Groupe hydroélectrique<B>à</B> axe vertical. La. conception et l'aménagement des grou pes hydroélectriques<B>à</B> axe vertical ont fait l'objet de nombreuses, tentatives de perfec tionnements dans le but de simplifier et de faciliter la construction, le montage et l'en tretien de ces machines, qui font de dimen sions souvent considérables du fait quétant destinées<B>à</B> travailler sous de basses chuteis, elles sont appelées'à absorber des débits im portants.
On rechercherait en particulier une construction ramassk et économique 'râce notamment<B>à</B> un gain daffl l'encombre ment en hauteur des groupes, facteur capi tal pour les dépenses de génie civil et pour les opérations de manutention. On recherchait également une possibilité, de démontage local pour la surveillance de certains organes sans qu'il soit nécessaire de démonter l'arbre de la turbine et l'arbre de l'alternateur.
Dans la ligne de ce développement, la pré sente Invention a pour objet un groupe hydro électrique<B>à</B> un axe vertical, caractérisé en<B>ce</B> que le rotor de l'alternateur est constitué par un anneau fixé par une bride sur une pièce creuse tronconique, de diamètre décroissant vers le bas, et constituant elle-même un 6lé- ment de l'arbre du groupe.
Cette disposition permet une t#ransmission plus rationnelle<B>à</B><U>la</U> fois du couple de la tur bine au volant de la génératrice et du poids de celui-ci<B>à</B> la butée de charge du groupe. Le métal travaille en effet mieux dans un élément creux de révolution que dans un arbre classique où il est concentré au voisi nage de. l'axe de rotation.
En outre, une virole peut limiter un espace central, dans lequel peut être logé au moins en partie le cylindre du servo-moteur de com mande des pales orientables si le groupecom- porte une turbine du type Kaplan. Cet espace peut être fermé par un couvercle portant un tourillon tournant dans un palier supérieur du groupe porté par<B>le</B> croisillon.
Les dessins annexés représentent,<B>à</B> titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'in vention.
La fig. <B>1</B> est une coupe axiale dun groupe hydroélectrique<B>à</B> axe vertical<B>à</B> turbine type Kaplan.
La fig. 2 est une coupe axiale d'un groupe hydroélectrique<B>à</B> axe vertical suivant une variante d'exécution de la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>3</B> est une -demi-coupe axiale d-une forme d'exécution, dans laquelle l'ensemble tournant turbine-génératrice comporte un ro tor creux.
On décrira d'abord l'exemple d'exécution représenté<B>à</B> la fig. <B>1.</B> On a désigné, par<B>1</B> le massif, dans lequel est prise la couronne fixe 2 du distributeur, qui supporte l'ensemble tournant du groupe.
La roue de turbine,3 est fixée<B>à</B> la partie inférieure d'un arbre plein 4, qui est guidé dans un palier<B>5</B> porté par cette couronne fixe et qui se termine par un plateau d'ac, couplement <B>6.</B> Sur celui-ci est boulonnée la pe tite base inférieure<B>7,</B> de plus grand,diainûtre que ce plateau, dune pièce creuse de lori-ne conique<B>8</B> s'évasant vers le haut. Cette base <B>7</B> est fixée sur uu anneau de butée<B>9</B> centré par le plateau<B>6</B> et reposant par les grains mobiles<B>10</B> sur les grains fixes<B>11.</B>
Sur la grande base supérieure de la pièce tronconique<B>8</B> est fixé par une bride interne 12 Panneau<B>13</B> de rotor de Paternatetir, d#ont le stator 14 repose sur la partie -upérieure <B>du</B> massif<B>1.
A</B> l'intérieur de la pièce tronco nique<B>8,</B> est prévue une bride,<B>15,</B> sur laquelle est fixé, le cylindre<B>16 du</B> servo-moteur; <B>17</B> désigne l'arbre de commande des pales, orien tables de la turbine, qui passe dans un fo rage de l'arbre 4 et<B>18</B> désigne la tige eretise du dispositif d'aeservissement. Un bouchon <B>19</B> ferme un trou de visite du selvo-morteur dans la paroi de la pièce tronconique<B>8.</B>
La pièce tronconique oit virole<B>8</B> est fer- mée,er. haut par un couvercle tronconique 20, sur lequel est fixé par une bride un tourillon 21 tourna-nt daffl un palier supérieur 22 a-Li centre du croisillon habituel 28; le croisillon lui-même supporte le stator de l'excitatrice 24.
On voit que dans cette. disposition le poids du rotor de<B>la</B> génératrice et la -poussée<B>hy-</B> draulique sur la, roue de turbine sont trans mis par l'intermédiaire de la virole<B>8</B> aux organes de butée.
Dans<B>la</B> variante que représente la fig. 2, la liaison de la virole<B>8 à</B> Parbre de la tur bine -se<B>f</B>ait, par l'intermédiaire d-ail manchon 2,5 <B>à</B> brides externes, l'une<B>26</B> ayant un dia mètre, inférieur<B>à</B> l'autre<B>27.</B> La bride<B>27</B> est centrée et boulonnée sur une bride, interne <B>28</B> de la petite base inférieure de la virole, ayant une ouverture supérieure au diamètre de la bride<B>26</B> et du corps du manchon.
La bride<B>26</B> est centrée et boulonnée sur lin pla teau<B>29</B> boulonné sur le plateau d'accouple ment<B>6</B> de Parbre 4 de la turbine<B>3</B> #et portant l'an-neau de butée<B>30</B> de diamètre interne su périeur axi diamètre du plateau d'accouple ment<B>6.</B>
Cette disposition permet le démontage de la butée, la turbine et lalternateur restant en place.
Le cylindre<B>31</B> du servo-moteur est soli daire de son fond<B>32,</B> que traverse l'arbre<B>1.7</B> de commande des pales, et d'un flasque-<B>33,</B> par lequel il est fixé sur le couvercle 20 de la virole<B>8</B> en couvrant une ouverture de plus grand diamètre que la bride<B>27</B> du manchon <B>25,</B> ce qui permet d'extraire celui-ci<B>à</B> travers la virole. Ici c'est le couvercle 34 du cylindre <B>31</B> du servo-moteur qui porte le tourillon su périeur 21 de l'ensemble tournant turbine- génératrice.
La forme d'exécution que représente la fig. <B>3,</B> constitue en quelque sorte une géné ralisation des précédentes du point de vue de la construction<B>à</B> Paide de viroles<B>de</B> Pensem- ble tournant turbine-génératrice.
Dans le palier inférieur 34 de l'ensemble tournant turbine-génératrice, tourne une vi role<B>35,</B> dont la partie inférieure s'élargit et est fixée par une bride externe<B>36</B> sur la bride externe<B>37</B> d'une virole cylindrique<B>38</B> constituant le cylindre du servo-moteur des pales orientables de la roue de turbine<B>3</B> -et fixée par une bride inférieure<B>39</B> sur cette roue. Une cloison intérieure 40<B>à</B> la base de la virole<B>85</B> forme le couvercle du cylindre <B>38.</B> La distribution d'huile au servo-moteur est assurée par des canalisations qui ne sont pas représentées.
On voit que la turbine n'a pas d'arbre plein. Fille est liée<B>à</B> l'anneau<B>13</B> du rotor de l'alternateur par d'autres viroles 'bridées les -unes sur les -autres, de façon<B>à</B> constituer un corps entièrement creux ou rotor creux, qui va. en s'évasant vers le haut<B>à</B> partir de la virole<B>35,</B> qui en constitue en quelque, sorte le col cylindrique.
L'extrémité supérieure de la virole<B>35</B> est goujonnée soils la bride interne, 41 d'une vi role tronconique 42, qui par une bride externe supérieure 43 repose sur une colle rette intérieure 44 d'une virole -cylindrique 45. Cette virole 45 forme l'anneau de butée du groupe.
Elle comporte une bride externe supérieure 46 boulonnée en appui sur une bride interne 47 de la petite base d'une virole tron conique fortement évasée 48; la grande base a une bride externe 49 boulonnée sur une bride interne<B>50</B> de l'anneau de Palternateur <B>13.</B> Lie couvercle ou. flasque annulaire 20 em boîté et fixé par une bride<B>à</B> la face supé rieure de l'anneaii <B>13</B> présente, comme dans l'exemple de la fig. 2, une ouverture<B>51</B> d'un diamètre supérieur an diamètre de la bride 46 de l'anneau de butée du groupe.
Le cou vercle<B>52</B> qui ferme cette ouverture par em- boitement et est fixé sur le flasque annulaire 20 reçoit dans un évidement circulaire une plaque d'assise<B>53,</B> sur laquelle repose, par l'intermédiaire dune bride 54, un tourillon <B>55</B> formant l'extrémité du corps de rotor. Un alésage axial<B>56</B> traverse le tourillon<B>55,</B> la plaque d'assise<B>53</B> et le couvercle<B>52.</B>
La bride 54,du tourillon a une périphérie tronconique et reçoit une couronne<B>57</B> d'alé sage conique, qui peut être serrée sur le cou vercle<B>52</B> par des goujons<B>58</B> passant dans des trous élargis,de cette bride. Les laces de contact entre bride 54 et plaque d'assise<B>53</B> sont obliques sur l'axe du rotor, ce qui per met par rotation de la plaque d'assise sous la bride du tourillon d'ajuster la direction axiale de celui-ci par rapport<B>à</B> l'axe<B>-de</B> l'en semble du rotor.
Le palier<B>59</B> du tourillon,<B>55</B> est fixé sur une couronne d'appui<B>60</B> fermant une ouver ture<B>61</B> au centre du croisillon<B>62</B> dont le diamètre est supérieur au diamétre externe du couvercle<B>52</B> du rotor, ce qui permet lex- traction de<B>ce</B> couvercle par cette ouverture ainsi que l'extraction de toutes les viroles inférieures jusqu'à et<B>y</B> compris la virole de butée du groupe 45.
Il peut être avantageux de dispo ser certains appareils et l'excitatrice en particulier, -dans l'espace compris entre le croisillon et le couvercle du rotor creux:<B>le</B> couvercle<B>52</B> porte le'rotor <B>63</B> de l'excita- trice, tandis que le stator 64 de cette ma chine est fixé autour de l'ouverture<B>61</B> et sous le croisillon. Cette disposition n'est indiquée qu'à titre d'exemple: lensemble du stator et. du rotor de l'excitatrice pourrait aussi être disposé soit<B>à</B> l'intérieur du diamètre de l'ou verture<B>61,</B> le stator étant fixé sous la cou ronne fixe<B>60,</B> soit<B>à</B> l'extérieur de ce dia mètre, le rotor étant porté pax le flasque annulaire 20.
On pourrait aussi comrver la disposition habituelle, dans laquelle l'excita trice est située au-dessus du croisillon, son rotor étant fixé sur un prolongement saillant du tourillon<B>55.</B>
On remarquera que dans cette construc tion, qui comporte un corps de rotor entière ment creux au-dessus de la roue de turbine, un large espace intérieur -d'accès particulière ment aisé est ménagé dans le rotor; on peut loger dans cet espace divers accessoires du groupe tels que dispositif<B>de</B> lubrification, pompe, etc. Le corps de rotor ainsi constitué présente une grande rigidité et est très peu déformable. Cette propriété, qui est un avan tage certain du point de -vue de la construc tion, nécessite toutefoi s un alignement rigou reux des paliers inférieur et supérieur et une perpendicularité irréprochable de la glace du pivot sur l'axe idéal du rotor.
Le montage et le. réglage du palier infé rieur et de la butée s'effectuent suivant des procédés usuels et ne présentent pas de diffi cultés particulières. En revanche,, le tourillon supérieur<B>55,</B> qui se trouve assez éloigné du palier inférieur 34, pourrait avoir un déca lage important et non acceptable par rap port<B>à</B> l'axe de la virole<B>35</B> par suite des cen trages successifs des viroles les unes sur les autres, dont les erreurs inévitables peuvent S'ajouter.
En viie de la mise en -place précise tant en position qu'en direction du tourillon supé rieur<B>55,</B> des moyens de réglage sont prévus. On utilise -une lunette<B>65,</B> optiquement cen trée dans l'axe du tourillon<B>à</B> l'intérieur de l'alésage<B>56,</B> et un réticule<B>66</B> monté sur un tronc decône ou trépied indéformable<B>67</B> qui peut se loger dans la virole 42, des repères appropriés permettant de placer ce trépied en deux positions symétriques par -rapport <B>à</B> l'entrée du col <B>35,</B> de telle sorte que,
dans les deux positions le centre du réticule vienne se placer exactement dans l'axe du eoL On règle l'inclinaison de l'axe du touril lon en agissant sur Forientation relative de sa bride 54 sur la plaque d'assise<B>53</B> et le calage dans le sens latéral s'effectue par un glissement. latéral du tourillon sur ladite pla que en utilisant les jeux des bualons dans leurs troas jusqLià ce que le centre du réti- cult <B>66</B> se présente pour ces deux positions dans l'axe de la lunette<B>65;
</B> on est assuré dans ces conditions que le tourillan. est placé dans l'axe du corps du rotor et du palier inférieur 34, on bloque le collier de serrage<B>57,</B> on ajuste le palier<B>59</B> sur le tourillon ainsi ré <B>glé</B> et calé, on le fixe<B>à</B> la couronne d'appui <B>60</B> elle-même fixée et. repérée sur le croisil lon<B>62.</B>
Ces opérations étant effectuées, il nest pl-Lis nécessaire de les recommencer- il est possible en effet de conserver le réglage du palier supérieur lorsqu'on veut accéder<B>à</B> l'in térieur du rotor, grâce<B>à</B> l'artifice qui consiste <B>à</B> assujettir provisoirement et avant chaque démontage le couvercle<B>52</B> du rotor<B>à</B> la cou- ron,ne fixe<B>60.</B> On utilisera par exemple<B>à</B> cet effet quelques tirants tels que<B>68,</B> qui, vissés dans des trous taraudés prévus<B>à</B> cet effet dans le couvercle<B>52,</B> permettront<B>de</B> lever en semble la couronne<B>60</B> et, ce couvercle<B>52</B> avec le tourillon<B>55</B> engagé dans s'on palier.
Il suf fit lors du remontage que le centrage du cou- vercl#e de rotor<B>52</B> soit convenablement assuré dans le flasque annulaire 20 et que la cou ronne<B>60</B> soit bien replacée dans sa position repérée sur lecroiWillon.
Lorsque le rotor est découvert, on<B>p</B> eut accéder aux organes intérieurs. En outre, après calage de la turbine et de l'anneau de l'alternateur, on peut démonter la virole 42 pour découvrir le palier 34 et démonter la virole de charge 45 pour accéder<B>à</B> la butée, cas deux viroles pouvant, comme on l'a vu, être extraites par les ouvertures<B>51</B> et<B>61.</B>