Brevet FR2462579A1 — publié le 19810213

Un des principaux problèmes des installations de basse chute fluviales ou marémotrices, est qu'elles doivent aussi peu que possible faire obstacle à l'écoulement de l'eau. Dans le cas d'une installation fluviale il faut en effet autoriser l'écoulement des crues, et dans celui d'une usine marémotrice il faut laisser s'égaliser les niveaux à la fin des périodes de turbinage. Les groupes à trubine à hélice sont défavorables à cet égard car ils ont un important encombrement dû à la fois à la volute qui amène l'eau aux directrices, et au diffuseur coudé. Les turbines à roue-hélice conçues suivant l'invention n'ont pas de volute. L'eau èn provenance de l'amont pénètre directement entre les directrices suivant une technique déjà employée pour les trubines à effet centrifuge sous le nom de turbines à chambre d'eau ouverte. Suivant l'invention, le cône de sortie est rectiligne et son-extrémité plonge directement dans le bief aval. Suivant l'invention, chaque turbine traverse du côté aval le fond d'un canal dont l'extrémité de ce même csté aval repose sur des poteaux enfoncés dans le fond du cours d'eau, et dont l'extrémité amont repose sur le barrage. Tous ces canaux ont leur extrémité aval bouchée et leur extrémité amont ouverte, mais, de ce CÔté amont, leurs flancs sont réunis à ceux des canaux voisins ou à la rive de manière que, en fonctionnement normal, l'eau ne puisse passer de l'amont du barrage à l'aval qu'à travers les turbines. Suivant l'invention, en cas de crue, on enlève ou on relève les panneaux d'obturation dont il vient d'être question et, à l'obstacle près représenté par les turbines qui obstruent en partie les extrémités aval des canaux, on retrouve la meme section de passage que sur l'installation. Suivant l'invention, on compense la diminution de section causée par la turbine, d'une part en donnant aux canaux une pente descendante dans le sens de l'aval, d'autre part en les élargissant à l'endroit de la turbine. Suivant l'invention, l'alternateur et le multiplicateur de vitesse sont protégés contre une élévation éventuelle anormale du niveau amont par un manchon dont l'ouverture reste au-dessus des plus hautes eaux. En cas de coupure du réseau, la turbine risque de s'emballer et, pour éviter ce phénomène, il existe un frein centrifuge dont la partie qui subit les frottements est reliée mécaniquement au système de commande des directrices, de telle manière que si le freinage se déclenche, la turbine se ferme. Suivant l'invention, le frein centrifuge est combiné avec l'accouplement du multiplicateur de vitesse à l'alternateur. Suivant l'invention, dans le cas d'une usine de grande puissance où le barrage n'existe pas, les groupes traversent le plancher de la centrale de telle manière que les directrices soient au-dessous de ce plancher, et le cône de sortie vient se raccorder sur 1 1orifice correspondant d'un second plancher situé en-dessous du premier, l'ensemble étant conçu de telle façon que l'intervalle entre ces deux planchers communique avec l'amont, tandis que la partie située sous le plancher inférieur communique avec l'aval. Suivant l'invention, tout ou partie des panneaux de fermeture qui em pêchent, a chacun des deux étages,l'amont de communiquer avec l'aval, sont mobiles de manière à autoriser l'écoulement des Crues. Suivant l'invention, dans le cas d'une usine marémotrice, le mur de la centrale situé du côté du large est disposé en oblique, par exemple à 450, de manière à provoquer le déferlement des lames sans surpression exagérée. Une autre différence avec les autres centrales est que la communication entre l'amont et l'aval doit etre établie à chaque cycle. Les panneaux mobiles deviennent donc de véritables vannes et, suivant l'invention, pour en diminuer les dimensions, on les place dans des convergents divergents. Suivant l'invention, pour une usine marémotrice1 l'intervalle entre les directrices et la roue est allongé et présente une forme conique, de manière que, pour un cycle à double effet, la turbine puisse fonctionner à l'envers en conservant une récupération convenable de la vitesse de sortie de la roue, et par conséquent avec un rendement acceptable. Les figures ci-jointes représentent à titre non limitatif des réalisations suivant l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe et la figure 2 une vue en plan d'un équipement de rivière réalisé suivant l'invention. La turbine 1 reçoit à travers les directrices 2 l'eau d'un canal 3 qui s'appuie, du c8té aval sur les poteaux 4, du CÔté amont sur le barrage 5. Du csté aval le canal est fermé par le panneau 6Ret du CÔté amont le passage entre canaux est obturé par les panneaux 7. Les uns et les autres peuvent être relevés par les volants 8. Le cône de sortie 9 plonge directement dans le bief aval. La figure 3 représente la vue en coupe et la figure 4 la vue en plan d'une usine marémotrice réalisée suivant l'invention. Les turbines 1 sont disposées en 2 lignes, ce qui permet d'en diminuer la taille et, d'une part d'en abaisser le coût pour une puissance donnée, d'autre part de réduire l'encombrement en hauteur. Elles reçoivent à travers leurs couronnes de directrices 2 l'eau d'une chambre 3 qui est ouverte sur le large tout en restant protégée des tem pestes par le mur oblique 4. Du côté du littoral, le mur 5 de fermeture de cette chambre 3 est constitué par des panneaux préfabriqués qui ne sont mis en place qu'une fois le barrage terminé, de manière que pendant toute la construction, l'écoulement des marées soit aussi peu gênez que possible. Le cône de sortie des turbines se raccorde à des canes en béton 6 portés par un plancher inférieur 7 qui délimite une chambre 8 complètement ouverte du c8té de la baie et refermée du caté du large par des vannes 9. La section de ces vannes est diminuée sans que leur efficacité ne soit trop réduite grâce à une forme de convergent-divergent du plancher 10. En largeur, c'est la forme des silos à sable de stabilisation 11 qui vient produire le même effet. La figure fait apparaître le fait que l'intervalle 12 entre les directrices et la roue hélice est rallonge pour permettre de mieux récuperer la vitesse sor tant de la roue hélice lorsque, pour les besoins d'un cycle à double effet, la turbine fonctionne à l'envers. REVEEDICATIONS 1 - Installation hydroélectrique de très basse chute à turbine à roue-hélice à axe vertical caractérisée en ce que la couronne des directrices reçoit directement liteau du bief amont sans passer dans l'habituelle bâche spirale ou volute. 2 - Perfectionnement suivant la revendication 1 qui consiste en ce que le cône de sortie est rectiligne et que son extrémité plonge directement dans le bief aval. 3 - Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 qui consiste en ce que les turbines sont montées à travers des orifices ménagés au fond d'un canal ou de plusieurs canaux qui partent du bief amont et arrivent au-dessus du bief aval, leur extrémité du cté de ce bief étant bouchée, et le niveau amont montant au-dessus des directrices de telle manière que l'eau ne puisse aller du biePamoXt au bief aval qu'à travers la ou les turbines. suivant 4 - Perfectionnemen vla revendication 3 qui consiste en ce que les panneaux de fermeture du côté aval des canaux ainsi que ceux qui réunissent leurs flancs au-dessus du barrage pour obliger l'eau à les emprunter, peuvent être levés ou relevés au moment des crues pour que le cours d'eau retrouve à ce moment la presque intégralité de son lit naturel et ne provoque pas d'inonda- - tion. 5 - Perfectionnement suivant la revendication 4 qui consiste en ce que la diminution de section d'écouSemett du débit de crues liée à la présence d'une ou plusieurs turbines dans chaque canal est compensée en donnant une pente descendante à ce canal. 6 - Perfectionnement suivante l'une quelconque des revendications 4 ou 5 qui consiste en ce que la diminution de section d'écoulement du débit de crues liée à la présence d'une ou plusieurs turbines dans chaque canal est compensé en élargissant ce canal aux endroits correspondants. 7 - Perfectionnement suivant 1 'une quelconque des revendications 1 à 6 qui consiste en ce que l'alternateur ainsi que le multiplicateur de vitesse Oven- tuel situées au-dessus de la turbine, sont protégés contre les inondations par un cylindre fixé sur le disque supérieur de la couronne des directrices et qui monte plus haut que le niveau des plus hautes eaux. 8 - Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 qui consiste en ce que, en cas d'emballement, la turbine est freinée par un système centrifuge conçu de telle manière que, lorsqu'il fonctionne, la pièce sur laquelle s'exerce le freinage est entranée en rotation d'un angle suffisant pour que, par le jeu d'une transmission de mouvement, elle provoque la ferme ture des directrices. 9 - Perfectionnement suivant revendication 1 qui consiste en ce que, dans ie cas où le barrage qui crée la dénivellation n'existe pas, la centrale construite ou posée par éléments dans l'écoulemen,comporte deux planchers superposés : un plancher supérieur sous lequel règne le niveau amont, et un plancher inférieur sous lequel règne le niveau aval, la turbine étant disposée sous le plancher supérieur de telle manière que ses directrices baignent dans l'eau et que son cône de sortie traverse le plancher inférieur, l'alternateur ainsi que le multiplicateur de vitesse, eux, restant à l'abri de l'eau au-dessus du plancher supérieur. 10 - Perfectionnement suivant revendication 9 qui consiste en ce que les panneaux de fermeture qui séparent le niveau amont du niveau aval entre les deux planchers sont rajoutés après l'achèvement du barrage, de manière que pendant la pose des éléments de ce barrage,l'eau ne rencontre que le moins d'obstacle possible, si bien que le courant est le moins rapide possible. Il - Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications 9 ou 10 qui consiste en ce que les panneaux de fermeture qui séparent le niveau amont du niveau aval sous le plancher inférieur sont constitués par des vannes, de manière que l'on puisse les manoeuvrer aisément, dans le cas d'un cours d'eau en cas de crue, et dans le cas d'une usine marémotrice pour égaliser les niveaux après chaque période de turbinage. 12 - Perfectionnement suivant revendication 11 qui consiste en ce que, au droit des vannes, la section est diminuée par des formes de convergents-divergents de manière à réduire les dimensions des vannes pour une même possibilité de débit. 13 - Perfectionnement suivant revendication 12 qui consiste en ce que la construction profilée qui vient diminuer la section au droit des vannes est creuse et que, une fois le barrage en place on peut la remplir de matériaux plus lourds que l'eau pour assurer la stabilité du barrage contre les couples de renversement dus aux dénivellations. 14 - Perfectionnement suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13 qui consiste en ce que, dans le cas d'une usine marémotrice, le mur de la centrale situé du côté de la haute mer fait avec la verticale un angle suffisant pour que le déferlement des vagues ne risque pas de provoquer de surpressions qui puissent le détériorer. 15 - Perfectionnement suivant revendication 1 qui consiste en ce que dans le cas d'une usine marémotrice, l'intervalle entre l'hélice et Aes directrices est accru et a une forme conique de telle manière que, lorsque dans un cycle à double effet la turbine fonctionne à l'envers, la récupération de la vitesse sortante reste assurée dans des conditions convenables.