Brevet FR2012469A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne les nrachines hydrauliques, et plus précisément les pompes-turbines hydrauliques dont les auba-ges directeurs sont montés avec possibilité de rotation forcée en régime de pompage afin d'être utilisés comme étage de travail 5 supplémentaire. Dans les turbines-pompes hydrauliques connues, les aubages directeurs sont montés sur un support pouvant être sélectivement accouplé à l'embase fixe de la pompe-turbine hydraulique en régime turbine, ou à un autre support d'aubages. accouplé en permanen-10 ce au moteur-génératrice pendant le régime de pompage. Dans ce dernier cas, les deux supports d'aubage sont mis en rotation forcée dans le même sens et avec des vitesses identiques (voir par exemple le brevet d'invention U.E.S.S. H0 200*506,, classe 88a, 1965). 15 ' Lors de l'exploitation des pompes-turbines connues, en présence d'une contre-pression relativement faible, îl se produit tan phénomène de cavitation provoquant l'érosion intensive des aubes,, ainsi qu'une marche instable de la machine. Le but de la présente invention est de réfetire la cavitation 20 de la machine en présence d'une faible contre-pression. L'invention a donc pour objet une pompe-turbine perfectionnée à deux supports d'aubages dont l'un.(le premier) est accouplé en permanence au moteur-gégératrice, et l'autre (le deuxième) est monté avec possibilité d'accouplement sélectif avec l'embase fixe 25 de la pompe-turbine ou avec une transmission permettant de modifier la répartition des charges entre les supports d'aubage en réduisant la part de la charge appliquée au premier support et en augmentant celle du deuxième support. Cette pompe-turbine perfectionnée est caractérisée par le 30 fait que la commande du deuxième support d'aubage est conçue de façon à pouvoir entraîner celui-ci à une vitesse supérieure à celle'du premier support. La pompe-turbine suivant l'invention permet alors, en comparaison avec la machine connue et en présence d'une même contre-35 pression, de réduire notablement l'effet de cavitation par réduction de la vitesse de rotation du premier support, jusqu*à l'élimination du régime de cavitation, tout en accroissant simultané— Tient la vitesse de rotation du deuxième support qui est moins sujet au phénomène de cavitation, car il fonctionne en tant que 40 deuxième é+age de pompe. BAD ORIGINAL' 69 19460 2 2012469 La différence des vitesses des supports peut être assurée par 1 » entraînement autonome du deuxième support à une vitesse de rotation supérieure à celle du moteur-génératrice» L'entraînement du deuxième support d'aubage peut, être réali-5 sé par l'intermédiaire du moteur-génératrice, à' l'aide d'un multi plicateur ou d'un convertisseur hydraulique. L'effet de cavitation est considérablement atténué en accroissant la vitesse du deuxième support de 3^» et même plus, en comparaison avec la vitesse du premier support. Cependant, le ré-10 sultat le plus efficace est obtenu lorsque la vitesse du deuxième support est accrue de 10 à 20 ' Ci-après il est donné une description détaillée du mode de réalisation préféré d'une pompe-turbine hydraulique conforme à 1» invention avec référence aux dessins annexés, sur lesquelsi i 5 la Fi g. 3 représente une partie de la pompe-turbine en coup* longitudinale; la ?ig.2 en est une coupe suivant la ligne II-II de la îig.1, la position des aubes correspondant au régin» turbine; là Fig.3 en est une coupe suivant la ligne III-III de la !"ig. 20 1, la position des aubes correspondant au régime de pompage. La pompe-turbine, hydraulique comporte un support 1pour aubes 2 équipé d'une jante supérieure 3 et d'une jante inférieure 4. Les aubes 2 sont soudées à ces jantes. Le support 1 est fixé sur un arbre 5 à l'aide de boulons non représentés» Cet arbre 5 est accou- ; 25 plé a l'arbre de sortie non représenté du moteur-génératrice non représenté. L'arbre 5 se trouve à l'intérieur d'un arbre 6 aeeou-plé à la commande du deuxième support creux T portant des aubes 8. Pour la commande du deuxième support 7» il est prévu un moteur électrique non représenté. Les aubes 8sont montées sur le deuxiè-30 me support 7 à l'aide de.tourillons 9 accouplés, pari'intermédiaire de pignons 10, à une couronne dentée 11 mise en mouvement par des servo-moteurs 12. Les servo-moteurs 12, la. couronne dentée 1T et les pignons 10 sont situés dans l'enceints du support 7. Les aubes 8 sont placées entre les aubes 2 et des colonnes 13 montées 35 sur l'embase fixe 14 de la pompe-turbine. Les colonnes 13 sont à l'intérieur de la chambre en volute 15. Sous les aubes 2 se trouve la conduite 16 mettant la pompe-turbine en communication avec le bief intérieur de la centrale électrique à accumulation hydraulique (le "bief et la centrale électrique ne sont pas représentés sur 40 le dessin). BAD ORIGINAL 9 19.460s, 3 2012469 En régime turbine, le liquide est amené à la pompe-turbine par 'la chambre en volute 15. Au-dessus du deuxième support 7 est monté le couvercle 17 de la pompe-turbine; ce couvercle s'applique sur l'embase fixe 14. 5 .. L'arbre 5 tourne dans un palier 18 monté dans le deuxième support 7, et l'arbre 6 dans un palier 19 monté sur le couvercle 17. ' • : . ; Sur" le pourtour de l'arbre 6 sont répartis des éléments à cannelures 20, et concentriquement à ces derniers des éléments à 10 cannelures21 rendus solidaires de l'embase fixe 14 par des pièces cylindriques 22. Dans l'espacement circulaire entre la pièce cylindrique 22 et l'arbre 6 se +rouve un servo-moteur 23; la tige de ce dernier porte un positionneur denté 24 dont la denture peut attaquer simultanément les cannelures 20 et 21. 15 L'huile est amenée aux servo-moteurs 12 à partir d'un col lecteur circulaire 25 entourant l'arbre 6 et communiquant avec ces servo-moteurs par des tubes 26. L'espace compris entre les parties inférieures des aubes 8 et l'embase fixe 14 est rendu étanche à l'aide d'une bague 27 20 appliquée contre les aubes 8 à l'aide de servo-moteurs 28. En régime turbine le positionneur denté 24 attaque les cannelures 20 et 21t par suite de quoi le deuxième support 7 des aubes 8 est accouplé à l'embase fixe 14. L'eau de la chambre en volute 15 débouche sur les aubes 2 du premier support 1 en passant 25 par les aubes 8 du deuxième support 7 qui assume 3-e rôle d'aubage directeur. Le support 1 est mis en rotation dans le sens indiqué par une flèche sur la Fig. 2. Ce mouvement est retransmis au mo-teur-génératrice par l'intermédiaire de l'arbre 5. Ensuite l'eau débouche dans la conduite 16. 30 Lors du passage de la pompe-turbine en régime de pompage, le positionneur denté 24 es + dégagé des cannelures 20 et 21, et il en résulte que la liaison entre le deuxième support 7 et l'embase fixé "14 est supprimée, de telle sor+'e que ce support sera entraî-• né dans un ^ouve^ent de rotation forcée, à partir de sa commande, 35 . ar l'intermédiaire de l'arbre 6. Le premier support 1 est alors mis eïi mouvement a partir du moteur-génératrice par l'intermédiaire; de l'arbre 5. Les deux supports tournent dans le même sens et la vitesse de rotation du deuxième support 7 est supérieure à celle du premier support 1 ce qui permet de réduire la charge sur 40 les aubes 2, et, de cette façon, d'améliorer les propriétés anti- BAD ORIGINE 69 19460 4 2012469 cavitation de la pompe-turbine. la différence des vitesses de rotation des supports est- de 15 $>• L'eau est amenée par la conduite 16 aux aubes 2 du premier support 1, ensuite aux aubes 8 du deuxième support 7» puis elle 5 est évacuée de la pompe-turbine par la chambre" en volute 15. Au régime de pompage, la bague d'étanchéité 27 est éloignée des aubes 8 afin de supprimer le frottement. Pour l'entraînement du support 7 des aubes 8, ai^lieu du moteur électrique mentionné, il peut être utilisé un multiplicateur 10 ou un convertisseur hyàraulique accouplé au moteur-génératrice par l'intermédiaire de l'arbre 5 du support 1 des aubes 2. BAD ORIGINAL' 69 19460 5 2012469 Revendications 1 - Pompe-turbine hydraulique, à deux supports d'aubage. ./ dont l'un , est accouplé en permanence au moteur-génératrice par l'intermédiaire d'un arbre tandis que l'autre . î 5 est monté avec possibilité d'accouplement sélectif à l'embase fixe . de la pompe turbine ou à une commande, les aubes orientables •, du deuxième support " étant montées en amont des aubes du premier support suivant le courant de liquide en régime turbine, caractérisée par le fait que la commande du deuxième sup-10 port (7) est conçue de façon à pouvoir entraîner ce dernier à une vitesse supérieure à celle du premier support (1). 2 - Pompe-turbine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la commande du deuxième support (7) est autonome. 3 - Pompe-turbine suivant les revendications 1 et 2, carac-15 térisée par le fait que la commande du deuxième support (7) est conçue arec possibilité d'entraînement de ce dernier à une vitesse supérieure de 3 % au moins à celle du premier support (1). 4 - Pompe-turbine suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la commande du deuxième support (7) est 20 conçue avec possibilité d'entraînement de ce dernier à une vitesse supérieure de 10 à 20 % à celle du premier support (1).