CH385133A - Procédé de tranquillisation de la marche d'une turbine hydraulique à réaction et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé de     tranquillisation    de la marche d'une     turbine        hydraulique    à     réaction     et appareil ,pour la mise en     aeuvre    de ce procédé    Il est connu que les turbines à réaction (turbines  Francis ou Hélice), surtout les machines de grandes  dimensions, sont le siège, à certaines charges, de  phénomènes de cavitation dus à     l'instabilité    de la  partie centrale de l'écoulement     sortant    de la roue  pour entrer dans l'aspirateur.

   Les violentes pertur  bations de pression que     provoquent    ces phénomènes  se répercutent dans tout l'écoulement depuis l'aspi  rateur jusqu'à la conduite forcée en passant par la  turbine dans laquelle en particulier elles provoquent  des déformations passagères mais brutales de ses  organes.  



  Pour atténuer ces phénomènes, on a déjà sou  vent utilisé le moyen consistant à insuffler de l'air  dans la zone centrale, par exemple à travers l'arbre  du groupe par un     canal    central, ou par des tubes pé  nétrant dans l'aspirateur et     amenant    l'air au centre  immédiatement sous la roue, voire même à l'inté  rieur de la pointe terminale de roue, ou encore dans  le cas des turbines Francis, à travers le fond de la  turbine d'où l'air pénètre ensuite dans l'écoulement  par les trous d'équilibrage soit directement à travers  le plafond de la roue, soit en passant par la pointe  de roue.

   Dans ce     dernier    cas, il est nécessaire de dis  poser d'une installation de compresseurs pour intro  duire l'air dans la turbine car l'espace entre le fond  de la turbine et le plafond de la roue est normale  ment sous pression.  



  La présente     invention    a pour objet un procédé  de     tranquillisation    de la marche d'une     turbine    hy  draulique à réaction caractérisé par le fait que l'on  forme une émulsion d'air et d'eau et en ce que l'on       introduit    ladite émulsion     dans    l'espace compris en  tre le fond de la turbine et le plafond de la roue de  manière à constituer un milieu     amortisseur    proté  geant le fond de la turbine contre les trépidations.

      L'invention a également pour objet un appareil  pour la mise en     #uvre    de ce procédé, comprenant  au moins une buse projetant au moins un jet d'eau  sous pression dans un courant d'air et caractérisé  par le fait que ladite buse comporte des moyens frac  tionnant ledit jet en plusieurs jets     secondaires    de       manière    à multiplier les surfaces en contact entre       fluides        afin    d'augmenter le débit de     l'air        entraîné     et d'autre part à favoriser le mélange intime des  deux fluides et leur transformation en ladite émul  sion, avant l'introduction de celle-ci dans ledit espace  de la turbine.

      Un mode de réalisation de l'appareil selon l'in  vention va maintenant être décrit à titre d'exemple,  en référence au dessin joint sur lequel  la     fig.    1 est une vue en coupe longitudinale de  ce mode de réalisation ;  la     fig.    2 est une vue en coupe suivant     II-II    de la       fig.    1 ;  la     fig.    3 est une vue en coupe cylindrique déve  loppée suivant     III-III    de la     fig.    1 ;

    L'appareil représenté en     fig.    1 est constitué d'un  corps cylindrique 10 dont l'extrémité supérieure est  munie d'un clapet à boule 11 et à son extrémité  inférieure d'une buse convergente 12 prolongée par  un tube cylindrique 13 muni d'une bride de raccor  dement 14. Une tubulure coudée 15 pénètre latéra  lement dans le     corps    10 et sa sortie, dirigée suivant  l'axe 16 de l'appareil, est munie d'une buse 17. Des  cloisons     radiales    18 d'épaisseur convenable et non  profilées à l'aval sont disposées au voisinage de l'ex  trémité de la buse 17. Un tube central 19 coaxial  avec la buse 17 traverse la paroi de la tubulure 15  et débouche dans la partie supérieure du corps cy  lindrique 10.

        L'ensemble de l'appareil est     fixé    par la bride 14  sur le fond 21 de la     turbine.     



  Le fonctionnement de l'appareil est le suivant  de l'eau e sous pression, provenant par exemple de  l'eau     d'alimentation    de la turbine, est envoyée dans  la tubulure 15 d'où elle sort par la buse 17 sous  forme de plusieurs jets 22, cinq dans le cas mon  tré. A la sortie de la buse 17, ces jets sont séparés  les uns des autres par les espaces radiaux tels que  23, fia. 2 et 3, et par l'espace central 24.  



  Le diamètre intérieur de la sortie de la buse 17  est un peu plus petit que le diamètre intérieur de  l'embout 13 de sorte qu'à l'entrée dudit embout, il       existe    un petit espace     annulaire    25 entre les jets  d'eau 22 et la paroi intérieure de l'embout 13.  



  Sous l'effet de la dépression qui règne à la sor  tie de la buse 17, l'air a entre par le clapet 11 dans  le corps 10 et de là, par le     tube    19 et le passage  annulaire 26, il     arrive    dans l'espace central 24, les  espaces radiaux 23 et l'espace annulaire 25.  



  L'air est ensuite entraîné par les nombreuses sur  faces de contact avec l'eau dues, au fractionnement  du courant de fluide moteur. Rapidement, par suite  des turbulences qui naissent dans les surfaces de  contact air-eau,     il    se produit un mélange intime 27  des deux     fluides    dans le tube mélangeur 13, ce qui a  pour premier effet de permettre sans difficulté l'in  troduction de l'émulsion d'air et d'eau dans l'es  pace compris entre le fond de la turbine et le pla  fond de la roue.  



  Dans une     variante,    le tube central 19 pourrait  être supprimé ; dans une autre variante, l'amenée du       fluide    moteur pourrait se faire dans l'axe de l'ap  pareil à l'emplacement de l'entrée d'air     s'effectuant     par une ou plusieurs     ouvertures    percées dans la pa  roi latérale du     corps    cylindrique 10.  



  En outre, tout autre dispositif capable de fa  briquer une émulsion air-eau et de la faire pénétrer  par le fond de la turbine peut être employé.  



  L'émulsion obtenue au moyen de l'appareil dé  crit procure des résultats d'amortissement bien su  périeurs à ceux obtenus avec de l'air injecté par les  moyens connus.  



  En effet, le débit minimum d'air nécessaire avec  les dispositifs connus doit être de l'ordre de 1 à 2  du débit en eau de la turbine, mais peut     atteindre     parfois une valeur notablement supérieure, ce dont  on peut juger par le bruit considérable que produit  l'air à vitesse presque     sonique    en pénétrant dans les       orifices    extérieurs d'entrée d'air.

   Outre que le     bruit     produit est très gênant, une telle quantité d'air in  troduite dans l'écoulement de la turbine provoque    une baisse de rendement     sans    pour autant     apporter     une     tranquillisation    pleinement     satisfaisante    du fonc  tionnement de la turbine aux     régimes    critiques.  



  Dans le cas du procédé décrit, au contraire,  avec un débit d'air très     inférieur,    de l'ordre de 0,5 %  et dans la majorité des cas beaucoup     moins,    par  exemple 0,1 %, on obtient des effets de     tranquilli-          sation    remarquables de la marche de la turbine tout  en étant d'un fonctionnement silencieux.  



  Ce résultat remarquable est     particulièrement    dû  à ce que l'introduction de l'émulsion a lieu, à tra  vers le fond de la turbine. En effet, l'espace circu  laire compris entre le fond de la turbine et le pla  fond (ou moyeu) de la roue se trouve alors rempli  d'émulsion sous pression et constitue un accumula  teur circulaire centré sur l'axe de la turbine, permet  tant une distribution d'émulsion parfaitement symé  trique par les trous     et,/ou    les passages prévus dans  le moyeu de la roue. En outre, la présence d'un vo  lume important d'émulsion sous le fond (ou couver  cle) de la turbine constitue un amortisseur particu  lièrement efficace contre toutes les trépidations dues  aux pulsations de pression résultant du fonctionne  ment hydraulique de la turbine.

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé de tranquillisation de la marche d'une turbine hydraulique à réaction, caractérisé par le fait que l'on forme une émulsion d'air et d'eau et en ce que l'on introduit ladite émulsion dans l'espace compris entre le fond de la turbine et le plafond de la roue de manière à constituer un milieu amortis seur protégeant le fond de la turbine contre les trépidations.

   REVENDICATION II Appareil pour la mise en #uvre du procédé se lon la revendication I, comprenant au moins une buse projetant au moins un jet d'eau sous pression dans un courant d'air, caractérisé par le fait que ladite buse comporte des moyens fractionnant ledit jet en plusieurs jets secondaires de manière à multi plier les surfaces en contact entre fluides afin d'aug menter le débit de l'air entraîné et d'autre part à favoriser le mélange intime des deux fluides et leur transformation en ladite émulsion, avant l'introduc tion de celle-ci dans ledit espace de la turbine.