Brevet FR2350722A1 — publié le 19771202

L'invention a pour objet un groupe hydroélectrique immergé de faible puissance particulièrement simple et économique. L'équipement de petites chutes d'eau, par exemple de moins de 10 mètres, ne peut entre valorisé que Si l'on dispose de groupes hydro-électriques simples et économiques et ne nécessitant que très peu de travaux de génie civil. On a déjà construit des groupes hydroélectriques immergés comprenant une hélice tournant dans un conduit de passage de l'eau et monté à l'extrémité d'un arbre dtentratnement d'une génératrice placée à l'intérieur d'une enveloppe étanche profilée pour le passa; ge de liteau et comprenant généralement une partie en bulbe contenant la génératrice et prolongée vers l'aval par une partie conique sur laquelle sont fixées des aubes distributrices orientables et des aubes fixes assurant le maintien de l'ensemble0 Jusqu'à présent on a surtout construit des groupes importants dans lesquels l'hélice entrain directement la génératrice, celle-ci ayant le diamètre maximal compatible avec les conditions hydrauliques de passage de l'eau. Cependant, pour de faibles chutes, de moins d'une dizaine de mètres, la vitesse de la turbine est relativement basse et la génératrice est alors entraînée par 11 intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse qui permet dxutiliser une génératrica à vitesse plus élevée, de ce fait plus économique et de rendement supérieur à celui dlune machine plus lente Dans ce cas, la génératrice est souvent placée à l'extérieur de 1: enveloppe immergée, dans un puits, ce qui complique les travaux de génie civil et pose en outre des problèmes d'étanchéité0 En outre, il faut dans tous les cas assurer un parfait centrage des organes mécaniques, ce qui nécessite une construction assez lourde et donc onéreuses Il en résulte que jusqu'à présent, il tétait pas rentable de réaliser des groupes immergés de faible puissance pour équiper les faibles chutes. 11 invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en diminuant le prix de revient et les frais de maintenance du groupe immergé, grâce à des dispositions permettant de simplifier la mise en place des organes tout en garantissant le centrage des arbres de la génératrice et du multiplicateur de vitesse. f)'autre part, l'invention facilite l'utilisation de matériels se trouvant dans le commer- ce, ce qui diminue également le prix de revient. I L'invention va maintenant otre décrite, en se référant à un mode ie réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur le dessin annexé, celui-ci étant une coupe longitudinale d'un groupe selon l'invention0 Sur la figure, on a représenté un conduit 1 ménagé dans un barrage et définissant une veine de passage de l'eau à l'intérieur de laquelle est placée une hélice 2 montée en bout d'un arbre 3 sortant à l'extrémité aval d'une enveloppe 4 en forme de bulbe à l'intérieur de laquelle est placée une génératrice 5 entratnée par l'arbre 3 par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 6 à axes parallèles ou coaxiaux et dont l'arbre 3 constitue 11 arbre primaire. le multiplicateur de vitesse est monté à l'intérieur d'une pièce cylindrique 60 formant carter et qui constitue le fond d'une enceinte étanche prolongée vers l'aval par une pièce conique 64 qui porte à son extrémité le palier aval 33 de l'arbre 3, celui-ci étant porté à l'amont par deux paliers 31 et 32 montés sur les faces transversales du carter 60. La poussée vers l'aval exercée par l'hélice en fonctionnement est encaissé par une butée axiale 8 qui est montée dans un carter 66 solidaire du carter 60. Il est nécessaire de prévoir également une butée antiretour qui peut entre simplement constituée par l'un des paliers de l'arbre 3, prévu à cet effet. On voit ainsi que l'ensemble des pièces mécaniques, comprenant l'arbre de l'hélice avec ses paliers et butées et le multiplicateur de vitesse sont regroupés à l'intérieur de l'enceinte constituée par le carter 60 du multiplicateur et le prolongement conique 64 et forment ainsi un bloc compact qui peut entre monté en atelier. En outre, cette enceinte sera construite de façon à être assez résistante pour encaisser les efforts développés en fonctionnement, le fond cylindrique 60 constituant une poutre de transmis- sion des efforts au massif de fondation et la pièce conique 64 pouvant être munie de nervures qui la rendront assez rigide pour maintenir l'alignement des paliers. La forme conique de ce bloc mécanique permet en outre de le placer dans l'avant-distributeur du groupe, le carter rigide 60, 66 étant fixé à des brides 68 solidaires de la partie conique aval de l'enveloppe 4 et qui transmettent directement les efforts aux aubes entretoises il de maintien du groupe. Le joint d'étanchéité 7 pour le passage de l'arbre est placé à l'extrémité de la pièce conique 64 qui forme ainsi avec le carter o0 une enceinte étanche à l'intérieur de laquelle peut entre aménagé un circuit de lubrification de l'ensemble mécanique Dans l'exemple représenté, la partie inférieure du carter 60 constitue une réserve d'huile 61 et une pompe 62 assure la circulation de l'huile au moyen d'un circuit 63 qui, pour les commodités de la figure, a été représenté schématiquement mais se trouve évidemment à l'intérieur de l'enveloppe 4o Ainsi, l'huile est amenée jusqu'aux différentes pièces tournantes, paliers, et engrenages, qu'elle lubrifie avant de revenir dans la réserve 61n l'arbre secondaire 67 du multiplicateur entraSne la génératrice électrique 5 au moyen dtun accouplement flexible 50. La génératrice 5, est montée à l'intérieur de la partie renflée de l'enveloppe 4, s'appuiera de préférence directement, au moyen de montants 41, sur un dé 12 solidaire du massif de fondation. De la sorte, à ltexception de sa partie conique entourant le bloc mécanique et sur laquelle sont fixées les aubes, ltenveloppe 4 n'assure ni le support ni le centrage des organes tournants mais seulement le guidage de l'eau et l'étanchéité ; elle peut donc être constituée de façon assez légère. Il sera intéressant de ménager sur la partie supérieure du dé de fondation 12 une surface 13 prolongée vers l'amont parallèle ment à l'axe du groupe et formant un chemin de glissement pour des patins d'appui 42 placés à la partie inférieure des montants 41. De la sorte, on pourra plus facilement tirer le groupe à l'extiSieur de l'avant distributeur, lors d'un démontage La génératrice électrique 5, entraSnée par l'arbre secondaire du multiplicateur à l'aide d'un accouplement flexible 50,peut être de ce type standard et il en est de même du multiplicateur de vitesse, seul le carter devant être prévu en fonction des efforts qu'il supporte, En revanche, la pompe de circulation d'huile prévue normalement pour le multiplicateur de vitesse doit pouvoir assurer sans difficulté la lubrification de la butée axiale et du palier aval selon les dispositions qui ont été représentées. Ainsi, grâce aux perfectionnements apportés par l'invention il est possible d'utiliser dans un groupe bulbe de petites dimensions des éléments standards se trouvant dans le commerce, ce qui abaisse considérablement le prix de revient de ces groupes. En outre le montage peut être fait en atelier ou sur le site, l'alignement des paliers étant assuré gr ce à la rigidité du bloc mécanique. Bien entendu l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais elle englobe au contraire toutes les variantes Ainsi, le circuit de lubrification peut être différent. Il est possible par exemple de supprimer la pompe de circulation, en utilisant une couronne à denture intérieure pour remonter lthui- le à la partie supérieure du carter d'où elle s'écoulera vers les parties à lubrifier. De meme, on pourrait évidemment modifier la disposition de l'ensemble mécanique et la forme de enceinte rigide formant carter sans sortir du cadre de l'invention0 REVENDICATIONS 1.- Groupe hydroélectrique immergé comprenant une hélice tournant dans un conduit de passage de l'eau et montée à ltextré- mité d'un arbre et, à l'intérieur d'une enveloppe étanche profilée pour le passage de l'eau, une générattice électrice entraînée par l'arbre de hélice par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse, un palier amont et un palier aval dans lesquels tourne l'arbre, deux butées de maintien axial de l'arbre et un joint dtétan- chéité pour le passage de l'arbre, caractérisée par le fait que les deux paliers, les butées, le joint de sortie d'arbre et le multiplicateur de vitesse sont regroupés dans une enceinte étanche et résistante, l'ensemble formant un bloc mécanique compact et susceptible d'encaisser les efforts développés en fonctionnement et de les trans- mettre au massif de fondation. 2.- Groupe hydroélectrique selon la revendication 1, caractérisé pas le fait que le bloc mécanique est placé dans le distributeur du groupe au droit d'aubes entretoises de transmission des efforts au massif de fondation0 3.- Groupe hydroélectrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'enceinte étanche et résistante comprend un fond rigide formant le carter du multiplicateur de vitesse et constituant une poutre d'ençaiasemewt et de transmis-~ sion des efforts, ledit fond portant au moins un palier et une butée axiale de l'arbre et étant prolongé vers l'aval par une pièce conique rigide de support de l'autre palier et du joint de passage de l'arbre. 40- Groupe hydroélectrique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le fond formant carter et la pièce conique de prolongation constitue un ensemble étanche à l'intérieur duquel est ménagé un circuit de lubrification du multiplicateur de vitesse, des paliers et des butées. 50- Groupe hydroélectrique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la génératrice placée dans la partie renflée Fe l'enveloppe profilée s'appuie directement sur un dé ménagé sur le massif de fondation. 6.- Groupe hydroélectrique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le dé d'appui est muni à sa partie supérieure d'une surface parallèle à l'ase du groupe et formant un chemin de glissement pour le démontage de-ltensemble du groupe.