FR3166407A1 - Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé. - Google Patents
Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé.Info
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Abstract
Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé. L’invention concerne une roue (1) de type Pelton, d’axe central (X) et comprenant : - un moyeu (2); - une pluralité de pièces monoblocs (3) constituées chacune d’au moins un auget (30) prolongé par un talon (31) à l’une de ses extrémités longitudinales et réparties à la périphérie du moyeu avec chaque talon en appui radial contre un bord périphérique du moyeu ; - au moins un flasque de serrage (4), en appui contre au moins l’une des faces principales (21) du moyeu et au moins un des bords latéraux des talons d’augets ; - une pluralité de vis de serrage (5), vissées dans le moyeu en serrant latéralement le flasque contre ladite au moins une face principale du moyeu et ledit au moins un des bords latéraux des talons d’augets Figure pour l’abrégé : fig.1
Description
La présente invention concerne le domaine des turbines hydrauliques, destinées à être utilisées dans des centrales hydroélectriques, et plus particulièrement les turbines dites Pelton.
La présente invention vise à faciliter la fabrication d’une roue d’une turbine Pelton et d’en réduire les coûts associés.
Une turbine Pelton comporte une roue mobile, munie d'aubes appelées « augets » sur sa périphérie, et un ou plusieurs injecteurs fixes qui envoient, à très grande vitesse, l'eau sur les augets. Le tout est entouré d'une bâche en tôle d'acier destinée à protéger la roue et à évacuer l'eau.
Une roue dite Pelton a une forme générale d’un disque équipé d’augets ressemblant chacun à une demi-coquille de noix, placés en circonférence.
Construite le plus souvent d’une seule pièce, les roues Pelton sont moulées par coulage, avec des matériaux ferreux fortement alliés en chrome et nickel.
Les roues sont constituées d’une jante centrale et d’augets périphériques.
Le moulage ou usinage de ces roues est une opération complexe et délicate, nécessitant des contrôles métallurgiques nombreux et coûteux.
De ce fait, les délais de fabrication et donc de fourniture à des exploitants de centrales hydrauliques qui en auraient besoin en cas de maintenance et/ou de casse, sont longs.
Par conséquent, il existe un besoin pour simplifier la fabrication de roues de type Pelton et d’en réduire les délais et coûts afférents.
Le but général de l'invention est alors de répondre au moins en partie à ce besoin.
Pour ce faire, l’invention a tout d’abord pour objet un roue de type Pelton, d’axe central (X) et comprenant :
- un moyeu;
- une pluralité de pièces monoblocs constituées chacune d’au moins un auget prolongé par un talon à l’une de ses extrémités longitudinales et réparties à la périphérie du moyeu avec chaque talon en appui radial contre un bord périphérique du moyeu ;
- au moins un flasque de serrage, en appui contre au moins l’une des faces principales du moyeu et au moins un des bords latéraux des talons d’augets ;
- une pluralité de vis de serrage, vissées dans le moyeu en serrant latéralement le flasque contre ladite au moins une face principale du moyeu et ledit au moins un des bords latéraux des talons d’augets.
Les vis sont de préférence munies de rondelles anti-desserrage de type à effet de cames comme celles commercialisées sous la référence Nord_Lock ou autres types de rondelles sécurisant le serrage.
Selon un mode de réalisation avantageux, la roue Pelton comprend un seul flasque de serrage, un des bords latéraux des talons d’auget étant serré et en appui latéral contre un bord latéral du moyeu tandis que l’autre des bords latéraux des talons est serré et en appui latéral contre le seul flasque de serrage.
Selon ce mode, la section transversale de chaque talon d’auget est de forme trapézoïdale de sorte que le serrage du flasque constitue une liaison mécanique à queue d’aronde entre chaque talon d’auget et le flasque et le moyeu.
Selon une variante de réalisation avantageuse, la roue Pelton comprend un joint d’étanchéité agencé autour de chaque vis de serrage et entre le moyeu et le flasque de serrage. On évite ainsi toute infiltration de liquide à l’interface entre le moyeu et le flasque.
Selon une variante de réalisation avantageuse, la roue Pelton comprend un capuchon d’étanchéité fixé sur chaque tête de vis de serrage. Le capuchon permet d’éviter aux vis d’être en contact avec un liquide et donc réduit leur corrosion et réduit le risque d’infiltration. La fixation du capuchon est de préférence réalisée par collage au silicone, mastic polyuréthane ou tout autre fluide d’étanchéité dans des gorges prévues à cet effet.
Avantageusement, le moyeu comprend un bord périphérique, de moindre diamètre que son bord périphérique d’appui des talons d’augets, adapté pour centrer le flasque de serrage.
Le matériau constitutif des moyeu et flasque est de préférence choisi parmi l’acier inoxydable, l’aluminium, le bronze, la fonte, des matériaux composites ou un alliage à base d’au moins un de ceux-ci.
Le matériau constitutif des pièces monoblocs d’augets est de préférence choisi parmi l’acier inoxydable, l’aluminium, le bronze, la fonte, des matériaux composites ou un alliage à base d’au moins un de ceux-ci.
L’invention concerne également un procédé de réalisation d’une roue de type Pelton, comprenant les étapes suivantes :
i/ réaliser par usinage et/ou impression 3D une pluralité de pièces monoblocs constituées chacune d’au moins un auget prolongé par un talon faisant saillie sur un de son côté longitudinal ;
ii/ réaliser par forgeage puis usinage un moyeu et au moins un flasque de serrage ;
iii/ positionner de manière jointive la pluralité de pièces monoblocs sur un bord périphérique du moyeu ;
iv/ mise en appui latéral du au moins un flasque de serrage contre une face principale du moyeu et un des bords latéraux des talons d’augets ;
v/ serrage par vissage du flasque contre la face principale du moyeu et le bord latéral des talons d’augets.
L’invention concerne enfin l’utilisation d’une roue Pelton, telle que décrite précédemment en tant que roue mobile d’une turbine hydraulique d’une centrale hydroélectrique.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement à proposer une roue Pelton assemblée mécaniquement à partir de pièces monoblocs intégrant les augets montés à la périphérie d’un moyeu puis fixés par vissage d’un flasque de serrage sur le moyeu.
Les avantages de l’invention sont nombreux parmi lesquels on peut citer une fabrication plus aisée, plus rapide et moins coûteuse qu’une roue Pelton monobloc réaliser par moulage et usinage selon l’état de l’art.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée, faite à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures suivantes.
On a représenté sur les différentes figures, une roue Pelton 1 d’axe central X qui est assemblée mécaniquement selon l’invention.
Cette roue Pelton 1 comprend tout d’abord un moyeu usiné 2 de forme axisymétrique qui comprend un bord périphérique extérieur 20, une face principale 21, un bord périphérique intérieur 21 de moindre diamètre que le bord extérieur 20 et un bord latéral 23 qui est prolongé à partir du bord extérieur 20. En outre, une pluralité de trous taraudés 24 est régulièrement répartie angulairement depuis la face principale 21, parallèlement à l’axe du moyeu.
La roue 1 comprend également une pluralité de pièces monoblocs 3 constituées chacune d’au moins un auget 30 prolongé à l’une de ses extrémités longitudinales par un talon 31. Comme illustré, la section transversale du talon 31 est trapézoïdale.
Toutes ces pièces monoblocs 3 sont réparties à la périphérie du moyeu avec chaque talon 31 en appui radial contre le bord périphérique extérieur 20 du moyeu.
La roue 1 comprend également un unique flasque de serrage 4 avec une portion de serrage 40 et une pluralité de trous 41 régulièrement répartis angulairement. Le flasque 4 est centré et guidé sur le bord périphérique intérieur 22 du moyeu et en appui latéral contre la face principale 21 du moyeu. La portion de serrage 41 est en appui latéral contre un des bords latéraux des talons 31 d’augets.
Une pluralité de vis de serrage 5 est vissée individuellement dans chaque trou taraudé 24 du moyeu 2 à travers les trous 41 et avec les têtes de vis en appui contre le flasque 4. Ainsi, le flasque 4 est serré latéralement contre la face principale 21 du moyeu et un des bords latéraux des talons 31 d’augets qui sont donc bloqués mécaniquement.
Comme illustré, du fait des formes complémentaires avec la section trapézoïdale des talons 31 d’augets, la portion de serrage 41 du flasque et le bord latéral 24 du moyeu, la liaison mécanique obtenue est de type à queue d’aronde, ce qui améliore encore le positionnement et le blocage mécanique des pièces monoblocs 3 autour du moyeu 2. Les arêtes sont de préférence chanfreinées, afin d’assurer un contact optimal entre les différentes faces d’appuis.
Pour parfaire l’étanchéité de la roue Pelton 1 et éviter toute infiltration de liquide en son sein, un joint d’étanchéité 6 est agencé autour de chaque vis de serrage 5 et entre le moyeu 2 et le flasque de serrage 4.
En outre, un capuchon d’étanchéité 7 est fixé par collage au silicone, mastic polyuréthane ou tout autre fluide d’étanchéité dans les gorges prévues à cet effet, sur chaque tête de vis de serrage.
Pour réaliser une telle roue Pelton 1, on réalise les étapes suivantes.
Etape i/: réaliser par usinage et/ou impression 3D une pluralité de pièces monoblocs 3.
Etape ii/: réaliser par forgeage puis usinage le moyeu 2 et le flasque de serrage 4.
Etape iii/: positionner de manière jointive la pluralité de pièces monoblocs 3 sur le bord périphérique 20 du moyeu 2.
Etape iv/: mise en appui latéral du au moins un flasque de serrage 4 contre la face principale 21 du moyeu et un des bords latéraux des talons 31 d’augets.
Etape v/: serrage du flasque 4 par vissage des vis 5 dans le moyeu 4 et à travers le flasque 4 contre la face principale 21 du moyeu et le bord latéral des talons 31 d’augets.
D’autres avantages et améliorations pourront être apportées sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées.
Si dans l’exemple illustré, toutes les pièces monoblocs d’augets sont identiques on peut réaliser l’invention avec des pièces monoblocs qui seraient de dimensions différentes tout en permettant leur positionnement jointif autour du moyeu.
Claims (10)
- Roue (1) de type Pelton, d’axe central (X) et comprenant :
- un moyeu (2);
- une pluralité de pièces monoblocs (3) constituées chacune d’au moins un auget (30) prolongé par un talon (31) à l’une de ses extrémités longitudinales et réparties à la périphérie du moyeu avec chaque talon en appui radial contre un bord périphérique du moyeu ;
- au moins un flasque de serrage (4), en appui contre au moins l’une des faces principales (21) du moyeu et au moins un des bords latéraux des talons d’augets ;
- une pluralité de vis de serrage (5), vissées dans le moyeu en serrant latéralement le flasque contre ladite au moins une face principale du moyeu et ledit au moins un des bords latéraux des talons d’augets.
- Roue Pelton selon la revendication 1, comprenant un seul flasque de serrage, un des bords latéraux des talons d’auget étant serré et en appui latéral contre un bord latéral du moyeu tandis que l’autre des bords latéraux des talons est serré et en appui latéral contre le seul flasque de serrage.
- Roue Pelton selon la revendication 2, la section transversale de chaque talon d’auget étant de forme trapézoïdale de sorte que le serrage du flasque constitue une liaison mécanique à queue d’aronde entre chaque talon d’auget et le flasque et le moyeu.
- Roue Pelton selon l’une des revendications précédentes, comprenant un joint d’étanchéité (6) agencé autour de chaque vis de serrage et entre le moyeu et le flasque de serrage.
- Roue Pelton selon l’une des revendications précédentes, comprenant un capuchon d’étanchéité (7) fixé sur chaque tête de vis de serrage.
- Roue Pelton selon l’une des revendications précédentes, le moyeu comprenant un bord périphérique (22), de moindre diamètre que son bord périphérique d’appui (20) des talons d’augets, adapté pour centrer le flasque de serrage.
- Roue Pelton selon l’une des revendications précédentes, le matériau constitutif des moyeu et flasque, étant choisi parmi l’acier inoxydable, l’aluminium, le bronze, la fonte, des matériaux composites ou un alliage à base d’au moins un de ceux-ci.
- Roue Pelton selon l’une des revendications précédentes, le matériau constitutif des pièces monoblocs d’augets étant choisi parmi l’acier inoxydable, l’aluminium, le bronze, la fonte, des matériaux composites ou un alliage à base d’au moins un de ceux-ci.
- Procédé de réalisation d’une roue de type Pelton (1), comprenant les étapes suivantes :
i/ réaliser par usinage et/ou impression 3D une pluralité de pièces monoblocs (3) constituées chacune d’au moins un auget (30) prolongé par un talon (31) faisant saillie sur un de son côté longitudinal ;
ii/ réaliser par forgeage puis usinage un moyeu (2) et au moins un flasque de serrage (4) ;
iii/ positionner de manière jointive la pluralité de pièces monoblocs sur un bord périphérique (20) du moyeu ;
iv/ mise en appui latéral du au moins un flasque de serrage contre une face principale (21) du moyeu et un des bords latéraux des talons d’augets ;
v/ serrage par vissage du flasque contre la face principale du moyeu et le bord latéral des talons d’augets. - Utilisation d’une roue Pelton (1) selon l’une des revendications 1 à 8, en tant que roue mobile d’une turbine hydraulique d’une centrale hydroélectrique.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2410009A FR3166407A1 (fr) | 2024-09-19 | 2024-09-19 | Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé. |
| PCT/EP2025/076815 WO2026062187A1 (fr) | 2024-09-19 | 2025-09-19 | Roue de type pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, procédé de réalisation associé |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2410009 | 2024-09-19 | ||
| FR2410009A FR3166407A1 (fr) | 2024-09-19 | 2024-09-19 | Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3166407A1 true FR3166407A1 (fr) | 2026-03-20 |
Family
ID=93562672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2410009A Pending FR3166407A1 (fr) | 2024-09-19 | 2024-09-19 | Roue de type Pelton, à augets avec talons assemblés mécaniquement à un moyeu, Procédé de réalisation associé. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3166407A1 (fr) |
| WO (1) | WO2026062187A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2024
- 2024-09-19 FR FR2410009A patent/FR3166407A1/fr active Pending
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2025
- 2025-09-19 WO PCT/EP2025/076815 patent/WO2026062187A1/fr active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2026062187A1 (fr) | 2026-03-26 |
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