Machine hydraulique La présente invention a pour objet urge machine hydraulique comprenant une roue de turbine, de pom- pe ou de turbine-pompe respectivement, munie de joints soumis à une circulation d'eau d'arrosage ou de fuite,
une vanne-fourreau étant disposée pour séparer l'espace dans lequel tourne la roue de la bâche d'alimentation respectivement de réception de ;l'eau afin de permettre d'entraîner la roue en régime dénoyé .
Cette machine hydraulique est caractérisée par le fait qu'un passage est aménagé dans le fourreau pour permettre l'évacuation de l'eau d'arrosage ou de fuite.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine hydraulique selon l'invention.
La Fig. 1 est une vue en coupe axiale de la moitié gauche d'une turbine-pompe dans sa position de fonc tionnement en pompe, alors que la fig. 2 est une vue en coupe axiale de la moitié droite de cette même machine dans sa position de fonc- rionrrement en turbine.
En réfërence au dessin, la machine hydraulique re présentée est une turbine-pompe, c'est-à-dire une machi ne hydraulique comprenant une roue de turbine 1 accouplée à une roue de pompe 2, les deux roues 1 et 2 étant fixées à la bride d'extrémité 3 d'un arbre 4. Une même bâche 5 sert, d'une part, à l'alimentation en eau de la turbine 1 et, d'autre part, à la réception de l'eau refoulée par la pompe 2. Bien entendu, des moyens sont prévus pour isoler l'espace dans lequel tourne respec tivement chaque roue 1 et 2 de la bâche 5, selon que c'est l'une ou l'autre des roues qui est en fonction.
Ces moyens comprennent en l'occurence deux vannes-four- reaux 6, respectivement 7. La vanne-fourreau 6 est dis posée en aval d'un distributeur 8 à aubes orientables dont est munie la turbine. Cette vanne-fourreau 6 n'est donc pas utilisée pour le réglage de la marche de la tur bine, réglage effectué par le distributeur 8, mais bien uniquement pour obturer l'amenée d'eau â la roue 1 de façon étanche lorsqu'elle est amenée dans la position représentée à la fig. 1.
On voit que dans cette position, l'extrémité 9 du fourreau vient prendre appui contre une garniture d'étanchéité 10 disposée dans le fond su périeur 11 de la turbine. Dans la position représentée à la fig. 1, la roue 1 se trouve dans un espace vide d'eau ou dénoyé , alors que la roue de pompe 2, elle, se trouve en position de fonctionnement.
La vanne-four- reau 7 permet donc également d'isoler l'espace dans lequel tourne la roue de pompe 2 de la bâche 5, lorsque cette vanne-fourreau 7 est amenée, par ses servo- moteurs de commande, dans la position représentée à la fig. 2.
Dans cette position, l'extrémité 12 du fourreau 7 vient prendre appui contre une garniture d'étanchéité 13 disposée dans le fond inférieur 14 de la pompe.
Lorsque soit l'une, soit l'autre des roues de turbine 1, respectivement de pompe 2. est entraînée en rotation en régime dénoyé , il est nécessaire de soumettre les joints de ces roues à un arrosage d'eau de refroidisse- ment. Pour éviter une perte de rendement de la machine due à une accumulation de cette eau de refroidissement, il est nécessaire de prévoir des moyens d'évacuation rapide de cette eau, en évitant le plus possible son ruis sellement sur des parties tournantes.
C'est précisément dans ce but que les vannes-fourreaux 6, respectivement 7 de la machine hydraulique décrite présentent un pas sage 15, respectivement 16 pour permettre l'évacuation de l'eau d'arrosage et de refroidissement des joints. Ces passages 15, respectivement 16 sont en fait créés entre le corps cylindrique du fourreau 6, respectivement 7 et un cylindre 17, respectivement 18 doublant le corps des fourreaux 6, respectivement 7 sur la face de ceux-ci opposée à celle supportant la haute pression.
Les dimen sions du cylindre 17 sont choisies de sorte qu'un espace annulaire constituant le passage 15 subsiste entre le corps du fourreau 6 et le cylindre 17. Des entretoises 19 rénissent le cylindre 17 au corps du fourreau 6. Il en est de même pour la vanne-fourreau 7 dont le corps est réuni par des entretoises 20 au cylindre 18 de manière à laisser un espace annulaire entre les pièces 7 et 18, espa ce constituant le passage 16.
Des chambres 21 sont aménagées entre les fonds 11 et 14 de la machine hydraulique. Des canaux 22 font communiquer ces chambres 21 avec la zone dans laquelle se déplace la vanne-fourreau 7. Une- conduite 23 met les chambres 21 en communication avec l'exté rieur. Une vanne 24 permet la fermeture de cette con duite 23 lorsque la pompe 2 est en fonctionnement.
Des canaux 25 mettent en communication ces cham bres 21 avec la zone dans laquelle se déplace la vanne fourreau 6 de la turbine. Une conduite 26 commandée., par une vanne 27.permet l'évacuation .à l'extérieur de l'eau récoltée dans le carter 37 de la vânne fourreau 6: En principe, une arrivée d'eau d'arrosage 28 est pré vue dans la zone du joint 29 de la pompe 2 et une autre arrivée d'eau d'arrosage est prévue en 30 dans la zone du joint 31 de la turbine 1.
Le fonctionnement de la machine hydraulique décri te ci-dessus en regard du dessin annexé se fait de la ma nière suivante Lorsque la machine fonctionne en pompe, comme représenté à la fin. 1, la vanne-fourreau 7 :de la pompe se trouve en position ouverte alors que la vanne-four- reau 6 de la turbine est fermée.' La vanne 24 de la con duite d'évacuation 23 est également fermée alors que la vanne 27 commandant la conduite 26 est ouverte.
Lorsque la machine est en fonctionnement comme indiqué ci-dessus, de l'eau s'écoule par les canaux 22 en direction des chambres 21. Cette eau s'infiltre notam ment dans les labyrinthes 32 disposés entre les fonds 11 et 14 de la machine et la partie centrale de la roue de pompe 2. Cette eau ne pouvant s'échapper par la con duite 23; s'écoule d'abord au travers du joint 36, puis par les canaux 25 et le passage annulaire 15 de la van ne-fourreau 6 dans le carter 37 d'où cette eau est éva cuée parla- conduite 26. L'eau d'arrosage amenée en 30 vient refroidir le joint 31 de la turbine 1. Une partie de cette eau d'arrosage s'écoule en direction du canal d'as piration 33 de la turbine alors qu'une autre partie de cette eau d'arrosage est récoltée dans le carter 37.
L'écoulement d'eau éventuel qui. pourrait se produire au joint 34 entre la roue de turbine 1 et le fond supé rieur 11 de celle-ci serait- plaqué par la force centrifuge contre la paroi interne du cylindre 17 et s'écoulerait le long de cette paroi en direction du carter 37. Pendant le fonctionnement en pompe. aucune arrivée d'eau d'ar rosage ne se fait au point 28. On voit par ce qui précè de que du fait de la disposition particulière du passage 15 dans la vanne-fourreau 6, la plus grande partie dé l'écoulement d'eau parasite se fait à travers ce passage 15,- ce qui évite tout -ruissellement défavorable- sur la. roue de turbine 1 en position dénoyée.
Lorsque la machine hydraulique fonctionne en tur bine, comme représenté à la fig. 2, la vanne-fourreau 6 est en position ouverte, alors que la vanne-fourreau 7 est fermée. Dans ce cas, aucune arrivée d'eau d'arrosa ge ne se fait au point 30, mais par contre, de l'eau -d'ar rosage est amenée au point 28 pour refroidir le joint ;29, la roue de pompe 2 étant dénoyée.
La vanne 27 est-fer- mée, alors que la vanne 24 est ouverte et permet l'éva cuation à l'extérieur de -l'eau d'arrosage s'écoulant dù joint 29 et par des canaux 35 dans le passage 16, les canaux-22, es chambres-21 et la conduite..23.
De nombreuses variantes d'exécution de cette machi ne hydraulique et, notamment du passage aménagé dans chaque fourreau 6, respectivement 7, pourraient être imaginées. Ainsi, au lieu de doubler le corps de chaque fourreau par un cylindre supplémentaire, il serait égale ment possible de percer des canaux axiaux dans l'épais-. seur du corps des vannes-fourreaux. Dans la description qui précède, il était plus particu lièrement question d'une machine hydraulique appelée turbine-pompe, car c'est dans le cas d'une telle machine que la disposition particulière décrite semble la plus favorable.
Toutefois, il est clair que cette disposition particulière peut également être appliquée à une turbine ou à une pompe indépendante munie d'une vanne-four- reau. .
Un autre avantage de la disposition décrite ci-dessus est que, en cas de fuite des joints 10, respectiveïriënt' 12 des vannes-fourreaux 6, respectivement 7, les cylindres 17, respectivement 18 forment écrans aux fuites sous pression et empêchent celles=ci d'atteindre -la\roue f,'res- pectiveinent 2.
Hydraulic machine The present invention relates to a hydraulic machine comprising a turbine, pump or turbine-pump wheel respectively, provided with seals subjected to a circulation of sprinkling water or leakage,
a sheath valve being arranged to separate the space in which the wheel rotates from the supply cover respectively for receiving the water in order to allow the wheel to be driven in depleted mode.
This hydraulic machine is characterized by the fact that a passage is provided in the sleeve to allow the evacuation of sprinkling water or leakage.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the hydraulic machine according to the invention.
Fig. 1 is an axial sectional view of the left half of a turbine-pump in its operating position as a pump, while FIG. 2 is an axial sectional view of the right half of the same machine in its operating position as a turbine.
With reference to the drawing, the hydraulic machine shown is a turbine-pump, that is to say a hydraulic machine comprising a turbine wheel 1 coupled to a pump wheel 2, the two wheels 1 and 2 being fixed to the end flange 3 of a shaft 4. The same cover 5 is used, on the one hand, to supply water to the turbine 1 and, on the other hand, to receive the water discharged by the pump 2. Of course, means are provided for isolating the space in which each wheel 1 and 2 of the cover 5 turns respec tively, depending on whether one or the other of the wheels is in operation.
These means in this case comprise two sheath valves 6, respectively 7. The sheath valve 6 is arranged downstream of a distributor 8 with orientable vanes with which the turbine is fitted. This sheath valve 6 is therefore not used for adjusting the speed of the turbine, adjustment carried out by the distributor 8, but indeed only for sealing off the water supply to the impeller 1 when it is sealed. is brought into the position shown in FIG. 1.
It can be seen that in this position, the end 9 of the sleeve comes to bear against a seal 10 disposed in the upper base 11 of the turbine. In the position shown in FIG. 1, the impeller 1 is in an empty or dewatered space, while the pump impeller 2 is in the operating position.
The sleeve valve 7 therefore also makes it possible to isolate the space in which the pump wheel 2 of the tank 5 rotates, when this sleeve valve 7 is brought, by its control servomotors, into the position shown. in fig. 2.
In this position, the end 12 of the sleeve 7 comes to bear against a seal 13 disposed in the lower base 14 of the pump.
When either one or the other of the impellers of the turbine 1, respectively of the pump 2, is rotated in dewatered state, it is necessary to subject the seals of these impellers to a spraying of cooling water. To avoid a loss of efficiency of the machine due to an accumulation of this cooling water, it is necessary to provide means for rapid evacuation of this water, avoiding as much as possible its runoff on rotating parts.
It is precisely for this purpose that the sheath valves 6, respectively 7 of the hydraulic machine described have a wise pitch 15, respectively 16 to allow the evacuation of the water for spraying and cooling the seals. These passages 15, respectively 16 are in fact created between the cylindrical body of the sleeve 6, respectively 7 and a cylinder 17, respectively 18 lining the body of the sleeves 6, respectively 7 on the face thereof opposite to that supporting the high pressure. .
The dimensions of the cylinder 17 are chosen so that an annular space constituting the passage 15 remains between the body of the sleeve 6 and the cylinder 17. Spacers 19 join the cylinder 17 to the body of the sleeve 6. It is the same for the sheath valve 7, the body of which is joined by spacers 20 to the cylinder 18 so as to leave an annular space between the parts 7 and 18, especially constituting the passage 16.
Chambers 21 are arranged between the bottoms 11 and 14 of the hydraulic machine. Channels 22 communicate these chambers 21 with the zone in which the sheath valve 7 moves. A pipe 23 puts the chambers 21 in communication with the outside. A valve 24 enables this conduit 23 to be closed when the pump 2 is in operation.
Channels 25 put these chambers 21 in communication with the zone in which the sheath valve 6 of the turbine moves. A pipe 26 controlled by a valve 27 allows the water collected outside the casing 37 of the sheath valve 6 to be evacuated. In principle, a sprinkling water inlet 28 is provided. in the area of the seal 29 of the pump 2 and another sprinkling water inlet is provided at 30 in the area of the seal 31 of the turbine 1.
The operation of the hydraulic machine described above with reference to the appended drawing takes place as follows when the machine operates as a pump, as shown at the end. 1, the quill valve 7: of the pump is in the open position while the quill valve 6 of the turbine is closed. ' The valve 24 of the discharge line 23 is also closed while the valve 27 controlling the line 26 is open.
When the machine is in operation as indicated above, water flows through the channels 22 in the direction of the chambers 21. This water infiltrates in particular the labyrinths 32 arranged between the bottoms 11 and 14 of the machine. and the central part of the pump wheel 2. This water cannot escape through the pipe 23; first flows through the seal 36, then through the channels 25 and the annular passage 15 of the sleeve valve 6 into the housing 37 from where this water is evacuated by the pipe 26. The water from 'sprinkling supplied in 30 cools the seal 31 of the turbine 1. A part of this sprinkling water flows towards the suction channel 33 of the turbine while another part of this sprinkling water is collected in the housing 37.
The eventual water flow which. could occur at the joint 34 between the turbine wheel 1 and the upper base 11 of the latter would be pressed by the centrifugal force against the internal wall of the cylinder 17 and would flow along this wall in the direction of the housing 37 During pump operation. no irrigation water inlet is made at point 28. It can be seen from the above that due to the particular arrangement of the passage 15 in the sheath valve 6, the greater part of the flow of parasitic water is made through this passage 15, - which avoids all-unfavorable ripple on the. turbine wheel 1 in dewatered position.
When the hydraulic machine operates in turbo mode, as shown in fig. 2, the sheath valve 6 is in the open position, while the sheath valve 7 is closed. In this case, no sprinkling water inlet is made at point 30, but on the other hand, water -d'ar rosage is brought to point 28 to cool the seal; 29, the pump wheel 2 being pitted.
The valve 27 is closed, while the valve 24 is open and allows the evacuation to the outside of the sprinkling water flowing from the seal 29 and through channels 35 in the passage 16, the canals-22, the rooms-21 and the pipe..23.
Many variant embodiments of this hydraulic machine and, in particular of the passage arranged in each sleeve 6, respectively 7, could be imagined. Thus, instead of doubling the body of each sleeve with an additional cylinder, it would also be possible to pierce axial channels in the thick. sor of the sheath valve body. In the foregoing description, it was more particularly a question of a hydraulic machine called a turbine-pump, because it is in the case of such a machine that the particular arrangement described seems the most favorable.
However, it is clear that this particular arrangement can also be applied to a turbine or to an independent pump provided with a gate valve. .
Another advantage of the arrangement described above is that, in the event of leakage of the seals 10, respectiveïriënt '12 of the sleeve valves 6, respectively 7, the cylinders 17, respectively 18 form screens against leaks under pressure and prevent them = reach -the \ wheel f, 'res- pectiveinent 2.