DISTRIBUTION SYSTEM FOR HIGH HEAD HYDROELECTRIC MACHINE

ORGANE DE DISTRIBUTION POUR MACHINE HYDROELECTRIQUE DE HAUTE CHUTE

Abrégé français

PRECIS VE LA DILVUGATION
,
Organe réglable de distribution de fluide pour machi-
ne hydroélectrique telle que pompe, turbine ou turbine-pompe, de
haute chute. Les directrices mobiles sont chacune constituées
par deux profils minces substantielle ment parallèles et dont
le contour extérieur est approximativement inscrit dans celui du
profil plein qui correspondrait à un profil de directrice mobile
de même rôle.

Revendications

Les réalisations de l'invention, au sujet desquel-
les un droit exclusif de propriété ou de privilège est reven-
diqué, sont définies comme il suit:
1.- Organe de distribution de fluide pour machine
hydroélectrique, ledit organe étant du type comportant une
partie mobile orientable constituée de directrices mobiles,
caractérisé en ce que chaque directrice mobile est constituée
par deux profils minces substantiellement parallèles et dont le
contour extérieur est approximativement inscrit dans celui du
profil plein qui correspondrait à un profil de directrice
mobile d'une seule pièce de même rôle.
2.- Organe de distribution selon la revendication 1,
caractérisé en ce que ledit contour extérieur des deux profils
minces est légèrement plus large que celui dudit profil plein,
et en ce que les dimensions desdits profils minces sont telles
que leur inertie géométrique par rapport à la fibre moyenne ait
la même valeur que celle qu'elle aurait avec ledit profil plein.
3.- Organe de distribution selon la revendication 2,
caractérisé en ce que lesdits profils minces sont reliés par
deux plateaux et une ou plusieurs entretoises.
4. Organe de distribution selon la revendication
1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites directrices mobiles
sont positionnées de manière à se fermer sur les profils situés
le plus près de la roue de la machine.

Description

3~
La presente in~ention se ra~orte ~ un organe xégla-
ble de distribution de fluide pour machine h~droelec-trique telle
que pompe, turbine ou turbine-pompe, de haut~ chute.
Dans les pompes, turbines, ou turbines~pompes, le
réglage du débi-t d'eal~ se fait généralemen-t au moyen d'un orga-
ne distribution de fluide, appele " distributeur" lorsque la ma~
chine fonctionne en turbine, et " diffuseur" lors~ue ~a machine
fonctionne en pompe Dans le cas du fonctionnement en turbine
par exemple~ on rencontre successivement de l'amont vers l'aval:
- la volute d'alimentation en eau, ou " bache" ,
un premier organe de distribution, appelé " avant-distribu-
teurl', constitue d'aubes directrices fixes en position,
- un distributeur mobile orme de profils orientales montes sur
tourillons et situes tous, par rapport à l'axe de la machine,
sur un diametre déterminé dit " diametre de perçage". Ces
proils sont souvent appeles " directrices mobiles".
- la roue a aubes formant le coeur de la turbine.
Dans le cas d'une machine fonctionnant en pompe, on
retrouve tous ces elements, le sens de circulation de lleau etant
evidemment inverse. Un dispositif de ce type est par exemple
schernatise dans le brevet français publie sous le~numero 2.093.
363.
Les profils orientables constitutifs du distributeur
et/ou diffuseur definissent, suivant leur orientation, une sec-
tion de passage plus ou moins grande qui limite le debit d'eau
- dans les mêmes proportions. Ils peuvent fermer completement le
passage du fluide de facon etanche, a l'arret dans le cas gené-
ral et en particulier au démarrage dans le cas du fonctionnement
en pompe. Ils doivent alors resister a la pression correspondant
à la pression correspondant a la chute, ce qui conduit, pour les
hautes chutes, a determiner des profils tres epais conditionnes
par les calculs de resistance des materiaux.
.. , ~.

1 ~5~3~L
L'epaisseur necessitee e~ consequence pour ces pro-
fils est toutefois tr~s prejudiciable, D'une part en effet,
leurs extremites relativement epaisses donnent naissance ~
des sillages qui engendrent des pertes et ~ des tourbillons de
Karman qui creent des instabilités dans l~écoulement, d~autre
part en augmentant pour une machine donnée l'épaisseur de ces
profils on limite trop le clébit possible, de sorte que l~on est
alors conduit, pour le débit souhaitable, a augmenter les di~en-
sions de la machine.
Le distributeur/diffuseur de 17invention ne présente
pas ces incon~énients. I1 est caractérise en ce qu~il comporte
des directrices mobiles constituees chacune par deux proEils
minces substantiellement parall81es et dont le contour extérieur
est approximativemen-t inscrit dans celui du profil plein qui
correspondrait à un proEil de directrice mobile d'une seule pi8ce
de même role.
L'invention sera mieux comprise ~ l~aide de la des-
cription suivante d'un exemple de réalisation, en réérence aux
dessins annexes dans lequels:
- la figure 1 est une vue schématique par le dessus d'un distri-
buteur-diffuseur de turbine-pompe conforme a l'~invention;
- la figure 2 est une coupe schématique, selon la direction AB
de la figure l, d'une directrice mobile selon l'invention.
Sur la figure 1, on a désigné par la réference 1 la
volute d'alimentation en eau~ ou " bâch~" de la turbine-pompe et
par la référence 2 sa roue, dont on a trace le proil 3 d'une de
ses aubes constitutives. Entre la bache 1 et la roue 2 est situé
l'organe de distribution de fluide 4, appele distributeur dans le
cas du fonctionnement en turbine et diffuseur dans le cas du fonc~
tionnement en pompe. Cet organe de distribution est constitue
d'une part d'aubes fixes 5 constituant les a~ant-directrices, et,
conformement a l'invention, de couples d'aubes (6, 7) parall~es

et orientables par xotation autour d'un axe commun 8~ Chaque cou-
ple (6, 71 constitue une des directrices mobiles de l'art ante-
rieur et est tel que son contour exterieur vienne approximatiYe-
ment s'inscrire dans le contour g, represen-te en pointilles sur
le dessin, de la direc-trice pleine de l~art anterieur exerçant
la même fonction hyclrauliquc, en particulier les angles d~entrée
et de sortie des profils (6 - 7 et 9) e-tant conservés. En rea-
lite, le contour extexieur de chaque couple (6, 7) est avantageu-
sement un peu plus large que celui du profil plein correspondant,
l'epaisseur des profils (6, 7) etant calculee, compte tenu de
leurs autres dimensions, de maniere a ce que leur inertie ~eome-
trique par rapport ~ la fibre moyenne soit la meme qu~avec le pro-
fil unique 9 de l'art anterieur. On pourra ainsi utiliser des
organes d'ouverture et de fermeture non surdimensionnes par rap-
port ~ ceux qulauraient nécessite les profils antérieurs 9.
Sur la figure 2, qui est une vue en coupe d~un des
couples (6, 7) constituant une des directrices mobiles de llin-
vention, on voit que les profils (6, 7) sont reunis par deux pla-
teaux dlextremite (12, 14) ainsl qu'avantageu.sement par au moins
une entreprise 13. L~ensemhle es-t rendu mobile de maniere clas-
sique par l'intermediaire de deux tourillons (10, 11) situes se-
lon l'axe 8.
Comme on le voit sur la partie inferieure droite de
la figure 1, qui represente deux couples (6', 7' et 6l', 77') de
directrices mobiles orientees en position de fermeture, la ferme-
ture s'effectue sur les profils ~6', 6") situes le plus pres de
la roue 2. On obtient ainsi une surface de fermeture pratique-
ment lisse et situee très pres de la roue, ce qui permet de li-
miter au maximum la puissance de barbotage au d.emarra~e en ~ompa,
On voit qu~avec les directrices (6, 7) dë l~invention,
la section de passage de l~eau est notablement plu5 grande qula-
vec un profil plein (9) de l~art anterieur, ce qui permet, a di-

` ~5~35 ~
mensions de ~achln~ égales~ de passer un d~bit plus ~randt donc
de fournir une pulssance supérieure lors~ue les machines fonc-
tionnent en turbine. Par ailleurs, les extremites sont tras
minces, ce qui evite, aussi bien dans le scns turbine que dans
le sens pompe, la creation de sillaqes et de tourbillons.