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Patent 2703984 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2703984
(54) English Title: ROUE DE TURBINE PELTON, SON PROCEDE DE FABRICATION ET TURBINE PELTON EQUIPEE D'UNE TELLE ROUE
(54) French Title: PELTON TURBINE WHEEL, METHOD FOR MAKING SAME AND PELTON TURBINE INCLUDING SUCH WHEEL
Status: Expired and beyond the Period of Reversal
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F3B 1/02 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BOUVET, YVES (France)
  • BERTEA, JEAN-FRANCOIS (France)
(73) Owners :
  • GE RENEWABLE TECHNOLOGIES
(71) Applicants :
  • GE RENEWABLE TECHNOLOGIES (France)
(74) Agent: CRAIG WILSON AND COMPANY
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2015-08-04
(86) PCT Filing Date: 2008-10-29
(87) Open to Public Inspection: 2009-05-07
Examination requested: 2013-09-18
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR2008/051945
(87) International Publication Number: FR2008051945
(85) National Entry: 2010-04-28

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
0758676 (France) 2007-10-30

Abstracts

English Abstract

The invention relates to a Pelton turbine that comprises a plurality of sub-assemblies arranged about the rotation axis of the wheel and each including a bucket (111) and an anchoring leg (112). At least one blocking pin (13) is provided in a direction (X13) parallel to the rotation axis (X1) of the wheel between two adjacent anchoring legs (112, 112'), wherein said pin is inserted into two housings (1126, 1127) respectively formed in the two anchoring legs (112, 112'). According to the method of the invention, the blocking pin (13) is placed by inserting the same into the two housings (1126, 1127) of two adjacent anchoring legs (112, 112'). The pins are placed into the housings with a clearance, thereby allowing the relative sliding of the anchoring legs (112, 112') before blocking them with the pins (13).


French Abstract


Cette roue de turbine Pelton comprend
plusieurs sous-ensembles répartis autour d'un axe (le rotation
de la roue et comprenant chacun un auget (111) et un pied
d'ancrage (112). Au moins un pion de blocage (13) est
disposé, selon une direction (X13) parallèle à l'axe (X1) de
rotation (le la roue, entre deux pieds d'ancrage adjacents (112,
112'), cc pion étant engagé à la fois dans deux logements
(1126, 1127) ménagés respectivement dans les deux pieds
d'ancrage (112, 112'). Selon le procédé de l'invention, on
dispose le pion de blocage (13) en l'engageant dans les deux
logements (1126, 1127) de deux pieds d'ancrage adjacents
(112, 111). Les pions sont disposés dans les logements avec
jeu, ce qui autorise le glissement relatif des pieds d'ancrage
(112, 112') en vue (le leur calage par les pions (13).

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


12
REVENDICATIONS
1. Roue de turbine Pelton comportant plusieurs sous-ensembles répartis
autour
d'un axe de rotation de la roue et comprenant chacun un auget et un pied
d'ancrage,
selon laquelle un pion de blocage cylindrique à section circulaire est
disposé, selon une
direction parallèle à l'axe de rotation de la roue, entre chaque paire de deux
pieds
d'ancrage adjacents, ce pion étant engagé à la fois dans deux logements
ménagés
respectivement dans les deux pieds d'ancrage et en ce que les pions sont
disposés dans
les logements avec possibilité de déplacement relatif des sous-ensembles sous
charge et
de déplacement des pions engagés dans les logements , jusqu'à ce que les pions
bloquent les différents pieds d'ancrage les uns par rapport aux autres.
2. Roue de turbine Pelton selon la revendication 1, selon laquelle les
côtés des
deux pieds d'ancrage entre lesquels est disposé le pion de blocage ne sont pas
en
contact.
3. Roue de turbine Perlon selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
selon laquelle le diamètre intérieur d'un volume cylindrique à section
circulaire formé par
une paire de logements ménagés dans deux pieds d'ancrage adjacents est
strictement
supérieur au diamètre de la partie du pion engagée dans ce volume.
4. Roue de turbine Pelton selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
selon laquelle chaque pied d'ancrage est pourvu, sur chacun de ses deux côtés
tournés
respectivement vers les deux pieds d'ancrage adjacents, d'un logement de
réception
partielle d'un pion de blocage.
5. Roue de turbine Pelton selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
selon laquelle chaque logement d'un pied d'ancrage est en forme de cylindre,
avec une
section correspondant à la moitié de la section du pion de blocage qu'il
reçoit.
6. Roue de turbine Pelton selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
selon laquelle chaque pied d'ancrage est pourvu d'au moins un talon apte à
venir au
contact d'une frette annulaire, qui entoure les pieds d'ancrage, sous l'effet
de la force
centrifuge résultant de la rotation de la roue.

13
7. Roue de turbine Pelton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
selon laquelle les sous-ensembles sont montés directement sur l'extrémité de
l'arbre de
la turbine, sans utilisation d'une bride de reprise d'effort.
8. Roue de turbine Pelton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
selon laquelle les sous-ensembles sont montés sur l'extrémité de l'arbre de la
turbine au
moyen d'au moins une bride annulaire d'accouplement.
9. Roue de turbine Pelton selon la revendication 8, selon laquelle la
bride est en
appui contre une contre-bride sur laquelle sont montés les pieds d'ancrage.
10. Roue de turbine Pelton selon la revendication 6 et l'une quelconque des
revendications 8 et 9, selon laquelle la bride ou la contre-bride forme une
frette apte à
recevoir en appui les talons des pieds d'ancrage, sous l'effet de la force
centrifuge.
11. Roue de turbine Pelton selon la revendication 8, selon laquelle qu'au
moins
une frette est disposée autour des pieds d'ancrage, indépendamment de la bride
d'accouplement.
12. Turbine Pelton comprenant une roue selon l'une quelconque des
revendications 1 à 11.
13. Procédé de montage d'une roue de turbine Pelton comprenant plusieurs
sous-ensembles répartis autour d'un axe de rotation de la roue et comprenant
chacun un
auget et un pied d'ancrage, le procédé comprenant des étapes consistant à:
a) monter les sous-ensembles sur une structure circulaire et
b) disposer, selon une direction parallèle à l'axe de rotation de la roue, un
pion
de blocage cylindrique et à section circulaire dans deux logements
ménagés respectivement dans chaque paire de deux pieds d'ancrage
adjacents et
c) faire subir à la roue une rotation sous-charge au cours de laquelle les
sous-
ensembles se déplacent les uns par rapport aux autres et déplacent les
pions engagés dans leurs logements, jusqu'à ce que les pions bloquent les
différents pieds d'ancrage les uns par rapport aux autres.
14. Procédé selon la revendication 13, selon lequel lors de la rotation sous
charge de la roue, un pied d'ancrage tend à glisser radialement vers l'axe de
rotation,
une partie de la surface définissant un logement dans ce pied vient en appui
contre le

14
pion inséré dans ce logement et ce pion vient en appui contre une partie d'une
surface
délimitant un logement dans un pied d'ancrage adjacent.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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ROUE DE TURBINE PELTON, SON PROCEDE DE FABRICATION ET TURBINE
PELTON EQUIPEE D'UNE TELLE ROUE
L'invention a trait à une roue destinée à équiper une turbine de type Pelton
utilisée dans une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie
mécanique ou électrique. L'invention concerne également une turbine équipée
d'une telle roue et un procédé de fabrication d'une telle roue.
Dans le cas d'une installation hydro-électrique, une turbine Pelton est
associée à un générateur afin de produire du courant électrique.
Une roue de turbine Pelton monobloc est un objet volumineux qui est
délicat à usiner et à transporter. Il est connu, par exemple de WO-A-99/49213,
de
fabriquer une roue de turbine Pelton à partir d'une jante sur laquelle sont
montés
des augets individuels, au moyen de boulons, alors que des flasques de reprise
d'effort sont disposés autour des augets. Ce type de matériel donne
satisfaction
dans de nombreux cas d'utilisation.
Il est connu de DE-C-555900 de disposer des goupilles coniques entre
deux augets adjacents dont les pieds sont enserés entre deux jantes, au moyen
de boulons. L'utilisation de goupilles coniques impose que tous les augets
soient
bloqués entre eux et par rapport aux jantes du fait de la mise en place de ces
goupilles coniques. Les logements de réception de ces goupilles doivent être
alésés avec une forme conique, de façon très précise pour permettre un contact
surfacique entre ces goupilles et ces alésages, faute de quoi les goupilles
coniques ne seraient pas efficaces. Une telle précision d'usinage induit des
coûts
de production élevés.
L'invention vise à proposer une solution alternative dans laquelle des
augets indépendants sont utilisés dans une roue de turbine Pelton, sans qu'il
soit
nécessaire d'avoir recours à un flasque externe de reprise d'effort ou de
procécer
à un usinage précis des pieds d'ancrage des augets et alors que l'assemblage
de
la roue de turbine est pérenne.
A cet effet, l'invention concerne une roue de turbine Pelton qui comporte
plusieurs sous-ensembles répartis autour d'un axe de rotation de la roue et
qui
comprennent chacun un auget et un pied d'ancrage. Cette roue est caractérisée

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en ce qu'un pion de blocage cylindrique à section circulaire est disposé,
selon une
direction parallèle à l'axe de rotation de la roue, entre chaque paire de deux
pieds
d'ancrage adjacents, ce pion étant engagé à la fois dans deux logements
ménagés respectivement dans les deux pieds d'ancrage précités et en ce que les
pions sont disposés dans les logements avec possibilité de déplacement relatif
des sous-ensembles sous charge et de déplacement des pions engagés dans les
logements, jusqu'à ce que les pions bloquent les différents pieds d'ancrage
les
uns par rapport aux autres.
Grâce à l'invention, la fabrication de la roue de turbine conforme à
l'invention est aisée dans la mesure où les sous-ensembles peuvent être
fabriqués
indépendamment les uns des autres avant d'être assemblés pour constituer la
roue de turbine. Ces différents sous-ensembles sont relativement faciles à
usiner,
avec des tolérances de fabrication relativement larges et leurs dimensions
permettent de les fabriquer sur des centres d'usinage classiques, et non pas
sur
des centres d'usinage dédiés aux pièces de grandes dimensions. Les opérations
de maintenance sont également facilitées dans la mesure où les sous-ensembles
peuvent être montés et démontés individuellement par rapport à la roue de
turbine. Les pions de blocage disposés à l'interface entre deux pieds
d'ancrage
adjacents permettent de verrouiller ces pieds les uns par rapport aux autres
lors
d'une rotation sous charge de la roue, ce qui limite le glissement relatif des
sous-
ensembles les uns par rapport aux autres et par rapport à l'arbre de la
turbine et
induit un calage efficace des pieds d'ancrage, au terme d'un mouvement de
glissement relatif des pieds d'ancrage et des pions. Les pions sont disposés
dans
les logements avec jeu, ce qui autorise le glissement relatif des pieds
d'ancrage
en vue de leur calage par les pions.
En outre, l'utilisation de pions de blocage cylindrique à section circulaire
et
leur mise en place dans les logements correspondants avec possibilité de
déplacement relatif des sous-ensembles sous charge, facilitent le démontage et
l'interchangeabilité des augets. En effet, les jeux entre les pieds d'ancrage
des
augets peuvent être relativement importants et les usinages peu précis, ce qui
autorise un démontage et un remplacement aisé car les pieds d'ancrage
respectifs
ne sont pas en contact direct les uns avec les autres mais par l'intermédiaire
des
pions de blocage.

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Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une
roue de turbine Pelton peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques
suivantes, prises en combinaison techniquement admissibles :
- Les côtés des deux pieds d'ancrage entre lesquels est disposé le
pion de blocage ne sont pas en contact.
- Le diamètre intérieur d'un volume cylindrique à section circulaires
formé par une paire de logements ménagés dans deux pieds d'ancrage adjacents
est strictement supérieur au diamètre de la partie du pion engagée dans ce
volume.
- Chaque pied d'ancrage est pourvu, sur chacun de ses deux côtés
tournés respectivement vers les deux pieds d'ancrage adjacents, d'un logement
de réception partiel d'un pion de blocage.
- Chaque logement d'un pied d'ancrage est en forme de cylindre,
avec une section correspondant à la moitié de la section du pion de blocage
qu'il
reçoit.
- Chaque pied d'ancrage est pourvu d'au moins un talon apte à venir
au contact d'une frette annulaire, qui entoure les pieds d'ancrage, sous
l'effet de
la force centrifuge résultant de la rotation de la roue.
- Les sous-ensembles sont montés directement sur l'extrémité de
l'arbre de la turbine, sans utilisation d'une bride de reprise d'effort.
- En variante, les sous-ensembles sont montés sur l'extrémité de la
roue de la turbine au moyen d'au moins une bride annulaire d'accouplement.
Cette bride peut être en appui contre une contre-bride sur laquelle sont
montés
des pieds d'ancrage. La bride ou la contre-bride forment avantageusement une
frette apte à recevoir en appui les talons des pieds d'ancrage sous l'effet de
la
force centrifuge. En variante, au moins une frette est disposée autour des
pieds
d'ancrage, indépendamment de la bride d'accouplement.
L'invention concerne également une turbine Pelton qui est équipée d'une
roue telle que mentionnée ci-dessus. Une telle turbine peut être fabriquée de
façon plus économique que celles de l'état de la technique et sa maintenance
est
facilitée.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une roue de
turbine Pelton tel que mentionnée ci-dessus et, plus spécifiquement, un
procédé

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de montage d'une roue de turbine Pelton comprenant plusieurs sous-ensembles
répartis
autour d'un axe de rotation de la roue et comprenant chacun un auget et un
pied
d'ancrage, selon lequel il comprend des étapes consistant à:
a) monter les sous-ensembles sur une structure circulaire
b) disposer, selon une direction parallèle à l'axe de rotation de la roue, un
pion de blocage cylindrique et à section circulaire dans deux logements
ménagés respectivement dans chaque paire de deux pieds d'ancrage
adjacents et
c) faire subir à la roue une rotation sous charge au cours de laquelle les
sous-ensembles se déplacent les uns par rapport aux autres et déplacent
les pions engagés dans leurs logements, jusqu'à ce que les pions bloquent
les différents pieds d'ancrage les uns par rapport aux autres.
De façon avantageuse, lors de la rotation sous charge de la roue, un pied
d'ancrage tend à glisser radialement vers l'axe de rotation, une partie de la
surface
définissant un logement dans ce pied vient en appui contre le pion inséré dans
ce
logement et ce pion vient en appui contre une partie d'une surface délimitant
un logement
dans un pied d'ancrage adjacent.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront
plus
clairement à la lumière de la description qui va suivre de quatre modes de
réalisation
d'une roue de turbine et d'une turbine conformes à son principe, donnée
uniquement à
titre d'exemple et faite en se référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'une roue de turbine conforme à
l'invention montée sur l'arbre d'une turbine également conforme à l'invention
;
- la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-Il à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un sous-ensemble formant auget
utilisé dans la roue des figures 1 et 2 ;
- la figure 4 est une représentation schématique de principe de deux pieds
d'ancrage appartenant à des sous-ensembles tel que celui représenté à la
figure 3, dans
une première configuration ;

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- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 lorsque les pieds
d'ancrage
sont dans une deuxième configuration ;
- la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 pour une roue de turbine
conforme à un second mode de réalisation ;

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- la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII à la figure 6;
- la figure 8 est une coupe analogue à la figure 7 pour une roue de
turbine conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 9 est une coupe analogue à la figure 7 pour une roue de
5 turbine conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention.
La roue 1 représentée aux figures 1 et 2 appartient à une turbine T de type
Pelton et est montée sur l'extrémité 21 de l'arbre 2 de cette turbine. La roue
1 est
formée par l'assemblage de sous-ensembles indépendants 11, dont un est visible
en perspective à la figure 3 et qui sont formés d'une pièce monobloc en acier
inoxydable moulé.
En variante, les sous-ensembles 11 peuvent être réalisés en acier
inoxydable forgé ou en matériau composite, ce qui permet de diminuer leur
masse
et les forces d'inertie résultant de la rotation de l'arbre.
Chaque sous-ensemble 11 définit un auget 111 délimitant deux bols 1111
et 1112 séparés par une arête 1113. L'auget 111 d'un sous-ensemble 11 est
monobloc avec un pied d'ancrage 112 qui a globalement une forme de prisme
droit dont la base a la forme visible à la figure 1. Le pied d'ancrage 112
d'un sous-
ensemble 11 est pourvu de deux perçages 1121 et 1122 de réception de goujons
12 de montage du sous-ensemble 11 sur l'extrémité 21 de l'arbre 2. Pour chaque
sous-ensemble 11, les deux perçages 1121 et 122 sont alignés suivant un rayon
R11 s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation X2 de l'arbre 2,
qui est
confondu avec l'axe central X1 de rotation de la roue 1 en configuration
montée
de celle-ci.
Les pieds d'ancrage 112 sont disposés côte à côte sur l'extrémité 21 de
l'arbre 2. On note 1123 le côté d'un pied 112 tourné vers l'axe X1 en
configuration
montée de la roue. On note respectivement 1124 et 1125 les côtés d'un pied 112
tournés vers les pieds adjacents en configuration montée de la roue 1. Le côté
1124 est disposé, par rapport aux perçages 1121 et 1122, du côté concave de
l'auget 111, alors que le côté 1125 est situé, par rapport à ces perçages, du
côté
convexe de cet auget.
Un logement cylindrique 1126 à section semi-circulaire est ménagé sur le
côté 1124 et débouche sur ce côté, alors qu'un logement cylindrique 1127 à
section semi-circulaire est ménagé sur le côté 1125 et débouche sur ce côté.
Tous

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les pieds d'ancrage 112 sont équipés de logements 1126 et 1127 sur leurs côtés
respectifs 1124 et 1125, de sorte que, lorsque deux pieds d'ancrage sont
disposés
côte à côté, dans la configuration représentée à la figure 1, un logement 1126
ou
1127 de chaque pied 112 est disposé en regard d'un logement correspondant
1127 ou 1126 d'un pied adjacent. Il est ainsi formé des paires de logements
1126-
1127 qui constituent ensemble un volume cylindrique à section sensiblement
circulaire dans lequel peut être engagé un pion de blocage 13 qui est
cylindrique,
monobloc et à section circulaire.
Le diamètre intérieur Di d'un volume cylindrique défini par une paire de
logements 1126-1127 est légèrement supérieur au diamètre D13 de la partie d'un
pion 13 qui pénètre dans ce volume.
A la figure 3, la trace du pied d'ancrage 112' d'un sous-ensemble adjacent
à celui représenté, en configuration montée de la roue 1 est figurée en traits
pointillés. Le logement 1126' de ce second pied d'ancrage 112' définit avec le
logement 1127 un volume V13 de réception d'un pion 13, lequel peut être
introduit
dans ce volume dans le sens de la flèche F13 sur cette figure, c'est-à-dire
selon
une direction parallèle aux axes X1 et X2.
Les pieds d'ancrage 112 et l'extrémité 21 sont dimensionnés de façon telle
que, lorsque la roue 1 est montée sur l'arbre 2, les faces en regard 1124 et
1125
des différents pieds 112 ne sont pas en contact.
Le pied d'ancrage 112 d'un sous-ensemble 11 comprend une surface 1128
opposée à la surface 1123 et qui délimite un talon 1128A en saillie par
rapport à la
surface 1129 dans laquelle débouche le perçage 1122, au voisinage de la
surface
1128. L'extrémité 21 de l'arbre 2 est, quant à elle, pourvue d'une collerette
terminale 211 qui délimite, avec la face avant 212 de l'extrémité 21, un
épaulement 213 de réception du talon 1128A en configuration montée d'un sous-
ensemble 11 sur l'arbre 2.
Chaque pion 13 est équipé, à l'une de ses extrémités, d'une tête 131 qui
est engagée dans un lamage 1126A ou 1127A qui borde chaque logement 1126
ou 1127 au voisinage de la surface 1129. Les pions peuvent pénétrer dans les
logements 1126 et 1127 par le côté de la surface 1129, en engageant leur
extrémité opposée à leur tête 131 dans ces logements, dans le sens des flèches
F13 à la figure 3.

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En variante, les pions 13 peuvent être insérés dans les volumes V13 par le
côté des pieds 112 opposé à la surface 1129. Dans ce cas, les lamages 1126A et
1127A sont supprimés au voisinage de la surface 1129.
L'assemblage de la roue 1 sur l'arbre 2 a lieu en positionnant chaque pied
d'ancrage 112 sur l'extrémité 21 de l'arbre 2 de telle sorte que ses perçages
1121
et 1122 viennent en regard de perçages correspondants 214 et 215 ménagés
dans l'extrémité 21 et permettant le passage des goujons 12. Les pions 13 sont
intercalés entre les pieds 112, au fur et à mesure que les sous-ensembles 11
sont
installés sur l'arbre 2, en étant installés avec leurs axes X13 respectifs
parallèles
aux axes X1 et X2 alors confondus. Les goujons 12 sont alors mis en tension,
respectivement dans les perçages 1121 et 214, d'une part, 1122 et 215, d'autre
part, pour chaque sous-ensemble 11.
En variante, les sous-ensembles 11 sont pré-positionnés sur un gabarit
support, puis les pions 13 sont mis en place dans les volumes V13 à travers la
surface 1129 et la roue ainsi formée est montée sur le plateau de l'arbre 2.
Ensuite, les goujons 12 sont mis en tension.
Dans cette configuration, les faces 1124 et 1125 des différents pieds 112
ne sont pas en contact les unes des autres et les différents logements 1126 et
1127 définissent, par paire, des volumes V13 de réception des pions de blocage
13. On remarque à la figure 2 que les pions 13 ne pénètrent pas dans
l'extrémité
21 de l'arbre 2.
Lorsqu'ils sont ainsi mis en place dans les logements 1126 et 1127, les
pions 13 assurent la stabilité de la roue 1 ainsi constituée.
Lors de la première rotation de la roue 1 sous charge, c'est-à-dire
lorsqu'elle est soumise à un écoulement représenté par la flèche E aux figures
1,
4 et 5, les sous-ensembles 11 sont plaqués contre un épaulement 213 interne de
l'extrémité 21 de l'arbre 2, sous l'effet de la force centrifuge. Ces sous-
ensembles
ont tendance à pivoter par rapport à l'arbre 2, ce qui induit que chaque pied
d'ancrage est fortement plaqué contre un pion 13 engagé dans son logement
1127 et que ce phénomène se reproduit pour tous les sous-ensembles 11 de la
roue 1. Les différents sous-ensembles déplacent légèrement les pions 13 par
rapport à l'arbre 2, sous l'effet de leur pivotement, ce qui est possible
puisque les
pions 13 ne sont pas solidaires de l'arbre 2. L'effort subit par chaque auget
111 du

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fait du jet, provoque un glissement relatif des sous-ensembles 11 par rapport
à
l'arbre 2 et cale ces sous-ensembles les uns par rapport aux autres grâce à
l'action des pions 13. Ainsi, les pions 13 assurent un montage pérenne des
différents sous-ensembles 11 sur l'arbre 2, en bloquant les différents pieds
d'ancrage 112 les uns par rapport aux autres.
Les figures 4 et 5, sur lesquelles les têtes 131 ont été omises pour la clarté
du dessin, schématisent ce phénomène et représentent deux pieds d'ancrage 112
et un pion 13 respectivement avant et après le premier démarrage de la roue 1.
Avant le premier démarrage, le pion 13 est monté dans le volume V13 défini
conjointement par les logements 1126 et 1127 des pieds 112. Lorsque l'effort E

à l'écoulement E est appliqué sur les sous-ensembles 11, les pieds 112
glissent
l'un par rapport à l'autre, comme représenté par la flèche F2 à la figure 5.
Le pied
112 représenté en partie supérieure de cette figure tend à glisser radialement
vers
l'intérieur par rapport au pied 112 représenté en partie inférieure, ce qui a
pour
effet d'amener une partie 1126B de la surface définissant le logement 1126 en
appui contre le pion 13 et d'amener le pion 13 en appui contre une partie
1127B
de la surface délimitant le logement 1127 du pied 112 représenté en partie
supérieure. Les parties 1126B et 1127B des surfaces des logements 1126 et 1127
forment ainsi des zones de contact entre le pion 13 et les pieds d'ancrage
112, la
zone 1126B étant radialement plus proche de l'axe X1 que l'axe central X13 du
pion 13, lequel est plus proche de l'axe X1 que la zone 1127B.
En d'autres termes, les pions 13 sont montés dans les logements 126 et
127 avec jeu, grâce à la différence entre les diamètres Di et D13, et la
première
rotation de la roue 1 sous charge a pour effet de rattraper ce jeu, grâce au
glissement relatif F2 des pieds d'ancrage 112 les uns par rapport aux autres.
Lors des phases d'arrêt et de démarrage de la turbine 1, la position relative
des différents pieds d'ancrage, qui a été obtenue après glissement lors du
premier
démarrage, est maintenue du fait des efforts de frottement entre les pièces
112 et
13 assemblées. Pour augmenter les frottements entre les pièces 112 et 13 mises
en place suite à leur glissement relatif, on peut utiliser les poudres
augmentant le
coefficient de frottement entre leurs surfaces respectives en contact. Ceci
garantit
que les frottements entre les surfaces sont capables d'empêcher un glissement
entre les pieds d'ancrage 112 et les pions 13 pendant les phases de démarrage
et

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d'arrêt, ou pendant un fonctionnement normal, après la première rotation de la
roue.
En cas d'emballement de la turbine T un effort centrifuge important est
exercé sur les sous-ensembles 11, lesquels tendent à glisser ensemble
radialement vers l'extérieur de l'arbre 2. Après un emballement suivi d'un
redémarrage normal de la turbine T, les sous-ensembles 11 reprennent leur
position d'équilibre.
Par ailleurs, le mouvement d'expansion radiale de la roue 1, sous l'effet de
la force centrifuge due à sa rotation, est limité par le fait que les talons
1128A des
pieds d'ancrage 112 sont disposés au niveau de l'épaulement 213 de l'extrémité
21. Ainsi, l'expansion radiale de la roue 1 est limitée par l'appui de la
surface 1128
de chaque pied d'ancrage 112 contre la collerette 211 qui constitue une butée
radiale pour les pieds 111 des sous-ensembles 11.
Le premier mode de réalisation de l'invention décrit en référence aux
figures 1 à 5 est plus particulièrement applicable à la fabrication d'une
turbine
neuve dont l'arbre 2 peut être configure, en formant la collerette 211 et les
perçages 214 et 215, pour recevoir directement les sous-ensembles 11, sans
utilisation d'une bride de reprise d'effort comme expliqué ci-dessus.
L'invention peut également être utilisée avec une turbine T dont l'arbre 2
présente une extrémité plane, comme représenté aux figures 6 à 9. Ceci est
particulièrement utile lors de la réhabilitation d'une turbine existante dont
l'arbre ne
doit pas être changé.
Dans les trois modes de réalisation représentés aux figures 6 à 9, les
éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des
références
identiques. Dans ces trois modes de réalisation, les pions 13 sont montés avec
jeu
dans les volumes cylindriques formés par des logements du type des logements
1126 et 1127 du premier mode de réalisation, ce qui permet également d'avoir
un
verrouillage des pieds d'ancrage 112 les uns par rapport aux autres suite à un
mouvement de glissement relatif de ces pieds d'ancrage lors d'une rotation de
la
roue sous charge, comme expliqué ci-dessus pour le premier mode de
réalisation.
Dans le second mode de réalisation de l'invention représenté aux figures 6
et 7, la roue 1 de la turbine Pelton T est formée par des sous-ensembles 11
qui
comprennent, comme dans le premier mode de réalisation, des augets 111 et des

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pieds d'ancrage 112. L'extrémité 21 de l'arbre 2 présente une face avant plane
212. La solidarisation de la roue 1 avec l'arbre 2 est obtenue grâce à des
goujons
d'accouplement 12 qui traversent une bride 14 pourvue d'une collerette 141
d'appui axial de la partie radiale interne des pieds d'ancrage 112 contre la
face
5 avant 212. Les goujons 12 traversent des perçages 214 ménagés dans
l'extrémité
21, ces perçages pouvant préexister en cas de réhabilitation de la turbine T.
La
répartition des perçages 142 de passage des goujons 12 dans la bride 14 est
alors adaptée à celle des perçages 214.
Deux frettes 15A et 15B sont disposées de part et d'autre des pieds
10 d'ancrage 112 et permettent de résister à l'expansion radiale de la roue
1 sous
l'effet de la force centrifuge lors de la rotation de la turbine T, notamment
en cas
d'emballement. Des talons 1128A et 1128B sont ménagés dans les pieds 112
pour venir respectivement en butée contre les frettes 15A et 15B sous l'effet
de la
force centrifuge. Comme précédemment, des pions de blocage 13 sont introduits
dans des logements, du type des logements 1126 et 1127 du premier mode de
réalisation, à l'interface entre deux pieds d'ancrage 112 adjacents.
Dans le troisième mode de réalisation représenté à la figure 8, on utilise
également une bride 14 pour presser les pieds d'ancrage 112 des sous-
ensembles 11 d'une roue 1 contre la face avant plane 212 de l'arbre 2 d'une
turbine Pelton T. Comme précédemment des pions de blocage 13 sont utilisés
pour limiter le glissement relatif des pieds d'ancrage 112. Une contre-bride
16
reçoit en appui la bride 14 et est pourvue de perçages 161 et 162 de passage
de
goujons de blocage 12 similaires à ceux du premier mode de réalisation. La
contre-bride 16 forme une collerette 163 qui fonctionne comme une frette pour
un
talon 1128A du pied d'ancrage 112 de chaque sous-ensemble 11.
Dans ce mode de réalisation, des goujons principaux 17 sont utilisés pour
presser axialement la bride 14 et les pieds 112 en direction de l'arbre 2,
comme
dans le deuxième mode de réalisation.
Dans le quatrième mode de réalisation représenté à la figure 9, les brides
14 et 16 du second mode de réalisation sont remplacées par une bride monobloc
14 qui définit des perçages 142 de passage des goujons principaux 17 et des
perçages 143 et 144 de passage des goujons 12 de fixation des pieds d'ancrage
112 sur cette bride. Comme précédemment, la roue 1 comprend des sous-

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11
ensembles 11 comprenant chacun un auget 111 et un pied 112 et des pions de
blocage 13, qui permettent de limiter le glissement relatif entre les pieds
d'ancrage
112. La bride 14 forme une frette 145 contre laquelle est en appui un talon
1128A
de chaque pied 112.
Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation décrits
peuvent être combinées entre elles dans le cadre de la présente invention.
Quel que soit le mode de réalisation, le nombre de sous-ensembles 11, de
goujons 12 et de pions de blocage 13 résulte d'un choix de conception de
l'homme de l'art.
Les pions 13 ne sont pas forcément à section circulaire. Dans ce cas, la
géométrie des logements 1126 et 1127 est adaptée à celle des pions.
Selon une variante applicable à tous les modes de réalisation de l'invention,
un revêtement augmentant le coefficient de frottement entre les pièces 11 et
2, et
éventuellement entre ces pièces et les pièces 14 et 145, peut être utilisé à
l'interface entre ces pièces, ceci afin d'assurer le maintien en position par
frottement des sous-ensembles 11 en fonctionnement.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, un avantage d'une roue de
turbine Pelton conforme à l'invention réside dans le fait que les augets qui
la
constituent sont auto-bloquants sous l'effet de la force centrifuge et de
la
charge subie par les augets lors d'une première rotation. En outre, les jeux
relativement importants entre les pieds d'ancrage des augets induisent que
ceux-
ci sont en contact uniquement par l'intermédiaire des pions de blocage et non
pas
par appui direct l'un contre l'autre, ce qui facilite les opérations de
démontage et
de changement d'un ou plusieurs augets en cas de besoin. La mise en place
relative des pieds d'ancrage des augets par glissement relatif lors de la
première
rotation est tout-à-fait avantageuse par rapport aux dispositifs de l'art
antérieur
dans lesquels un tel phénomène de glissement ne peut pas être mis en oeuvre.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Event History

Description Date
Common Representative Appointed 2019-10-30
Common Representative Appointed 2019-10-30
Time Limit for Reversal Expired 2019-10-29
Letter Sent 2018-10-29
Letter Sent 2017-05-23
Inactive: Multiple transfers 2017-05-03
Revocation of Agent Requirements Determined Compliant 2016-08-23
Appointment of Agent Requirements Determined Compliant 2016-08-23
Revocation of Agent Request 2016-07-04
Inactive: Correspondence - PCT 2016-07-04
Change of Address or Method of Correspondence Request Received 2016-07-04
Appointment of Agent Request 2016-07-04
Grant by Issuance 2015-08-04
Inactive: Cover page published 2015-08-03
Pre-grant 2015-05-07
Inactive: Final fee received 2015-05-07
Notice of Allowance is Issued 2015-04-23
Amendment After Allowance (AAA) Received 2015-04-23
Letter Sent 2015-04-23
4 2015-04-23
Notice of Allowance is Issued 2015-04-23
Change of Address or Method of Correspondence Request Received 2015-03-04
Inactive: Q2 passed 2015-02-26
Inactive: Approved for allowance (AFA) 2015-02-26
Amendment Received - Voluntary Amendment 2014-10-28
Inactive: S.30(2) Rules - Examiner requisition 2014-10-08
Inactive: Report - No QC 2014-09-26
Change of Address or Method of Correspondence Request Received 2014-07-25
Amendment Received - Voluntary Amendment 2014-07-16
Letter Sent 2013-12-04
Letter Sent 2013-10-15
All Requirements for Examination Determined Compliant 2013-09-18
Request for Examination Requirements Determined Compliant 2013-09-18
Request for Examination Received 2013-09-18
Revocation of Agent Requirements Determined Compliant 2013-08-27
Inactive: Office letter 2013-08-27
Appointment of Agent Requirements Determined Compliant 2013-08-27
Inactive: Office letter 2013-08-26
Revocation of Agent Request 2013-08-05
Appointment of Agent Request 2013-08-05
Inactive: Correspondence - MF 2010-08-10
Inactive: Cover page published 2010-07-05
Inactive: First IPC assigned 2010-06-14
Inactive: Notice - National entry - No RFE 2010-06-14
Inactive: IPC assigned 2010-06-14
Application Received - PCT 2010-06-14
National Entry Requirements Determined Compliant 2010-04-28
Application Published (Open to Public Inspection) 2009-05-07

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Description 
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Description 2014-10-27 12 598
Description 2010-04-27 11 591
Claims 2010-04-27 3 118
Drawings 2010-04-27 5 163
Representative drawing 2010-04-27 1 28
Abstract 2010-04-27 2 81
Cover Page 2010-07-04 2 51
Claims 2014-10-27 3 108
Cover Page 2015-07-09 2 51
Representative drawing 2015-07-09 1 12
Reminder of maintenance fee due 2010-06-29 1 113
Notice of National Entry 2010-06-13 1 195
Reminder - Request for Examination 2013-07-02 1 118
Acknowledgement of Request for Examination 2013-10-14 1 189
Commissioner's Notice - Application Found Allowable 2015-04-22 1 160
Maintenance Fee Notice 2018-12-09 1 183
PCT 2010-04-27 3 80
Correspondence 2010-08-09 1 46
Correspondence 2013-08-04 4 164
Correspondence 2013-08-25 1 17
Correspondence 2013-08-26 1 20
Correspondence 2014-07-24 2 140
Correspondence 2015-03-03 3 117
Correspondence 2015-05-06 2 78
Correspondence 2016-07-03 5 190
Correspondence 2016-08-22 3 559
Correspondence 2016-08-22 3 790