Turbine hydraulique. Cette invention est relative aux turbines hydrauliques et plus particulièrement<B>à</B> mie turbine comportant un rotor de vitesse spé cifique élevée. Le but principal de Pinvention consiste<B>à</B> établir une turbine dans laquelle le conduit<B>à</B> eati et le rotor coopèrent de facon qu'on obtienne une vitesse spécifique élevée pour le rotor, en même temps qu'un rendement élevé pour chaque partie du courant d'eau.
La turbine hydraulique suivant l'i]]VeD- tion comporte en combinaison un canal d'ad mission agencé pour diriger le courant radialement vers l'intérieur et lui communiquer un mouvement giratoire et un canal<B>de</B> sortie <B>à</B> travers lequel le courant passe vers l'exté rieur en s'éloignant de l'axe avec un mou- veinent giratoire, un conduit allant continuel lement en se recourbant dans<B>le</B> même sens du canal d'admission au canal<B>de</B> sortie et titi rotor de turbine étant disposé<B>à</B> l"intérieur <B>d</B> ti conduit.
Grâce<B>à</B> cette disposition on peut obtenir un conduit<B>à</B> eau agencé pour faire dévier le courant d'eau d'une direction centripète vers une direction centrifuge sans donner lieu<B>à</B> la formation de remous.
Le rotor combiné avec ce conduit peut être muni d'un aubage de forme simple et fonctionnant dans le courant,<B>à</B> l'intérieur de ce conduit,<B>à</B> une vitesse relative élevée entre les aubes et l'eau, sans donner lieu<B>à</B> des remous ou<B>à</B> des pertes élevées par frottement.
Dans le cas de rotors<B>à</B> vitesse de rota tion relativement élevée, il est particulière- nient. important d'éviter les remous et les perturbations du courant et de maintenir des conditions d'écoulement régulières sans pro duire des variations brusques dans la courbure du trajet ou dans la direction ou la grandeur de la vitesse et il est spécialement important de simplifier et d*uniformiser les lignes et les surfaces d'écoulement du rotor de la turbine,<B>à</B> un endroit oâ des irrégularités quelconques sont particulièrement susceptibles d'être nuisibles.
Dans le but de maintenir aussi faibles que possible les pertes qui se produisent dans l'eau passant<B>à</B> travers un rotor<B>à</B> vitesse élevée, il est désirable que, tout en maintenant l'action convenable de l'eau sur les aubes du rotor, on diminue la courbure de ces aubes et la quantité de sur face exposée.<B>-</B> Des formes d'exécution de l'objet de l#invention sont représentées,<B>à</B> titre d'exemple, dans le dessin annexé, dans lequel<B>-</B> La fig. <B>1</B> est une coupe verticale d'une turbine suivant une forme d'exécution de l'invention;
La fig. 2 est une vite<B>à</B> plus grande échelle d'une partie de la fig. <B><I>1;</I></B> La fig. <B>3</B> est un schéma représentant les rapports entre les vitesses d'écoulement en différents points du conduit<B>à</B> eau; Les fig. 4 et<B>5</B> sont des vues en 616va- tion représentant différentes formes de rotor; Les fig. <B>6 à</B> W1 sont des vues schématiques représentant des profils d'aubes de rotor; La fig. <B>10</B> est une vite perspective d'un rotor.
Dans la forme d'exécution représentée<B>à</B> la fig. <B>1,</B> la turbine est<B>du</B> type<B>à</B> arbre vertical et est munie d'un conduit<B>à</B> eau<B>IV</B> (lui se recourbe d'une façon régulière et continue et dans le m6me sens depuis l'en trée E, dirigée radialement, jusqu'au tube de fuite F allant cri s'élargissant, sans présenter aucun changement brusque de direction ou de vitesse en un point quelconque..
Dans un but de simplicité, le dispositif d'admission est dit type radial centripète ou ty e Francis <B>31?</B> et est muni d'aubes de guidage _V, les unes fixes et les autres réglables, comme repré- sent6 <B>à</B> la fig. <B>1,</B> et ces aubes sont placées dans une position inclinée, <B>,</B> pour le fonction- nement normal,
<B>de</B> façon<B>à</B> donner a l'eau qui arrive dans la turbine un mouvement giratoire autour de l'axe 20 du rotor. L'ame née de l'eau<B>à</B> l'entrée<B>E</B> petit être obtenue <B>à</B> l'aide de tout canal d*admission approprié tel que<B>le</B> canal 22 en forme de volute allant en se contractant. La paroi externe 24 du conduit 1,17 s'incurve régulièrement depuis l#entrée <B>E</B> jusqu'à la direction axiale au centre et se continue alors suivant cette courbe, c*est-à-dire revient vers la direction radiale et vient se raccorder avec la paroi externe<B>25</B> du tube de fuite F de forme conique allant cri s'élargissant.
Le courant d eau est ainsi guidé ', d abord vers l'intérieur, puis vers l'extérieur, suivant des lignes régulières de courbure continuel lement variable, la courbure étant d'abord faible, s'approchant d'un maximum près de la gorge ou point le plus rapproché de l'axe et diminuant alors graduellement jusqu'à la sortie.
Gràce à cette paroi allant continuelle ment en s#iiicurvant, on évite les courbures prononcées et brusques suivies de lignes droites et quelquefois les courbes ainflexions dont l'emploi avait été jusqu'à ce jour la caractéristique des turbines<B>à</B> aubes de guidage <B>à</B> admission centripète. Le maintien d'une variation de courbure graduelle est partieu- lièrement in-.iportant dans le cas de turbines à vitesse spécifique élevée dans lesquelles on prévoit des vitesses d'écoulement élevées.
La paroi interne<B>26</B> du conduit<B>à</B> eau<B>Il'</B> se recourbe régulièrement de la direction radiale vers la direction axiale A elle vientseraccorder avec la couronne<B>27</B> du rotor et se continue par les surfaces du cône central<B>28</B> formé dans les sui-faces internes du tube de fuite F qui va e n s 'ê élargissant et hors duquel l'eau de fuite petit être recueillie et amenée<B>à</B> l'eau d'aval,
par exemple par le conduit d'évacuation<B>29 *</B> La paroi interne est espacée de la paroi externe de façon à donner la section couve- nable correspondant<B>à</B> la vitesse désirée en chaque point du conduit et, par suite du faible écartement entre la paroi interne et l#axe, la partie centrale de cette paroi petit présenter une courbure presque constante, ou présenter des points de courbure plus pro noncée au-dessus et au-dessous de la gorge mais, comme dans le cas de la paroi externe. la courbure variera conÉinuellement d'un bout à l'autre.
Par suite du mouvement giratoire produit <B>à</B> l'entrée par les aubes de guidage, les ligues d'écoulement<B>à</B> travers le conduit 117 sont des lignes spirales qui vont d'abord en se con tractant, puis en se dilatant. Un conduit à eau de ce genre assure le maintien de cou- ditions d#écoulement régulières et évite tout changement brusque dans la distribution des vitesse,,, ainsi que la formation de remous qui en résulterait et il est compatible avec une turbine<B>de</B> dimensions d'encombrement minimum. L'admission radiale centripète se prête aisément aux méthodes de régulation avantageuses telles que celles qui consistent <B>à</B> prévoir des aubes de guidage réglables<B>30</B> dans l'entrée.
La section transversale du conduit Wdiminue depuis l'entrée jusqu'au rotor, puis augmente graduellement depuis<B>là</B> jus qu'à Forifice <B>de</B> sortie final, de telle sorte qu'on obtient un tube de fuite allant en s'élargissant radialement et augmentant si- inultanément de section transversale, de façon <B>à</B> récupérer les composantes de vitesses tant du mouvement giratoire que du mouvement méridien ou parallèle<B>à</B> l'axe de la turbine.
Ce conduit d'écoulement centrifuge<B>à</B> la sortie constitue un diffuseur efficace dans lequel l'énergie des composantes du mouvement giratoire du courant peut être récupérée efficacement dans un espace limité; et ce' conduit permet de réduire au minimum les dimensions d'encombrement de cette turbine, la construction entière pouvant ainsi être très compacte.
Un conduit d'écoulement de direction radiale centrifuge est efficace pour récupérer l'énergie de vitesse du mouvement giratoire pour cette raison que, malgré que l'étendue radiale d'un conduit de ce genre puisse être limitée, la distance réelle parcourue par les éléments giratoires du courant est beaucoup plus grande que la longueur du conduit mesurée dans la section transversale contenant l'axe, étant donné que les trajec- toit-es réelles des éléments du courant sont des spirales qui se dilatent graduellement. Par conséquent, dans un conduit de ce genre, la vitesse d'écoulement absolue peut être réduite<B>à</B> un taux suffisamment graduel pour assurer, avec titi rendement élevé, la trans formation de l'énergie de vitesse en énergie <B>de</B> pression.
La turbine suivant l'invention est établie pour titi mouvement giratoire de vitesse -relativement élevée pendant le passage de l'eau<B>à</B> travers le rotor et la réduction de cette vitesse dans le rotor est. modérée en comparaison<B>de</B> la vitesse du mouvement giratoire<B>à</B> l'entrée dudit rotor, de sorte qu'un mouvement giratoire très important subsiste <B>à</B> la sortie du rotor.
Cette forme de conduit<B>à</B> eau W est spé cialement apte, dans la turbine suivant l'in vention,<B>à</B> coopérer avec une forme simple de rotor en vue d'obtenir une vitesse spé cifique élevée et des conditions d'écoulement régulières et efficaces.
On supposera que les aubes de guidage ou de distribution prévues<B>à</B> l'entrée ont été placées dans une position inclinée pour le fonctionnement normal de façon<B>à</B> donner<B>à</B> l'eau arrivant dans la turbine une vitesse de mouvement giratoire c., <B>à</B> Lin rayon r, et on appellera c., le mouvement giratoire de l'eau<B>à</B> un rayon r,, après qu'elle a quitté le rotor.
Pour plus de simplicité, ce mouve ment giratoire<B>à</B> la sortie peut être considéré en titi point de rayon ri, égal<B>à</B> r,, (fig. <B><I>?,).</I></B> Tous les éléments de courant arrivant<B>à</B> la turbine passent par les bords de sortie des aubes de guidage<B>à</B> la position radiale r,, et tous passent par la position<B>r, à</B> la sortie. Toutefois, entre ces points, quelques éléments passent près de l'axe et d'autres passent<B>à</B> une distance considérable de l'axe. Pour une veine d'eau quelconque, on peut écrire l'équa- t-Jon suivante:
EMI0003.0017
dans laquelle.
<I>H</I><B>=</B> hauteur de charge effective agissant sur la turbine.
<I>e</I><B>=</B> rendement hydraulique de la turbine. <B>N</B> # nombre de tours de la turbî#ne par minute.
<B>y</B> == accélération de la pesanteur.
Si e est fait sensiblement le même pour tous les organes de la turbine, le second membre de cette équation est une constante pour tous les éléments de courant et si r#, est choisi égal<B>à</B> r#,, on* voit que c#, <B><I>-</I></B> c,,, est le même pour tous les éléments de courant.
Si l'on emploie des aubes de guidage de sec tion uniforme, c,,, sera constant, ainsi par suite que c,,. En outre, on voit que r#. c., re- présente le couple de rotation exercé par l'eau qui pénètre dans la turbine (par unité demasse) et que r... c., représente le couple de l'eau quittant la turbine, la différence étant le couple exercé sur le rotor.
Dans les conditions précitées, ce couple est évidemment constant pour toutes les veines du courant et il s'en suit que l'eau qui traverse la partie du rotor la plus rapprochée du moyeu doit exercer sur elle un couple aussi grand que celui traversant la partie située le plus<B>à</B> l'extérieur. Etant donné que le rayon de la partie située près du moyeu est beaucoup plus petit que celui de la partie la plus éloignée dudit moyeu, il doit exister un accroissement compensateur dans la foi-ce exercée par les éléments de courant les plus rapprochés de Faxe pour donner le couple constant désiré.
Dans la combinaison faisant l objet de cette invention, cet accroissement<B>de</B> force peut être obtenu par une déviation plus grande de l'eau traversant le rotor, c'est-à-dire que les parties des aubes du rotor les plus rap prochées du moyeu peuvent être formées de façon<B>à</B> faire dévier l'eau d'un angle beau coup plus grand que les parties les plus éloignées des aubes.
En fait, dans la turbine suivant l'invention, si la différence de rayon est trop grande, la section d'aube la plus rapprochée de l'axe donnera pour un couple constant un profil crochu de foi-me extrême <B>(C,</B> fig. 4), le bord d'entrée étant incliné vers l'arrière vers la direction opposée ait sens de rotation du rotor de façon<B>à</B> produire. une dévia tion suffisante de l'eau pour donner<B>à</B> l'aube la force et le couple moteur néces saires.
Conformément aux équations indiquées ci-dessus, on petit déterminer à la fois la grandeur et la direction du courant<B>à</B> l'en trée du rotor et<B>à</B> sa sortie, quelle que soit la position du rotor dans le conduit, ou la courbure de ses bords en projection, comme dans la fig. <B>5.</B> On peut placer le rotor dans l'une quelconque de diverses positions telles que<B>-1</B><I>B<B>C</B></I> on<B>D</B> et déterminer les angles des aubes et, pour Pune quelconque de ces positions, les bords des aubes peuvent<B>pré-</B> senter Fune quelconque d'une grande variété <B>de</B> formes.
Dans les constructions antérieures, il était usuel, en partieulier dans le cas des positions intermédiaires telles que -4 du rotor, de donner aux bords projetés des aubes une courbure prononcée dans le but de maintenir ces bords aussi rapprochés que possible de la perpendiculaire aux lignes d'écoulement cri tous les points.
Contrairement<B>à</B> ces cons- tractions, les aubes du rotor suivant l'inven tion sont préférablement composées d'éléments de ligne sensiblement rectilignes s'étendant directement en travers du conduit pour cons tituer les ligues les plus courtes d'une paroi <B>à</B> l'autre et diminuer ainsi autant que pos#;ible la section de l'aube et les pertes par friction qui en résultent.
Par conséquent, dans le rotor suivant l'invention, les bords d'entrée et de soi-tic s'étendent en travers du courant suivant les lignes les plus courtes possibles, en évitant ainsi les courbures prononcées et compliquées et les pertes par remous qui en résultent et assurant Lin contact efficace avec le courant en tous les points. Dans la plupart des cas, les aubes varieront d'une forme relativement plate<B>à</B> la pointe ou extrémité libre<B>à</B> une forme relativement courbe au moyeu et les formes relatives des surfaces des aubes va rieront suivant la position de Faube dans le conduit<B>à</B> eau courbe IV, c'est-à-dire suivant que l'aube est du type<B>à</B> courant d'eau cen tripète, parallèle ou centrifuge.
Il en résulte que le rotor petit, en con formité avec la construction décrite ci-dessus, être placé en tout point intermédiaire du conduit 1-17, le changement de position entraî nant toutefois une variation dans le profil des aubes du rotor. Dans certaines positions du rotor, cette variation tendra<B>à</B> assurer une simplification relative de la forme des sur faces du rotor.
Pour comparer les caractéristiques de la turbine pour différentes positions du rotor, on a représenté dans les fig. 4 et<B>5</B> quatrc foi-nies de rotors types parmi lesquelles l'aubage .1 est du type à courant diagonal centripète, l'aubage <B>B</B> du type<B>à</B> courant principalement parallèle mais légèrement radial, Paubage <B>C</B> du type<B>à</B> courant strictement parallèle et l'aubage <B>D</B> du type<B>à</B> courant diagonal cen trifuge.
Dans les fig. <B>6.</B> 6a,<B>7, P 8,</B> Sa,<B>9,</B> 9a, des sections coniques ou cylindriques de ces aubes types sont représentées suivant les lignes<B>6-6,</B> 6a-6.1, <B>7-7,</B> 711-7a etc., avec les triangles des vitesses, représentant la relation entre les profils de la surface et le courant aux différents points du conduit W. Dans ces triangles: <B>c,</B> désigne la vitesse absolue de l'eau<B>à</B> l'entrée du rotor.
<B>ç.</B> désigne la vit-esse absolue de l'eau<B>à</B> la sortie du rotor.
îv, désigne la vitesse relative de l'eau à l'entrée du rotor.
iti, désigne la vitesse relative<B>de</B> l'eau à la sortie du rotor.
<B>ce</B> désigne la composante tangentielle de la vitesse absolue de l'eau<B>à</B> l'entrée.
c". désigne la composante tangentielle de la vitesse absolue de l'eau<B>à</B> la sortie.
?1',,l désigne la composante tangentielle de la vitesse relative de l'eau<B>à</B> l'entrée.
<I>tu,,,</I> désigne la composante tangentielle de la vitesse relative de J'eau <B>à</B> la sortie.
<B>il,</B> désigne la vitesse tangentielle du rotor <B>à</B> l'entrée.
<U>u.</U> désigne la vitesse tangentielle du rotor <B>à</B> la sortie.
On choisira les lignes en traits pointillés t-tt et t'-it' (fig. 4) pour représenter les parcours des particules de courant élémen taires<B>à</B> travers 'la turbine, comme représenté. en projection circulaire dans le plan méridien (les parcours réels étant des spirales conte nues dans des surfaces de révolution dont t-it et il-ït" sont les génératrices), et on considérera les foi-mes de section d'aube qui sont nécessaires an moyeu et<B>à</B> la pointe pour chacune des diverses positions du rotor.
Dans un rotor<B>à</B> courant parallèle, les éléments de courant pénètrent dans le rotor et en sortent<B>à</B> la même distance radiale de l'axe, de sorte que<B>Y,<I>=</I></B> u, et les fig. <B>8</B> et 81, représentent les sections cylindriques déve- loppées de l'aube<B>à</B> courant parallèle suivant les lignes<B>8-8</B> et 81#--SII de la fig. 4. La caractéristique de cette section d'aube<B>à</B> la ligne axiale réside dans le fait qu'elle est concave lorsqu'on la regarde du côté de l'entrée et convexe lorsqu'on la regarde du côté de la sortie.
Dans un rôtor <B>D</B> du type<B>à</B> courant dia gonal centrifuge (fig. 4), si l'on considère le courant dans des sections coniques suivant les lignes<B>9-9</B> et 9a-9'#I, la forme de la section d'aube est représentée dans les fig. <B>9</B> et ga <B>et</B> l'aube est concave lorsqu'on la re garde du côté de l'entrée.
Dans un rotor<B>à</B> courant centripète tel que <B>-A</B> (fig. 4), si l'on considère le courant dans les sections coniques suivant les lignes <B>6-6</B> et 6a-6a# la forme correspondante de la section d'aube est représentée dans les fig. <B>6</B> et 6a et cette aube est convexe lors qu'on la regarde du côté de l'entrée.
Les relations qui existent entre les vitesses à l'entrée et<B>à</B> la sortie peuvent être repré sentées plus facilement<B>à</B> l'aide du diagramme de la fig. <B>3.</B> Ce diagramme représente gra phiquement la variation de c,,, et de c,,, pour différentes valeurs de<B>î,,</B> au moyen de deux hyperboles rectangulaires menées' par<B>les</B> points r.<B>o..)</B> et r. c..; et ce diagramme -re présente en outre par une ligne droite les valeurs de u, et u. pour les mêmes valeurs de r.
Les différences entre u, et c., et entre <B>u,</B> et c,,, sont évidemment égales, respective ment,<B>à</B> ?U,,, et itu.,, qui sont données directe ment par les points d'intersection entre la ligne de u et l'hyperbole correspondante.
Lorsqu'on passe du type de rotor<B>À</B> au type de rotor<B>C</B> en passant par les diverses positions intermédiaires telles que<I>B</I> (fig. <B>5,</B> <B>6</B> et 6a),<B>r,</B> et r, se rapprochent graduelle ment l'un de Pautre et deviennent égaux dans le cas du rotor<B>C.</B> Comme on vient de le voir, le rotor<B>A</B> possède des aubes convexes vers l'entrée, tandis que le rotor.C possède des aubes convexes vers l'arrière. Dans une. certaine position intermédiaire telle que B, l'aube devient plate (fig. <B>5, 7</B> et<B>7</B> a<B>)</B> et, de chaque côté de cette position, l'aube se recourbe dans des sens opposés.
Cette forme d'aube plate correspond<B>à</B> un excès de<B>r,</B> sur <U>r.</U> juste suffisant pont- donner une valent-<B>de</B> suffisamment plus grande que pour que i?, soit supérieur<B>à .3.2</B> de la valeur<B>0,</B> étant Parigle sous-tendu par l'aube (fig. <B>7</B> et 7a). Si les valeurs de<B>r,</B> et r, correspondent t aux points d'intersection des hyperboles avec la ligne de îe <I>iv,,,</I> et icu,
seront tous deux égaux <B>à</B> zéro et P, et #, -, seront toits deux égaux<B>à 90 0;</B> c'est-à-dire que l'aube sera droite et parallèle<B>à</B> l'axe. Cette condi tion donnera le minimum de vitesse relative entre l'aube et l'eau, la vitesse de l'aube étant égale<B>à</B> la vitesse absolue du mouve- nient giratoire tarit à l'entrée qu'à la sortie.
Toutefois, dans les conditions usuelles, cette foi-me d'aube ne serait pas la plus avanta- (yeuse en raison du fait qu'elle ne serait pas suffisamment robuste par suite de la foi-me de la section.
Dans le but d'obtenir un rotor conipor- tarit des aubes de forme simple et de cour bure régulière en tous les points, il est<B>dé-</B> sirable d'éviter des surfaces concaves cri un point et convexes en un autre point, étant donné que ces courbures<B>à</B> points d'inflexion introduisent des complications de foi-me inu tiles, sont difficiles à calculer et<B>à</B> construire et augmentent la possibilité que les lignes réelles du courant -ne s'accordent pas avec la foi-me. (le l'aube, ce qui donnerait lieu<B>à</B> la formation de remous et<B>à</B> une diminution de rendement.
Ces courbures<B>à</B> point d'in flexion se rencontrent dans certains rotors antérieurement construits. Dans les rotors de ce genre présentant des surfaces compliquées et des variations brusques de courbure cri travers des lignes d'écoulement, tout écart susceptible de se produire entre les ligues d#écouleinent réelles et celles supposées spé cialement lorsque la turbine fonctionne dans des conditions de distribution et de vitesse autres que les conditions normales provoquera nu désaccord important entre la forme réelle de l'aube et celle rendue nécessaire par le courant d'eau.
Suivant l'invention, il est possible de choisit- pour r, et j--# dans chaque section (r, étant plus crand quer., dans chaque sec- tion, malgré que r, et ï-.-. puissent être presque égaux dans la section la plus éloignée de l'axe) des valeurs telles que l#aube soit, ou bien presque complètement plate dans toutes ses parties,
on bien lé-#èi-etiieiit convexe vers Pentrée cri tous les points (rotors<B>A</B> et<B>P.</B> fig. 4,<B>5, 6, 6-</B> et<B>7, P).</B> Pour les condition,;
usuelles, une face légèrement convexe dans toutes les sections, c'est-à-dire une face se rapprochant de la forme du rotor .1, peut être préférable, étant donné qu'en eniployant une forme de ce genre, il est possible d'ob tenir une largeur d'aube considérable rit point de jonction de l'aube avec le moyen et de donner<B>à</B> Patibe une inclinaison modérée dans cette section en obtenant ainsi nue aube suffisamment robuste et,
cri particulier capable de résister aux chocs tangentiels qui se pro duisent lorsque Faube heurte des corps étrangers entrainés par- l'eau. Chacune des sections coniques de l'aube sera dans ce cas nue spirale ou courbe légèrement coricave par rapport<B>à</B> un point placé sui, l'axe de la turbine.
On remarquera que dans ce qui pré cède, on doit entendre par la forme des aubes,<B>à</B> moins qu#on ne le spécifie d'une <B>façon plus</B> Particulière, la forme de la surface centrale située<B>à</B> mi-distance entre les sur faces avant et arrière, celles-ci pouvant bien entendu être légèrement différentes<B>de</B> la surface centrale en raison de l'épaisseur du métal et du fait que faube va cri s'amincis sant vers les bords.
-Un rotor à courant centripète diagonal de ce genre permet en outre aux surface.-, des aubes d'être formées par des éléments presque rectilignes d'une façon très simple; et eette simplicité est compatible avec le maintien d'titi couple constant en tous les points cri travers du courant et, par conséquent, avec l'obtention d'un rendement élevé.
Le moyen relativement grand d'titi rotor<B>à</B> courant dia- n gonal de. ce genre est et) outre particulière- ment désirable en ce sens que, dans la turbine suivant l#invention, la tendance<B>de</B> Faubage du rotor est d'avoir un profll moins simple dans les sections les plus rapprochées de l'axe.
Par exemple, dans la fig. 4, l'aube du rotor<B>à</B> courant parallèle<B>C</B> affecte dans sa partie interne une forme recourbée indésirable vers l'arrière, ce qui rend difficile l'emploi d'éléments rectilignes sans s'écarter<B>de</B> la forme rendue nécessaire par les vitesses à l'entrée et<B>à</B> la sortie.
Avec<B>le</B> moyeu conique <B>,</B> qui est utilisable na- de grand diamètre<B>H,</B> turellement dans les parties<B>il,</B> courant dia- gorial du conduit TV, les aubes du rotor niatteignent pas des points très rapprochés de l'axe et l'on évite ainsi les courbures compliquées<B>à</B> points cl# inflexion. La variation de courbure dans différentes parties du rotor est par conséquent maintenue dans des li mites modérées et la forme de la section d'aube est rendue favorable a, fobtention d'un rendement élevé en tous les points.
En outre, étant donné que le courant d'eau traverse ce rotor suivant une direction diagonale centripète, les points d'entrée des divers courants élémentaires sont plus éloi- ,nés que les points de sortie correspondants.
Il en résulte que les points d'entrée des aubes ont une vitesse u, supérieure<B>à</B> la<B>vi-</B> tesse u, aulx points de sortie, condition qui est favorable aux vitesses relatives fai les des aubes par rapport<B>à</B> Feau tant<B>à</B> l'entrée qu'à la sortie, étant donné que, ainsi qu on l'a dit plus haut, Feau possède un mouvement giratoire<B>de</B> vitesse un peu plus grande avant de pénétrer dans le rotor qu après sa sortie du rotor. La position diagonale de l'aubage du rotor, tout en laissant un espace de transi tion.
T suffisant pour permettre aux éléments du courant giratoire de se réunir pour former une masse continue et de dévier<B>à</B> partir des vannes de guidage T' <B>à</B> admission radiale, diminue, la longueur de cet espace de tran sition et diminue ainsi la vitesse du courant en un point du conduit d'eau situé plus en amont, ce qui diminue la surface de paroi en contact avec la partie<B>à</B> vitesse élevée du courant. On rappellera que la turbine suivant l'invention est particulièrement agencée en vue de l'obtention de vitesses spécifiques élevées.<B>A</B> cet effet, les conduits<B>à</B> eau et le rotor contribuent tous deux<B>à</B> assurer un bon rendement et un écoulement régulier.
Dans l'établissement de la section méridienne du conduit<B>à</B> eau dans laquelle le rotor fonctionne, il est important d'éviter les courbes<B>de</B> petit rayon et les changements de courbure rapides, la variation<B>de</B> la courbure étant graduelle et continue d'un bout<B>à</B> l'autre des deux parois du conduit TF. La disposition de parois dont la courbure est graduellement variable da-ns la section méridienne est importante dans la turbine<B>à</B> vitesse spécifique élevée pour cette raison qu'on<B>y</B> applique non seulement des vitesses giratoires élevées, mais, en outre, des composantes méridiennes de vitesse élevées.
La rotation du courant dans le plan méridien provoque un mouvement giratoire des particules d'eau dans ce plan, ce mouvement giratoire étant perpendiculaire au plan du mouvement giratoire précédemment mentionné qui s*effectue autour de l'axe de la turbine, c'est-à-dire dans des plans perpendiculaires<B>à</B> l'axe.
Le mouvement giratoire qui se produit dans le plan méridien peut être appelé ,mouvement giratoire se- condairell. Il donne naissance<B>à</B> des efforts centrifuges allant cri croissant de la paroi externe vers l'axe de la ttirbine, ces efforts kant accompagnés d'une variation des vitesses méridiennes, plus élevées pi-ès de la paroi externe et plus faibles près de l'axe.
Ces composantes méridiennes de la vitesse sont désignées par les symboles<B>o.,</B> et c., dans les fig. <B>6,</B> 6\1, <B>7,</B> 71, etc., et l'on remarquera que, dans chaque section., les valeurs<B>de</B> r_, et c,,, sont plus faibles<B>à</B> l'endroit situé près du moyeu quà l'endroit situé près des extré mités libres des aL;
bes. Cette variation est due<B>à</B> la force centrifuge du mouvement<B>gi-</B> ratoire secondaire qui augmente les pressions près de faxe de la turbine et diminue d'une façon correspondante les composantes méri- diénnes de la vitesse. Dans la construction du rotor suivant l'invention, on a tenu compte de cette variation des vitesses méridiennes et l'on évite tout l'effet préjudiciable du mouvement giratoire secondaire.
Par contre, s'il se produisait des variations brusques dans <B>la</B> courbure de la section méridienne du con duit, il se produirait des variations inévitables brusques dans les pressions centrifuges et dans la distribution des vitesses méridiennes, et il résulterait de ces condition,,-, que l'eau refuserait de suivre le contour des parois et qu il se produirait des remous et des pet-- turbations donnant lieu<B>à</B> des pertes.
On remarquera que, selon les principes décrits ci-dessus, il est permis au COnStrUcteur de choisir la quantité d'eau et la vitesse de rotation du rotor parmi un grand nombre de valeurs possibles, pour toute valeur désirée de la vitesse spécifique et qu'il est en outre permis air constructeur<B>de</B> répartir la vitesse absolue du mouvement giratoire de l'eau sortant du rotor et la vitesse relative de ce mouvement giratoire par rapport au rotor entre un grand nombre de valeurs possibles.
Toutefois on petit voir que pour toute valeur admise de la vitesse de rotation du rotor il existe, entre la valeur absolue et la valeur relative du mouvement giratoire<B>à</B> la sortie du rotor, une certaine proportion qui donne <B>le</B> minimum de perte d'énergie dans le rotor et le tube de fuite et qu'en outre, il existe entre la vitesse d'écoulement méridienne et la vitesse de rotation du rotor unie certaine relation qui assure le minimum de perte pour une vitesse spécifique donnée.
En résumé, la turbine suivant l'invention appliquée par exemple ait ty e radial préféré # p comportant des aubes de guidage<B>tu</B> admission centripète et un rotor<B>à</B> courant diagonal centripète fonctionne de la façon suivante: L'eau pénètre dans l'entrée<B>E</B> et entre les aubes de guidage V sous la forme de veines progressant vers l'intérieur avec un motive- ment giratoire.
Les parois<B>d</B> Li conduit<B>à</B> eau<B>IV</B> commencent<B>à</B> faire dévier graduellement ce courant giratoire vers la direction axiale et donnent, entre l'entrée et le rotor, un espace de transition libre T dans lequel les veines du courant se réunissent sans obstacle pour former une masse unique animée d'un mon- vement giratoire. La déviation graduelle, dans un plan méridien, de ce courant animé d'un mouvement giratoire rapide se continue d'un bout<B>à</B> l'autre du conduit à eau<B>IV</B> suivant des lignes dont la courbure varie lentement.
Par suite de la vitesse de rotation élevée, la combinaison fitisant l'objet de l'invention produit un couple relativement faible sur les aubes du rotor,<B>de</B> sorte que<B>le</B> courant gi ratoire descend<B>à</B> travers le rotor tournant rapidement par rapport au courant. Les aubes du rotor glissent<B>à</B> travers le courant d'eau en provoquant peur de perturbations et n'ap portent qu'un changement modéré<B>à</B> lit vitesse dur courant qui, lorsqu'il quitte le rotor, tourne encore avec une vitesse considérable.
En aval du rotor, le conduit<B>à</B> eau<I>W</I> se continue suivant les mêmes lignes régulières à cour bure graduellement variable et la courbure<B>à</B> l'endroit du rotor est continue et se raccorde avec celle de l'extrémité d'entrée du tube de fuite ly, cette courbure diminuant alors gra duellement vers l'extrémit# d'évacuation du tube.
Par conséquent, le courant d'eau sor- tarit du rotor avec un mouvement giratoire est tranquillisé dans l'espace de transition libre situé au-dessous du rotor et forme de nouveau une masse animée d'un mouvement giratoire régulier qui se ralentit alors gra duellement<B>à</B> mesure que la masse se ment vers la sortie, les particules parcourant des lignes spirales qui se dilatent naturellement.
La combinaison faisant l'objet de l'inven tion permet ainsi d'obtenir des conditions d*é- coulement simples et déterminées en partant de la complexité relative d'une admission cen tripète, d'un courant parallèle et d'une 6va- cuation centrifuge, détermine la coopération régulière de tous ces éléments, élu- permet l'emploi d'Lin rotor comportant des aubes dont la courbure est homogène et simple depuis l'extrémité libre jusqu'au moyeu.
Dans la turbine suivant l'invention., quel-- ques-unes des incertitudes du mode d*aetioii des turbines<B>à</B> grande vitesse sont surmontées par le fait qu*oii évite la forme d'aubage compliquée qui était employée dans les turbines a vitesse spécifique élevée construites ant6- rieurement. En particulier, quelques-unes des causes<B>.</B> d'incertitude ainsi évitées suivant l'invention sont les suivantes- la courbure en forme de cuillère" que l'on donnait usuellement aux aubes du rotor, c'est-à-dire la courbure prononcée des sections méridiennes des aubes du rotor,
la courbure marquée que l'on donnait aux sections des aubes du rotor dans le sens de l'écoulement, c'est-à-dire dans les sections coniques dans le sens de l'écoulement, l'emploi d'un cercle ou couronne de rotor introduisant une surface possédant une vitesse relative élevée par rapport<B>à</B> Peau, et finalement l'emploi<B>de</B> changements brusques de courbure dans le conduit<B>à</B> eau.