avec tringle 33 comme son homologue 31 de la figure 8. En pivotant d'un quart de tour, grâce à l'articulation 32b qui le relie à l'extrémité de la bielle 32, le crochet 38 libère les pales articulées 7, 7a et leur permet de s'ouvrir ou au contraire il les verrouille.
La figure 11 qui est une coupe schématique partielle d'une roue hydraulique selon l'invention représente notamment le dispositif qui actionne le verrouillage et le déverrouillage des pales articulées.
L'arbre 1 de la roue hydraulique est creux. Il comporte extérieurement des couronnes 39 où sont logés coa xialement des roulements à billes 40. A son extrémité supérieure s'emboite étanche un tuyau 41 d'aspiration de l'eau relié à une pompe de la centrale, tandis qu'au même niveau mais extérieurement l'arbre supporte une couronne dentée 42 qui transmet les rotations de la roue à un pignon d'angle 43 recevant la force motrice fournie par la roue hydraulique.
Dans l'extrémité inférieure de l'arbre creux 1 est emmanché un nez 44 sur lequel est adapté un filtre 45 à ouvertures périphériques verticales 45a.
Une bille 46 joue le rôle de clapet de valve.
Les roulements à billes 40 dans lesquels tourne l'arbre creux 1 sont logés entre les couronnes 39 et des supports 47, 48 fixés par des vis non représentées mais qui traversent les ouvertures 49 sur la base 50. Le support 48 comporte un carter 51 qui sert de base de montage au dispositif qui actionne la mise en marche et l'arrêt de la roue Le tube 52 relie de façon étanche la base de montage 50.
Le carter 51 et le moyeu 2 de la roue forment une enceinte dont l'étanchéité est assurée par des joints non représentés. Cette enceinte contient de l'huile dans laquelle baignent les organes qui commandent le déblocage et le blocage des pales articulées 7, 7a de la roue.
Le moyeu 2 est tenu sur l'arbre creux 1 par des goujons 53 qui sont logés dans les rayons tubulaires 3.
Dans chaque rayon tubulaire 3 est logée, de manière mobile, une tige 54 comportant des cliquets 55a et b logés de manière également mobile dans des entailles 56a et b pratiquées dans la tige 54 et sur leur axe 57a, 57b autour duquel ils pivotent. La tige 54 est de plus équipée d'un galet 58 monté sur un axe 59. Le dispositif mécanique de commande des organes qui actionnent le verrouillage des pales en position fermée est représenté à droite sur la figure 11, tandis que le dispositif de déverrouillage est montré à gauche de la même figure. En se reportant aux figures 11 à 15 on voit que le dispositif de commande de déverrouillage est constitué par une tige verticale 60 susceptible de mouvements longitudinaux, de va-et-vient et de mouvements de rotation, munie à son extrémité supérieure et extérieure à la roue d'un levier 61. Cette tige traverse le support 50, un coulisseau 62 fixé à la paroi intérieure du carter 51 et la partie horizontale dudit carter pour aboutir dans un espace annulaire libre 63.
La tige verticale 60 porte à son extrémité inférieure un levier horizontal 64, monté fixe, destiné à balayer l'espace 63 lorsque la tige 60 effectue une rotation commandée par l'utilisateur au moyen du levier supérieur 61. Pour que le balayage agisse sur le galet 58 il est nécessaire que l'utilisateur enfonce la tige 60 qui est guidée dans ce mouvement par le coulisseau 62. L'enfoncement s'effectue à l'encontre d'un ressort, non représenté, qui l'oblige à remonter à sa position initiale lorsque la pression exercée sur la tige cesse.
Au-dessous du coulisseau 62 la tige 60 porte une barrette 65 qui la relie à une autre tige verticale 66 qui traverse un support 67 dans lequel elle peut coulisser verticalement. Son extrémité inférieure est porteuse d'un levie 68. L' enfoncement de la tige 60 entraine celui de la tige 66 dont le levier extrême 68 pénètre dans l'entaille 56b dégageant le cliquets 55b de sa butée.
L'enfoncement de la tige 60 et sa rotation ont donc pour effets simultanés le basculement du cliquet 55b , le déplacement du galet 58, la poussée de la tige 54 dans le rayo creux 3 et le basculement du cliquet 55a qui se bloque et maintient ainsi la tige 54 dans sa position extrême qui projette le coulisseau 13 dont la chape 15 vient libérer les deux pales articulées 7, 7a fermées pour les déverrouiller et assurer la mise en marche de la roue hydraulique.
Le dispositif qui commande le verrouillage des pales articulées 7, 7a, montré à droite sur la figure 11, comporte une tige verticale 60a munie à son sommet d'un levier 62a. Elle traverse le carter 51 et un coulisseau 62a. Un levier 69 , dont la forme est adaptée à sa fonction qui est de chasser le cl-iquet 55a de sa butée, prolonge verticalement la tige 60a.
Une bielle 70 soutient, sensiblement en son milieu, une tige 71 par l'intermédiaire d'un coulisseau 72 dans lequel ladite tige peut effectuer des mouvements de va-et-vient longitudinaux et des rotations qu'elle transmet à un levier horizontal 73 par l'intermédiaire d'un axe 74.
Le verrouillage des pales est provoqué par la rétraction de la tige 54, coaxialement au rayon tubulaire 3 qui la porte. L'utilisateur manoeuvre le levier 61a , l'enfoncement et la rotation de la tige 60a ont pour effet de débloquer le cliquet 55a et de ramener la tige 54 vers le centre du moyeu 2 au moyen du galet 58a entraîné par le levier 73, le cliquet 55b assurant alors le blocage de la tige 54 dans sa position représentée sur la figure 11.
Le cliquet 75 montré sur la figure 13 peut remplacer un cliquet 55a ou 55b, il comporte une tige mobile 76 dont une extrémité 76a est crantée, tandis que l'autre est percée d'un trou 76b. L'extrémité 76a peut s'escamoter à l'intérieur du corps 75 par coulissement.
La figure 15 montre plus en détail le coulisseau 13 de la figure 3 qui est logé mobile sur le rayon tubulaire 3 et qui subit l'action de la tige 54 par l'intermédiaire du goujon 54a. Ce coulisseau supporte latéralement deux platines 15 formant chape horizontale et dispose, à sa partie supérieure, d'un goujon 14.
Le rayon tubulaire 3, illustré figure 15, supporte le coulisseau 13, une lame 77, un manchon 9a solidaire du flotteur 9. La tige 54 comporte en bout un renflement cylindrique à rôle de piston muni d'un joint d'étanchéité 78. Lorsque cette tige est poussée vers la périphérie de la roue, elle entraîne le coulisseau 13 vers l'extrémité du rayon tubulaire 3 par l'intermédiaire du goujon 54a. Les chapes 15 libèrent les pal.es articulées 7, 7a qui peuvent alors se déplier et s'ouvrir mettant ainsi la roue hydraulique en marche. Simultanément le goujon 14 chasse la lame 77 et le manchon 9a qui s'échappe de l'extrémité du rayon tubulaire 3 de sorte que, dans l'exemple décrit, le flotteur 9 est éjecté et monte à la surface de l'eau après la mise en marche de la roue hydraulique.
Ces perfectionnements sont utilisés sur des centrales hydro-électriques mobiles et sur des stations de pompage pour produire de l'énergie électrique et pour alimenter en eau des réseaux d'irrigation.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au dispositif qui vient d'être décrit, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.

Claims

Revendications
1 - Roue hydraulique pour centrale hydro-électrique mobile sur flotteurs, comprenant des pales en deux parties articulées (7, 7a) autour de rayons tubulaires (3) qui les portent, assemblés par une ceinture (4) et s'étendant à par tir d'un moyeu (2) entraînant la rotation d'organes de transmission de l'énergie produite à un générateur, caractérisée par le fait qu'elle comporte en combinaison des moyens de calage (8) des pales en position ouverte, des moyens de verrouillage et de déverrouillage (13) des pales en position fermée et des moyens de stabilisation (9) pour son immersion et son montage, susceptibles d'être éjectés.
2 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de calage des pales (7, 7a) sont constitués par au moins deux volets (8) arti culés au dos desdites pales et comportant des moyens de blocage (6) en position déployée, fixés sur la ceinture (4) et un moyen (11) de commande du repliage des volets de calage.
3 - Roue hydraulique suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens de blocage des volets de calage (8) des pales (7, 7a) en position ouverte sont constitués par des butées (6) comportant une face (6b) d'appui d'une équerre (8b) du volet et une encoche (6c) de retenue du volet (8).
4 - Roue hydraulique suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le moyen de commande du repliage des volets de calage (8) des pales articulées (7, 7a) est constitué par un goujon (11), prisonnier de la ceinture (4), susceptible de pénétrer dans une lumière oblongue (12) pratiquée dans chaque pale articulée (7, 7a). 5 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de calage des pales articulées (7, 7a ) sont constitués par des leviers coudés (18) fixés au dos desdites pales et équipés de rouleaux (17) manoeuvrant et retenant les volets (8) par des butées ( 8b). 6 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de calage des pales articulées (7, 7a) sont constitués par les tiges (21) d'un compas coulissant sur la ceinture (4) au moyen de rouleaux (24) et dont les extrémités libres sont associées aux pales (7, 7a) par des goujons (22).
7 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de calage des pales articulées (7, 7a) sont constitués par des butées (26) articulées dans des assises (25) fixées au dos des pales et comportant un galet (27) de manoeuvre et de retenue des volets (8).
8 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de calage des pâles articulées (7, 7a) sont constitués. par les bras d'un compas (36) dont les extrémités sont articulées conjointement à la ceinture (4) tandis que les extrémités opposées sont respectivement articulées en rive des pales (7, 7a).
9 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de verrouillage et de déverrouillage des pales en-position fermée sont constitués par des coulisseaux (13) formant chape (15) respectivement, montés sur des rayons tubulaires (3), commandés par des moyens mécaniques associés aux rayons (3) et au moyeu (2) de la roue.
10 - Roue hydraulique suivant les revendications 1 et 9, caractérisée par le fait que les moyens de commande des coulisseaux (13) sont constitués par des tiges (54) logées dans les rayons tubulaires (3) comportant chacune deux cliquets (55a, 55b ) de blocage en position rentrée respectivement sortie de la tige (54) et un galet de manoeuvre (58)
11 - Roue hydraulique suivant les revendications 1, 9 et 10, caractérisée par le fait que les moyens de commande associés au moyeu (2) de la roue sont constitués par des tiges verticales (60, 60b) à mouvement alternatif équipées de leviers de manoeuvre (61, 61a) et comportant des moyens. logés dans un carter (51) rempli d'huile, pour actionner les cliquets (55b, 55a ) et pousser les galets (58, 58a ) de manoeuvre des tiges (54).
12 - Roue hydraulique suivant les revendications 1, 9 à 11, caractériséepar le fait que les moyens logés dans le carter (51) associés à la tige ( 60 ) pour actionner les cliquets (55a, 55b) et les galets (58, 58a) sont constitués par des leviers (68, 69) et des leviers (64, 73), le levier (68) étant solidaire d'une tige ( 66 ) accouplée à celle (60) par une barrette (65), tandis que le levier (73), mobile à l'extrémité d'une tige (71), est accouplé à celle (60a) par une bielle (70), les leviers (64) et (69) étant solidaires des tiges (60, 60a) ; que les leviers (68) et (69) actionnent le cliquets (55b ) respectivement (55a) tandis que les leviers (64 et 73) actionnent les galets (58) respectiveme nt (58a).
14 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'arbre (l) du moyeu (2) de la roue hydraulique à pales articulées est creux pour permettre le pompage de l'eau et qu'à cet effet son extrémité inférieure comporte un nez (44) équipé d'une valve à bille (46) et d'un filtre (45), tandis qu'à son autre extrémité est emmanché un tube (41) de canalisation de l'eau pompée.
15 - Roue hydraulique suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de verrouillage et de déverrouillage des pales (7, 7a) en position fermée sont constitués par des crochets (31, 38) articulés sur la ceinture (4) respectivement manoeuvres par une bielle (32) et une tringle (33).
16 - Roue hydraulique suivant les revendications 1, 2 et 15, caractérisée par le fait que les moyens de blocage des volets de calage (8) des pales articulées (7, 7a) sont constitués par un ressort de rappel (30) en position déployée du volet (8) et par une retombée (8b) dudit volet susceptible de coopérer avec le crochet (31) pour maintenir le volet en position repliée.
17 - Roue hydraulique suivant les revendications 1 à 9; caractérisée par le fait que la partie supérieure (7) des pales articulées est constituée de plusieurs lames d'un matériau plus léger que l'eau. tandis que la partie inférieure (7a) desdites pales est constituée d'un matériau plus lourd que l'eau pour en faciliter l'ouverture.
18 - Roue hydraulique suivant les revendications 1 et 10, caractérisée par le fait que les moyens de stabilisation à l'immersion et au montage sont constitués par des flotteurs (9) adaptés à demeure aux extrémités des rayons tubulaires (3) ou montés amovibles ; que la poussée de la tige (54) pour manoeuvrer le coulisseau (13) afin de déverrouiller les pales articulées (7, 7a), provoque simultanément l'éjection du flotteur (9).
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