Groupe hydroélectrique La présente invention a pour objet un groupe hydroélectrique, comprenant une tur bine hydraulique entraînant un ensemble gé nérateur de courant, cet ensemble étant enfer mé dans un carter attenant à la turbine.
Le groupe selon l'invention est caractérisé par le fait que le carter est conformé et dimen- sionné de manière à pouvoir contenir, à volon té, une ou plusieurs génératrices disposées au tour de l'axe de rotation de la turbine et en traînées par la turbine au moyen d'engrenages, le nombre des génératrices montées dans ce carter dépendant respectivement de la chute d'eau disponible et de la puissance que peut fournir la turbine.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exécu tion du groupe hydroélectrique selon l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale de ce groupe. La fig. 2 est une coupe transversale sché matique de ce groupe, selon<I>11-1I</I> de la fig. 1, montrant la disposition de quatre génératrices dans le carter du groupe. Le groupe hydroélectrique représenté au dessin est formé d'une turbine munie en l'occu- rence d'une roue Kaplan 1 à àxe de rotation horizontal. Cette roue 1 tourne dans un canal cylindrique 2 et est munie de pales orientables 3.
Les tourillons 4 de ces pales 3 sont dispo sés de manière que sous l'effet de la pression d'eau, les pales 3 tendent à se placer automa tiquement transversalement au courant d'eau en freinant ainsi au maximum le débit d'eau dans le canal 2.
Cette roue 1 est portée par un arbre 5 tournant dans un palier 6 supporté par un bâti ou carter 7 monté sur des bras 8 constituant eux-mêmes un distributeur fixe de l'eau dans la turbine. Ce bâti ou carter 7 constitue une chambre étanche, immergée dans le courant d'eau et dans laquelle est disposé l'ensemble générateur de courant. En effet, dans l'exemple représenté à la fig. 1, cet ensemble générateur comprend une génératrice 9 portée par le bâti ou carter 7. L'arbre 10 de cette génératrice 9 tourne dans des paliers 11 et 12, portés eux- mêmes par des flasques 13, respectivement 14, disposés à l'intérieur du carter 7.
L'arbre 5 de la turbine comprend un pro longement tubulaire 15 fixé par des goujons 16 à la partie de l'arbre 5 voisine de la roue 1. Cette partie tubulaire 15 est prolongée elle même par un embout 17 en forme de col qui porte dans un palier 18 fixé au flasque 14.
Une couronne dentée 19 est fixée à l'ex trémité gauche de la partie tubulaire 15 de l'arbre 5. Cette couronne entraine le rotor de la génératrice 9 par l'intermédiaire d'un pignon 20 fixé à une extrémité de l'arbre 10 de la gé- négatrice, et qui engrène dans cette couronne 19.
Le mécanisme de commande des pales orientables 3 de la turbine comprend une tige 21 coulissant selon l'axe de rotation de la roue 1. Cette tige 21 porte à l'une de ses extrémités un croisillon 22 auquel sont articulées des biellettes 23, articulées d'autre part elles-mê mes à un levier 24, claveté sur chacun des tourillons 4 des pales 3. La tige 21 porte en outre un piston 25 susceptible de coulisser dans la partie interne cylindrique 26 du pro longement 15 de l'arbre. L'espace intérieur de l'arbre creux 5, 15, 17 est fermé vers la gau che par un coussinet 27 porté par des entre toises 28 disposées à l'intérieur du carter 7, coussinet 27 dont une partie s'engage à l'inté rieur du col 17 de l'arbre creux.
Ce coussinet 27 constitue une bague ou anneau de distri bution d'huile sous pression pour la commande du servomoteur constitué par le piston 25 et le cylindre 26. En effet, ce coussinet 27 est percé d'un canal 29 communiquant, grâce à un perçage 30 pratiqué dans la tige 21, avec un canal axial 31 foré dans le centre de cette tige 21. Ce canal 31 débouche sur la face du pis ton 25 dirigée du côté de la roue 1. Un se cond canal 32 est pratiqué dans le coussinet 27 pour l'amenée d'huile sous pression sur l'autre face du piston 25. Deux conduites pa rallèles 33 et 34 sont reliées respectivement au canal 29 et au canal 32.
Ces conduites 33 et 34 mettent en communication les deux es paces situés de part et d'autre du piston 25 avec un distributeur non représenté situé au dehors de la chambre étanche que constitue le carter 7. Comme le montre le dessin, ces conduites 33 et 34 passent dans une gaine 35 par laquelle passe également les câbles conduc teurs de courant électrique 36 de même qu'un ruban 37 d'asservissement du distributeur à la tige de commande 21 des pales 3. En effet, cette tige 21 porte à son extrémité gauche une douille 38 sur laquelle peut tourner librement un anneau 39 articulé à un levier d'asservisse ment 40 pivoté en 41 par rapport au bâti fixe du groupe. Le ruban 37 est accroché à l'ex trémité 42 de ce levier d'asservissement 40. Un couvercle 45 ferme le carter 7 sur sa par tie gauche.
Un disque 46 constituant un frein pour les parties rotatives du groupe est claveté au voisinage de l'extrémité gauche de la tige 21. Ce disque 46, qui est solidaire en rotation de la roue 1, est destiné à être entraîné en dé placement axial par la tige 21 pour être amené en contact avec une garniture de friction 47 portée par le couvercle 45, lorsque les pales 3 sont disposées transversalement au courant d'eau. En outre, un carter fixe 48 entoure la par tie 15 de l'arbre 5 ainsi que la couronne den tée 19.
Un palier de butée est disposé en 49 pour supporter les efforts axiaux agissant sur les parties rotatives du groupe, ces efforts axiaux résultant de la poussée de l'eau contre les pa les 3 de la turbine 1.
Le fonctionnement du groupe hydroélec trique décrit en regard du dessin annexé est le suivant En marche normale, de l'huile sous pres sion est envoyée dans l'espace 52 du cylindre 26 par la conduite 34, 32 pour agir sur le pis ton 25 et contrecarrer l'effort de l'eau qui tend à faire pivoter les pales 3 pour les ame ner en position transversale dans le canal 2. Bien entendu, la marche de la machine est alors contrôlée de manière connue par un ré gulateur non représenté, situé hors de la cham bre étanche que constitue le carter 7, à proxi mité du distributeur d'huile sous pression.
En marche normale du groupe hydroélectrique, les fuites d'huile s'échappant de l'espace 50 et passant entre l'arbre 5 et la tige 21 sont uti lisées pour lubrifier les paliers 6 et 49, ceci grâce à un canal 51 percé transversalement dans l'arbre 5. De même, les fuites d'huile à partir de l'espace 52 du cylindre 26, qui pas sent entre le coussinet 27 et le col 17, vont lu brifier le palier 18 du groupe. L'huile qui s'échappe par ces différentes fuites se répand dans la chambre étanche et s'échappe finale ment par la gaine 35 vers un réservoir de ré cupération.
Ce réservoir de récupération, le distributeur à tiroir d'huile sous pression, la pompe fournissant cette huile sous pression, de même que le régulateur, sont disposés dans le local de l'usine contenant les organes de commande du groupe hydroélectrique.
Lorsqu'on veut amener les pales 3 de la roue 1 en position de fermeture, on envoie de l'huile sous pression par l'intermédiaire du dis tributeur et de la conduite 33, 29, 30, 31 dans l'espace 50 du cylindre 26. Simultanément, le distributeur met à l'échappement, par l'inter médiaire de la conduite 34, 32, l'huile conte nue dans l'espace 52 du cylindre 26. Les pales 3 se ferment alors sous l'action conjuguée de la poussée hydraulique agissant sur elles et de la pression d'huile agissant sur la face aval du piston 25. Si on a l'intention de provoquer l'arrêt du groupe hydroélectrique, la pression d'huile est envoyée dans l'espace 50 jusqu'à ce que les pales 3 se placent transversalement dans le canal 2. Lorsqu'elles atteignent cette position, le disque 46 vient frotter contre la garniture 47 pour finalement bloquer les par ties rotatives du groupe.
Cette construction de groupe hydroélectri que a l'avantage de permettre la suppression de toute vanne située à l'amont du groupe dans le canal d'amenée d'eau. La construction de l'usine hydroélectrique est, de ce fait, sim plifiée et tout particulièrement avantageuse pour l'équipement de basses et moyennes chu tes d'eau.
En outre, cette disposition du groupe, dans laquelle la génératrice 9 est disposée en de hors de l'axe de rotation de la turbine, per met de prévoir un espace suffisant à l'intérieur du carter 7 pour qu'il soit possible de monter plusieurs génératrices 9 autour de l'axe de ro tation de la turbine, toutes ces génératrices étant entraînées par la turbine par l'intermé diaire de la couronne 19.
La fig. 2 est un schéma montrant précisé ment la disposition de quatre génératrices 9 à l'intérieur du carter 7, les pignons 20 de ces génératrices étant entraînés simultanément par la couronne dentée 19.
Le nombre de génératrices 9 montées dans le carter 7 dépendra de la chute d'eau disponi ble, respectivement de la puissance que peut fournir la turbine 1. Dans le cas d'une chute d'eau très faible, une seule génératrice 9 pourra être montée dans le carter 7 pour être entraî née par la roue de la turbine 1.
Cette construction de groupe hydroélectri que est tout particulièrement avantageuse pour l'utilisation de chutes d'eau à hauteurs va riables. En effet, dans ce cas, on pourra mon ter plusieurs génératrices 9 de même puissance, par exemple quatre génératrices 9 dans le car ter 7. Chaque génératrice 9 sera susceptible d'être connectée électriquement au réseau à alimenter indépendamment des autres. Ainsi la connexion au réseau d'un nombre donné de génératrices 9 dépendra de la puissance mo mentanée susceptible d'être fournie par la tur bine 1.
Pour citer un exemple numérique, suppo sons que quatre génératrices 9, susceptibles de fournir chacune 50 CV, sont montées dans le carter 7. En admettant maintenant qu'une puissance de 50 CV est obtenue sous une chute d'eau H, et que cette puissance varie selon la loi H3iz, on aura la possibilité, en utilisant de une à quatre génératrices 9 identiques et la mê me alimentation hydraulique, d'obtenir les puissances suivantes en fonction de la chute d'eau
EMI0003.0011
Nombre <SEP> Puissance
<tb> Chute <SEP> d'eau <SEP> de <SEP> génératrices <SEP> délivrée
<tb> connectées
<tb> H <SEP> 1 <SEP> 50 <SEP> CV
<tb> 1,59 <SEP> H <SEP> 2 <SEP> 100 <SEP> CV
<tb> 2,07 <SEP> H <SEP> 3 <SEP> 150 <SEP> CV
<tb> 2,52 <SEP> H <SEP> 4 <SEP> 200 <SEP> CV En variante, on pourrait,
bien entendu, disposer plusieurs génératrices 9 de puissances différentes dans le même carter 7. On pourrait aussi jouer sur le rapport des diamètres des engrenages pour donner à toutes les génératri ces la même vitesse de rotation ou éventuelle ment des vitesses différentes.
Un autre avantage de la construction dé crite en regard du dessin annexé réside dans le fait qu'avec un même outillage et des pièces standardisées, plusieurs groupes hydroélectri- ques de puissances différentes peuvent être réa lisés, ce qui permet de réduire dans une forte proportion le prix de revient de tels groupes.
Dans l'exemple représenté au dessin, les différentes génératrices 9 étaient disposées de manière que leurs axes de rotation soient si tués parallèlement autour de l'axe de rotation de la turbine. Bien entendu, ces génératrices pourraient être disposées différemment autour de l'axe de rotation de la turbine. Par exem ple, toutes les génératrices pourraient avoir leurs axes disposés dans un même plan, tous ces axes étant disposés radialement autour de l'axe de rotation de la turbine. On pourrait aussi répartir les génératrices 9 autour de l'axe de rotation de la turbine de manière que leurs axes 10 soient tous situés sur un cône.
En variante encore, les génératrices 9 pour raient être disposées par paires, chaque paire comprenant une génératrice disposée à l'amont de la couronne d'entraînement 19 et l'autre à l'aval de cette couronne. Dans ce dernier cas, bien entendu, la couronne dentée 19 devrait présenter une denture externe, les pignons 20 d'entraînement des génératrices étant situés à .la périphérie de cette couronne.