Brevet FR2943390A1 — publié le 20100924

H3E-I CAS 15 Machine hydraulique à aubes DOMAINE DE L 'INVENTION [0001] La présente invention concerne les machines à turbine hydraulique pour des cours d'eau de basse chute. Elle vise particulièrement l'équipement de sites nouvellement créés, ou le rééquipement de sites anciens exploités antérieurement to avec des roues à aubes traditionnelles, comme source d'énergie électrique renouvelable sur des cours d'eau de petite ou moyenne taille. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002] Un des enjeux de ce type d'installation est de créer des équipements 15 relativement faciles à mettre en exploitation sur les plans technique et juridique tout en préservant au maximum le milieu naturel et notamment la faune piscicole. On a vu récemment se développer des installations qui mettent en oeuvre une turbine ou roue à aubes d'axe horizontal possédant une vitesse de rotation réduite, typiquement d'environ dix à vingt tours par minute, et dont les aubes ou pales sont 20 aménagées pour permettre aux différentes espèces aquatiques, poissons et notamment anguilles, emportées par le courant, de traverser la machine sans dommage. [0003] L'exploitation économique de telles installations nécessite l'équipement de nombreux sites dont la production potentielle est faible par rapport à celle des 25 grands projets d'installations hydroélectriques. Il est donc important de pouvoir obtenir de ces installations un excellent rendement de la conversion d'énergie -~ - -2 - hydraulique captée en énergie mécanique, puis de la conversion de cette dernière en électricité consommable pour obtenir un retour sur investissement acceptable de la part de telles installations. Il est en outre impératif de parvenir à réaliser, installer et entretenir de telle machines dans des conditions économiques favorables. [0004] La demanderesse a déjà proposé à cet effet des machines fournissant de bonnes performances pour l'équipement de sites à faible chutes. La demande de brevet français N° 08 03083 déposée le 4 juin 2008 propose un système de roue à aubes installé dans un couloir aménagé sur le cours d'eau dans lequel un canal ~o d'écoulement de l'eau captée comporte à son entrée un volet d'admission réglable pour le contrôle du courant admis dans une telle roue. Selon une autre demande de brevet N° 08 04859 déposée le 4 septembre 2008 par le demandeur, un obstacle pendulaire indépendant du mouvement de rotation de ladite roue est monté pivotant autour d'un axe qui coïncide avec l'axe de rotation de la roue de manière à 15 permettre un bonne captation de l'énergie potentielle de l'eau du cours d'eau qui s'accumule en amont de la roue. [0005] Enfin, conformément à la demande de brevet N° 08 05143 du demandeur, déposée le 17 septembre 2008, le canal d'écoulement de l'eau à l'intérieur d'une telle roue à aube est borné par une paroi supérieure et une paroi inférieure entre 20 l'entrée et la sortie d'une zone motrice. La disposition de ces parois est telle qu'à aucun moment d'une révolution de ladite roue il n'existe moins d'une ni plus de deux aubes consécutives en position de fermeture complète de la zone motrice dudit canal par l'affleurement simultané de leurs arêtes radiales externes (26) et internes (27) avec lesdites parois inférieure et supérieure. Ce système permet 25 d'optimiser la récupération de l'énergie potentielle de l'eau captée pour faire tourner la roue. [0006] Poursuivant ses réflexions le demandeur a imaginé de nouvelles évolutions, notamment en ce qui concerne le mode de remplissage des espaces 5 - 3 - séparant les aubes lorsqu'elles parviennent dans la zone d'admission de la roue en amont du canal et l'évacuation de l'air qui remplit initialement ces espaces. Elles ont permis d'ouvrir des voies de recherche pour perfectionner ce type de machine et en améliorer les performances, notamment le rendement. EXPOSE DE L'INVENTION [0007] Ainsi, la présente invention vise t-elle à mettre au point des machines hydrauliques à roues à aubes tournant à des vitesses peu élevées pour équiper des sites de basses chutes sans dégrader l'environnement, qui fournissent un rendement ~o énergétique amélioré tout en gardant des coûts de construction et d'exploitation raisonnables. [0008] A cet effet, l'invention a notamment pour objet une machine hydraulique à aubes comprenant une roue avec une série d'aubes montées circonférentiellement entre deux flasques rotatifs autour d'un axe pour être installée dans un couloir 15 aménagé sur un cours d'eau dans un site naturel en définissant un canal d'écoulement de l'eau dans ladite roue, ce canal d'écoulement comprenant en succession de l'amont vers l'aval: une zone d'admission pour le remplissage par devant des espaces entre les aubes qui en tournant se présentent dans la zone, une zone motrice dans laquelle les aubes de la roue sont entraînées par l'écoulement de 20 l'eau admise entre elles en amont, et une zone d'échappement pour la sortie de l'eau contenue dans chacun des espaces inter aubes au sortir de la zone motrice vers ledit couloir, la zone motrice étant limitée, au fond, par une paroi inférieure au ras de laquelle peuvent défiler en tournant les arêtes radiales externes des aubes. Cette machine est notamment caractérisée en ce que certains au moins des espaces inter 25 aubes définis entre au moins deux aubes adjacentes sont ouverts radialement vers l'intérieur de la roue de façon telle que des filets ou jets d'eau qui s'en échappent le cas échéant en amont de la zone motrice dans le volume intérieur de la roue puissent cheminer à l'intérieur de celle-ci pour venir traverser entre l'intérieur de la -4 - roue et la zone d'échappement au moins un autre espace inter aubes ouvert en aval de la zone motrice pour rejoindre la zone d'échappement dudit canal d'écoulement vers ledit couloir. formant ainsi entre l'amont et l'aval un deuxième courant à l'intérieur de la roue, complémentaire à l'écoulement dans la zone motrice. [0009] De nombreux essais effectués par le demandeur sur le remplissage des espaces inter aubes ont montré qu'un des principaux obstacles à surmonter consistait à évacuer l'air qui occupe chaque espace au moment où celui-ci atteint la zone où le liquide moteur commence à pénétrer dans la roue. Il est usuel dans les réalisations antérieures de fermer cet espace du côté radial interne. Il constitue le tambour de la roue et tourne avec elle en assurant le maintenant des aubes fixée autour de sa périphérie. D'autres réalisations ont été également proposées dans lesquelles le fond des espaces inter aubes est essentiellement fermé sur une partie au moins de leur trajectoire par une paroi courbe indépendante de la roue, le long de laquelle peuvent défiler les extrémités radiales internes des aubes pour assurer une quasi étanchéité du fond des espaces inter aubes au remplissage. [0010] Conformément à l'invention on choisit de laisser essentiellement tous les espaces inter aubes ouverts radialement intérieurement, et notamment dans la zone de remplissage pour permettre à l'air de s'échapper aussi rapidement que possible vers l'intérieur de la roue. En pratique le courant d'eau qui pénètre initialement dans chaque espace inter aubes à son arrivée dans la zone d'admission vient heurter la paroi de l'aube aval puis celle de l'aube amont. Si le débit d'eau dans le réservoir ou le couloir d'entrée est suffisant des jets peuvent même traverser directement l'espace entre les aubes et en ressortir par l'ouverture laissée libre. La roue poursuivant sa rotation, cet espace inter aubes déjà partiellement rempli continue de recevoir de l'eau des veines liquides inférieures dans l'épaisseur du courant d'eau à l'entrée. Cette eau vient se mélanger à l'eau déjà admise et à l'air restant. Des turbulences prennent naissance qui pourraient nuire à l'efficacité du remplissage si l'espace radial interne entre les aubes était obstrué par une cloison - 5 - ou un obstacle. En laissant cet espace ouvert on favorise donc le remplissage de l'espace inter aubes. L'air mélangé d'une certaine quantité d'eau est chassé vers l'intérieur de la roue. Le demandeur a constaté alors qu'il était important d'éviter que cette eau ne vienne pas entraver le mouvement de la roue par exemple en rebondissant contre la face aval des aubes environnantes. Divers moyens pour y parvenir ont été testés. [0011] C'est ainsi qu'on a découvert notamment qu'il était intéressant de permettre à cette eau résiduelle de s'échapper en traversant l'intérieur de la roue pour venir rejoindre la zone d'échappement du canal d'écoulement du flux principal, sans io passer dans la zone motrice. On favorise ainsi la formation d'un second courant d'eau entre les zones d'admission et d'échappement ou courant complémentaire au courant principal qui traverse la zone motrice. Il est avantageux à cet égard que la structure de la roue soit suffisamment creuse ou évidée pour permettre un cheminement sans heurt de l'eau résiduelle en son sein. 15 [0012] Une modalité particulièrement avantageuse de mise en oeuvre de cette disposition consiste notamment, lorsque les conditions de débit et de vitesse permettent la formation de véritables jets d'eau résiduelle à travers l'intérieur de la roue, à diriger ces jets de manière qu'il viennent frapper directement la face amont (ou arrière vue par rapport au sens de déplacement) d'une ou plusieurs aubes dans 20 la zone d'échappement, en communiquant ainsi à la roue un complément d'énergie cinétique. La forme et le dimensionnement des aubes sont ainsi déterminés pour que les filets ou jets du deuxième courant puissent pénétrer dans ledit espace inter aubes auprès avoir traversé l'intérieur de la roue en frappant la face arrière (vue dans le sens de rotation de la roue) de l'aube aval de cet espace avant de retomber 25 dans le canal d'écoulement. [0013] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la zone d'admission du canal d'écoulement comprend en outre un volet d'admission réglable en amont de ce canal pour réguler le courant de l'eau à l'entrée de la roue. Le volet permet en - 6 - fonction des conditions de débit naturel du cours d'eau selon les époques et le climat d'alimenter la roue dans des conditions optimales qui privilégient en premier lieu la formation du courant principal en favorisant le remplissage des espaces inter aubes avant leur entrée dans la zone motrice et en régulant le débit supplémentaire éventuel pour permettre la formation d'un courant complémentaire régulier qui fournisse un complément d'énergie de à la roue à aubes. Ainsi ladite vanne de régulation permet de commander la formation d'un seul ou de deux courants d'eau entre les zones d'admission et d'échappement. [0014] L'invention s'applique favorablement à une machine du type décrit dans la demande de brevet N° 08 05143 dans laquelle le canal d'écoulement est limité à sa partie supérieure par une paroi à profil courbe convexe (31), indépendante en rotation de la roue, au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales internes des aubes sur leur trajet entre la zone d'admission et la zone d'échappement en sorte que le courant d'eau qui chemine le cas échéant à l'intérieur de la roue soit physiquement séparé par cette paroi du courant dans la zone motrice. Dans une forme de réalisation, cette paroi supérieure peut être profilée de manière à limiter la résistance à la séparation entre le courant d'eau principal à l'entrée de la zone motrice et le courant complémentaire qui s'engage dans l'intérieur de la roue. [0015] Suivant les enseignements de la demande de brevet précédemment rappelée ci-dessus, les longueurs des parois inférieure et supérieure du canal d'écoulement dans la zone motrice, en fonction de l'espacement entre les aubes, de leur inclinaison et de leur forme, sont telles qu'à aucun moment d'une révolution de ladite roue il n'existe plus de deux aubes consécutives en position de fermeture complète de la zone motrice dudit canal par l'affleurement simultané de leurs arêtes radiales internes et externes avec lesdites parois inférieure et supérieure. [0016] En outre selon un mode préféré, les longueurs des faces inférieure et supérieure dudit canal dans la zone motrice en fonction de l'espacement entre les aubes sont telles qu'au cours d'une révolution de ladite roue il existe à chaque - 7 - instant une aube et une seule en position de fermeture complète de la zone motrice dudit canal par l'affleurement simultané de ses arêtes radiales interne et externe avec lesdites parois inférieure et supérieure, à l'exception d'un intervalle de transition restreint entre l'entrée d'une aube dans la zone motrice et la sortie dans la zone d'échappement de l'aube qui la précède. [00171 Selon un mode de réalisation, la paroi supérieure du canal d'écoulement s'étend sur un arc limité qui définit la zone motrice, de part et d'autre duquel les espaces inter aubes sont en communication ouverte avec l'espace intérieur de la roue. Cette paroi supérieure peut être profilée de manière à minimiser la résistance ~o opposée à la division du courant d'eau à la sortie de la zone d'admission comme il a été expliqué. [00181 Au-delà de l'application de l'invention à des formes de réalisation de machines hydrauliques à roues à aubes déjà mises en oeuvre, le demandeur a constaté que l'on pouvait obtenir des résultats tout à fait inattendus en matière de 15 rendement énergétique, notamment, avec une machine dans laquelle ledit courant complémentaire n'est pas séparé par une séparation physique du courant principal traversant la zone motrice entre les aubes. Dans une telle réalisation le volet d'admission joue un rôle clé dans l'obtention d'un rendement optimal . En pilotant sa position en fonction du niveau et du débit d'eau dans le couloir en amont de la 20 machine on peut en effet optimiser les phases de fonctionnement impliquant la seule formation d'un courant principal dans la zone motrice, le courant complémentaire ne commençant à se former que lorsque les espaces inter aubes qui véhiculent le courant principal atteignent pratiquement le remplissage à saturation. 25 [00191 Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le profil de la paroi supérieure se prolonge vers l'amont avec un changement de profil marqué entre la partie courbe convexe délimitant la zone motrice et une partie amont dont la distance à l'axe se réduit sensiblement par rapport à celle de ladite partie courbe -8 - convexe, de façon à laisser libre la sortie de chaque espace inter aubes du côté radial interne. En outre, cette paroi supérieure présente en amont de ce changement de profil une ouverture communiquant avec l'intérieur de la dite roue. Ainsi l'eau qui sort du côté radial interne desdits espaces inter aubes et vient frapper la partie supérieure en amont de la zone motrice peut-elle s'écouler vers l'amont contre ladite paroi supérieure jusqu'au point où elle s'échappe par l'espace libre à l'intérieur de la roue vers la zone d'échappement. [0020] On a indiqué précédemment qu'un moyen d'améliorer le rendement de la machine était de domestiquer les jets d'eau qui s'échappent de l'ouverture radiale interne de chaque espace inter aube au moment du remplissage. A cet effet un moyen peut être prévu pour permettre l'évacuation de l'eau de ces jets sans entraver le mouvement d'entraînement de la roue par le courant d'eau dans la zone motrice. Dans la forme de réalisation qui vient d'être présentée une paroi supérieure permet de défléchir les jets en leur permettant de progresser le long de cette paroi vers l'amont. Une ouverture communiquant avec l'intérieur de ladite roue à l'amont de la dite paroi permet aux jets d'eau défléchis de s'échapper par l'espace intérieur de la roue vers la zone d'échappement. Elle constitue un tel moyen d'évacuation. [0021] Selon une autre forme de réalisation selon cet aspect, ledit moyen d'évacuation est formé par une conformation de ladite paroi supérieure de manière à renvoyer l'eau desdits jets qui heurtent cette paroi supérieure de telle manière qu'elle retombe dans lesdites ouvertures radiales internes d'espaces inter aubes contre les faces arrière des aubes encore en amont par rapport à la zone d'admission du canal d'écoulement dans ladite roue. [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la 25 description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0023] La figure 1 est une vue schématique en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe d'une roue à aubes dans un mode de réalisation de la machine hydraulique selon l'invention. [0024] La figure 2 représente plus schématiquement une variante de réalisation de cette machine. [0025] Les figures 3 et 4 représentent deux autres variantes d'une telle machine hydraulique dérivée de réalisations antérieures par le demandeur. I O DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS EXEMPLES DE REALISATION [0026] La description qui suit fait référence à la description de réalisations qui font l'objet des trois demandes de brevets français Na 08 03083, 08 05143 et 08 04859, au nom de la demanderesse, déjà mentionnées dans le préambule du présent mémoire. 15 [0027] Dans la figure 1, une machine hydraulique comportant une roue à aubes 10 est installée dans un couloir 15 limité de chaque côté par une paroi de béton verticale 12, dans un bief, non visible sur la figure, aménagé sur un cours d'eau naturel dont le fond est repéré par la référence 14 et la surface par la référence 16. La roue 10, du type à admission "par devant", est installée de manière à pouvoir 20 turbiner un écoulement d'eau dans le sens figuré par la flèche 13 entre l'amont 18 sur la gauche de la figure et l'aval 19 du côté droit de la représentation en tournant autour d'un axe horizontal 35. [0028] La roue 10 comprend deux flasques de tôle 21 en forme de couronne circulaire entre lesquels sont fixées une pluralité d'aubes 24 possédant, comme 25 représenté, un profil légèrement incurvé dont la concavité est tournée du côté de l'arrivée d'eau lorsqu'elles se présentent en amont 18 du couloir 15 en tournant - 9 - -10 - dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme figuré par la flèche 25. Les intervalles entre les aubes sont ouverts non seulement du côté de leur arête ou bord radial externe 26 pour recevoir l'eau à turbiner mais également du côté de leur arête ou bordure radiale interne 27. [00291 Entre les flasques 21 est monté un élément de carter en tôle 31 essentiellement indépendant en rotation de la roue 10. Il comprend une surface cylindrique radialement externe 30 à profil circulaire convexe centré sur l'axe 35, au ras de laquelle défilent les arêtes radiales internes 27 des aubes 24 lorsque la roue 10 est entraînée en rotation par le courant d'eau. Cette surface cylindrique 30 to s'étend autour de l'axe 35 selon un arc qui se termine vers l'aval au voisinage de l'aplomb de l'axe de rotation 35 de la roue 10. La longueur circonférentielle de cet arc vers l'amont est légèrement supérieure à la distance séparant les arêtes radiales internes 27 de deux aubes 24 adjacentes à la circonférence de la roue. Ces aubes adjacentes définissent entre elles un espace inter aubes susceptible de se remplir 15 d'eau pour assurer la propulsion de la roue, comme il sera expliqué ci-après, selon une disposition conforme au système du bouchon hydraulique décrit et revendiqué dans la demande de brevet français susmentionnée N° 08 05143. [00301 On constate que, dans cet exemple de réalisation, l'étendue de la surface radiale externe 30 du carter 31 est limitée à ce seul arc. Contrairement aux 20 dispositions décrites dans la demande de brevet du document mentionnée précédemment, il ne comporte aucun prolongement ni vers l'amont ni vers l'aval. En outre il possède une forme profilée représentée avec ses extrémités 31-1 vers l'aval et 31-2 vers l'amont amincies comme pour une aile hydrodynamique pour des raisons explicitées ci-après. 25 [00311 La surface radiale externe du carter en tôle 31 constitue la paroi supérieure d'un canal d'écoulement de l'eau captée par la machine dans le bief où elle est installée. Les parois latérales de ce canal sont formées, vers l'amont, par les parois de béton 12 et, un peu plus en aval, par les faces internes des flasques 21 à partir du point d'entrée de l'eau dans la roue. La paroi inférieure du canal est constituée par une portion en arc de cylindre concave 76 de la surface radiale interne d'un carter en tôle 77 fixé au fond du bief en dessous de ladite roue 10. Cette portion de surface se développe de l'amont vers l'aval entre une arête 74 parallèle à l'axe 35 dans la face supérieure de la tôle 77 et une lèvre d'extrémité aval 79, approximativement à l'aplomb de l'axe 35. [0032] Ainsi, le canal d'écoulement de l'eau limité par le carter inférieur 77 comprend une zone où les arêtes radiales externes 26 des aubes 24 défilent en rasant cette portion de surface 76 tandis que les arêtes radiales internes 27 des to aubes 24 défilent en rasant la face radiale externe 30 du carter 31. Cette zone constitue la zone motrice 80 du canal d'écoulement dans laquelle au moins une aube 24 est toujours en position de quasi étanchéité avec les deux carters comme on l'exposera plus en détail ci-après. [0033] En remontant vers l'amont de cette zone motrice 80, la tôle de carter 15 inférieure 77 se prolonge depuis l'arête 74 vers une deuxième arête 78 selon une portion de surface 176 qui va en s'écartant radialement de la trajectoire cylindrique suivie par les arêtes radiales externes des aubes 24, comme bien visible à la figure 1. La zone ainsi définie dans le canal d'écoulement comprend donc une sorte d'entonnoir en amont de la zone motrice 80 dans laquelle elle aboutit. Elle 20 constitue une zone d'admission 81 qui est limitée en amont par un volet d'admission ajustable 90 articulé autour d'un axe parallèle à l'axe 35 au niveau de l'arête 78. Le volet d'admission 90 de l'eau dans la zone d'admission 81 du canal d'écoulement possède une lèvre supérieure arrondie 91 qui peut pivoter autour de son axe horizontal en aval à l'extrémité 78 du carter 77 pour régler la hauteur du 25 seuil d'admission de l'eau, par un mécanisme d'ajustement angulaire non représenté. Cet ajustement permet de régler le débit d'eau dans la zone d'admission 81, et par conséquent la vitesse et l'orientation des filets de la veine d'eau qui pénètre dans la roue. - 12 - [00341 La lèvre d'extrémité 79 marque une transition dans le canal d'écoulement de l'eau dans la machine entre la zone motrice 80 du canal d'écoulement (dans laquelle la roue est entraînée par l'eau admise précédemment dans les espaces inter aubes) et une zone d'échappement 82 où l'eau d'un tel espace quitte la roue pour rejoindre le couloir 15 en l'aval. La partie du carter inférieur 77 terminée par la lèvre 79 repose sur une poutre ou surélévation en béton 86 qui fait saille au-dessus d'une semelle en béton 85. La jonction entre le sommet de cette poutre et le sol du canal d'écoulement formant un décrochement vers le bas 84 au-delà duquel la semelle 85 forme un plan incliné qui descend vers le sol naturel 14 du bief dans io lequel est localisée l'installation. [00351 Dans le mode de réalisation ici décrit et représenté à la figure 1, la roue 10 est montée sur un arbre 75 rotatif dans deux paliers de roulement, non visibles sur la figure 1, solidaires chacune d'une des parois 12 du couloir 15. Chaque flasque 21 est raccordé à l'arbre 75 par un jeu de rayons tels que 37 (figure 1) fixés à 15 l'arbre 75 qui traverse l'espace interne entre les plans des deux flasques 21. A chacune de ses extrémités axiales le carter 31 est relié à un moyeu respectif 34 par un bras 32 à section profilée, comportant un contre-poids réglable vers l'aval 33. Chacun des moyeux 34 est monté librement rotatif sur l'arbre 75 et sans être relié à aucun autre élément fixe de l'installation. Le carter 31 est donc suspendu par ses 20 moyeux 34 à l'arbre 75 et peut pivoter autour de lui en cas de sollicitation. En pratique ce carter 31 est lesté. Sa masse et la répartition du lest sont telles qu'il adopte en l'absence de couple de sollicitation extérieure une position d'équilibre telle que représentée à la figure 1 et déjà décrite ci-dessus, dont il ne varie que très peu en cours du fonctionnement de la roue. Il ne perturbe pas la stabilité de 25 l'écoulement de l'eau entraînant la roue. [00361 On peut également dans un mode de réalisation alternatif non représenté fixer directement les extrémités du carter 31 à une structure métallique fixée elle-même aux parois du couloir de bief par exemple par deux bouts d'arbre fixes - 13 - coaxiaux avec l'axe 35. Chacun des deux flasques 21 de la roue 10 est alors raccordé par des rayons à un moyeu rotatif autour d'un des bouts d'arbre fixes respectif. Alternativement, les flasques peuvent être montés tournants grâce à des galets à la périphérie d' un tambour solidaire des parois du couloir défini par les parois 12. On note que cette disposition de montage avec un carter 31 fixe n'est pas sans inconvénient en ce qui concerne le couplage en rotation de la roue 10 à un système de transmission propre à entraîner un générateur d'énergie électrique, (ou tout autre machine utilisatrice) avec le rapport de multiplication approprié. Des raisons peuvent en être trouvées dans le mémoire de la dernière demande de brevet citée plus haut. [0037] Avec une suspension pendulaire du carter 31 comme représentée, on peut capter la puissance mécanique de la roue hydraulique directement à une extrémité de l'arbre 75 de la roue, qui peut être montée pour traverser de part en part son palier de roulement dans une des parois 12. Le mouvement de rotation à cette extrémité est capté à l'aide d'un boîtier de multiplication et de transmission approprié classique pour entraîner directement une génératrice de courant électrique. [0038] Revenant à la figure 1, pour la fixation de la partie basse de la machine, la poutre 86 est complétée en amont par un bâti métallique non représenté qui soutient la partie amont du carter 76 et éventuellement certains organes fonctionnels de la machine. Ce bâti est fixé en amont de la poutre de béton 86, à une semelle de béton 88 qui recouvre le sol 14 jusque dans une zone où l'eau du cours d'eau forme une retenue 17, en raison de la présence de la roue sur son trajet naturel. A cet endroit l'accumulation atteint une hauteur H supérieure à la hauteur h du niveau de l'eau en aval de la zone d'échappement 82 en aval de la machine et il constitue une réserve d'énergie potentielle qui peut être exploitée pour faire tourner la machine comme expliqué ci-après. 2943390 - 14 - [0039] En fonctionnement, l'eau du réservoir 17 en amont parvient dans la zone d'admission 81 dans une mesure qui est réglée par la position angulaire du volet de la vanne AOR (Accélération, Orientation, Régulation) 90 . Cette eau pénètre dans l'entonnoir défini par la surface fixe 176 à l'entrée du carter 77. On constate qu'elle 5 commence, dans l'exemple illustré par des flèches 101 pour marquer l'écoulement des filets fluides, à remplir un espace inter aubes 24-1 éloigné vers l'amont de la zone motrice 80 en même temps que l'espace 24-2 situé juste avant cette dernière, achève de se remplir. Dans les deux cas on voit que le fond de ces deux espaces inter aubes, marqué par l'intervalle entre les arêtes radiales internes 27 des aubes ~o adjacentes 24 qui les définissent, est ouvert. Aucun obstacle ne s'oppose à ce que l'air qui n'a pas été encore remplacé par l'eau de remplissage dans ces espaces puisse en sortir par ces intervalles dans le volume interne 100 de la roue 10. En pratique cet air est accompagné ou mélangé de jets d'eau en provenance de la zone d'admission qui possèdent une énergie cinétique dans la direction desdites 15 ouvertures suffisante pour sortir des espaces inter aubes et cheminer à l'intérieur 100 de la roue. [0040] L'eau qui remplit l'espace inter aubes 24-2 entre ensuite dans la zone motrice 80. Elle est dotée d'une certaine énergie potentielle due au décalage de hauteur H entre la veine fluide et l'entrée amont de la zone motrice. Cette eau est 20 donc turbinée par la roue 10 dans le canal d'écoulement entre les zones d'admission 81 et d'échappement 82. Dans cette zone 80, le jeu laissé entre les arêtes 26 et 27 des aubes 24 et les surfaces courbes respectives 76 et 30 des carters 77 et 31 est réglé au minimum compatible avec la sécurité de fonctionnement sans heurt mécanique, de façon à minimiser les fuites de l'eau hors de ces espaces. 25 [0041] Conformément à une disposition qui est un objet de la demande de brevet précitée N° 08 05143, la longueur de l'arc balayée par les arêtes radiales externes 26 le long de la surface 76 du carter inférieur 77 est proche mais légèrement supérieure à celle de l'arc circulaire séparant les arêtes 26 des aubes adjacentes 24 - 15 - de chaque espace inter aubes. De même la longueur de l'arc balayée par les arêtes radiales internes 27 le long de la surface radiale externe 30 du carter supérieur 31 est proche de mais légèrement supérieure à celle de l'intervalle circulaire entre les arêtes 27 de deux aubes adjacentes 24. Ainsi se constitue-t-il un "bouchon alternatif' comportant à tout instant au moins une aube 24 conformément à la demande de brevet précitée. [0042] Revenant maintenant vers la zone d'admission 81, on remarque que, si la hauteur d'eau H dans le réservoir amont et le débit du courant d'eau sont suffisants, des jets d'eau (flèches 102 sur la figure 1) peuvent s'échapper par l'ouverture radiale interne des espaces inter aubes vers l'espace creux 100 à l'intérieur de la roue en contournant la tôle de carter 31 radialement par l'intérieur. Ils constitue un flux secondaire qui se dirige vers les espaces inter aubes tels que 24-4 qui ont déjà franchi la zone motrice 80 et commencent leur ascension autour de l'axe 35 de la roue. [0043] Si le débit est suffisant on peut, en agissant, conformément à un aspect de l'invention, sur la position du volet 90, faire en sorte que le courant secondaire ou complémentaire formé par ces jets puissent être orienté de façon à venir frapper la face arrière 24-AR d'au moins une des aubes parvenue dans la zone d'échappement 82, en lui communiquant de la sorte un supplément d'énergie cinétique qui contribue à l'entraînement de la roue 10. Sur la figure 1 des flèches 102, 104 et 106 marquent le trajet de ces jets respectivement à travers la roue dans la zone d'admission 81, puis autour du carter 31, en dérivation du flux principal dans la zone motrice 80, et enfin en retour vers la zone d'échappement 82 à travers un ou plusieurs espaces inter aubes. [0044] La vanne articulée 90 permet donc d'orienter les filets d'eau 102 à l'admission et dans une certaine mesure d'en régler la vitesse. On constate qu'au débit nominal de la machine, le remplissage de l'espace inter aubes dans la zone motrice est quasiment total et que les � brouillards � ou mélanges de gouttes d'eau - 16 - avec l'air qui s'échappent des espaces inter aubes dans la zone d'admission 81 s'évacuent parfaitement à travers la roue sans perturber le remplissage des espaces inter aubes qui forment le flux principal . [0045] En résumé on peut ainsi distinguer deux flux de nature différente générant 5 une puissance motrice: 1) le flux principal qui passe dans la zone motrice 80 et actionne les aubes 24 sous les effets conjugués de l'énergie cinétique due à l'impact de la veine d'eau 101 et de la pression de toute la hauteur d'eau située en amont de la roue due à l'effet "bouchon", agissant principalement sur l'aube la plus basse en contact to avec l'eau jusqu'à l'ouverture du bouchon: l'aube suivante prenant le relais de l'effet � bouchon � . 2) un flux secondaire ou complémentaire formé d'un surplus d'eau non canalisée qui traverse le volume interne 100 de la roue pour frapper les aubes en contournant l'espace "bouchon", en restituant ainsi une partie de l'énergie cinétique 15 qu'il contient. [0046] Ces flux agissent de façon alternative à chaque passage d'aube. Pour limiter les pertes d'énergie, le carter interne 31 et ses supports sont profilés et le nombre de supports est minimum (par exemple, un à chaque extrémité du carter 31). 20 [0047] Conformément à un aspect important de l'invention, le demandeur s'est aperçu qu'on pouvait obtenir des résultats très performants en utilisant le dispositif schématisé à la figure 2. Dans cette réalisation le carter 31 qui limite vers la haut le canal d'écoulement de l'eau admise dans la machine a été purement et simplement supprimé. Si le débit d'eau est faible elle reste à l'intérieur du canal d'écoulement 25 entre les aubes 24 et transite par la zone motrice dans sa quasi-totalité. La roue fonctionne convenablement et sans perte d'énergie,. Lorsqu'une augmentation du débit d'eau se produit, par exemple lorsque la vanne 90 est en cours de - 17 - mouvement, ou lorsque le débit turbinable dépasse le débit nominal dans la zone motrice, on constate que l'eau en excédent qui ne reste pas entre les aubes 24 dans la zone d'admission chemine dans l'espace interne à la roue 100 en "surfant" en quelque sorte sur les extrémités radiales internes 27 des aubes 24 ou autour d'elle. Cet écoulement d'un courant d'eau complémentaire s'effectue de manière surprenante sans apparemment provoquer de désordre ou de turbulence susceptible de nuire à la récupération de son énergie résiduelle lorsqu'elle entre en contact avec les aubes 24 pour atteindre la zone d'échappement 82 en aval de la zone motrice 80. Il ne parait pas non plus interférer avec le flux principal de propulsion de la ~o roue dans la zone motrice dont il n'est pas physiquement séparé par une cloison quelconque contrairement au cas de la figure 1. [00481 Restant avec l'exemple de la figure 2, le volet 90 de la vanne d'admission peut jouer un rôle important pour optimiser les conditions d'écoulement en fonction des fluctuations naturelles qui affectent le courant d'eau sur lequel est 15 installé la machine hydraulique. L'expérience montre qu'on peut atteindre des rendements, de la conversion d'énergie hydraulique captée dans le cours d'eau en énergie mécanique d'entraînement de la roue, qui dépassent ceux obtenus auparavant avec des machines à roues à aubes. En combinant correctement par le réglage de la vanne 90, le débit turbinable et les vitesses de rotation des aubes et 20 d'entrée d'eau, en fonction du diamètre de la roue, la dimension et de la forme des aubes, etc....on peut exploiter correctement l'effet � bouchon alternatif � mis en avant dans la demande de brevet N° 08 05143 déjà mentionnée, par simple équilibre des pressions dans la zone où se trouvait le carter intérieur sans que la présence physique de celui-ci se révèle nécessaire. En ce qui concerne la forme des 25 aubes les essais du demandeur ont montré qu'une forme d'aube légèrement incurvée par rapport à une ligne radiale telle que représenté à la figure 1 procurait de bons résultats. - 18 - [0049] A titre d'exemple le demandeur a pu récupérer des résultats probants en effectuant des simulations et des calculs de puissances qui montrent que ces dernières sont supérieures et optimisées dans cette configuration à � double flux alternatif �, c'est-à-dire dans la quelle chacun des flux, principal et secondaire, est rythmé par la fréquence de défilement des espaces inter aubes à l'entrée et à la sortie du canal d'écoulement . Cette disposition est également très intéressante par sa simplicité et notamment par le fait qu'il n'est plus nécessaire de prévoir un quelconque obstacle, bouclier ou paroi de guidage du côté interne de la roue par rapport aux aubes. Le captage mécanique de l'énergie de rotation de la roue pour le I o transmettre à une génératrice ou autre machine consommatrice en devient donc grandement facilité. [0050] Une autre forme de réalisation d'une machine hydraulique équipée d'un carter intérieur 131 également indépendant de la roue 10 pour former une paroi supérieure pour le canal découlement dans la zone motrice 80, est représentée à la 15 figure 3. Dans cet exemple, le carter 131 dont la partie inférieure 130 est identique à la paroi 30 du carter 31 de la figure 1 est prolongé vers l'amont par une paroi 132. Elle forme un bouclier dans le volume intérieur 100 de la roue suivant un profil ici vertical à quelque distance de la trajectoire des aubes radiales internes 27 des aubes 24. Lorsque la roue tourne, les jets d'eau et d'air qui s'échappent des 20 espaces inter aubes vers l'intérieur de la roue 10 au moment de l'admission viennent heurter la face radialement amont de bouclier 132 et sont défléchis vers le haut comme le montrent les flèches 133. [0051] Un chapeau en accent circonflexe 170, judicieusement profilé, est disposé au sommet de la tôle de bouclier 132 de manière à laisser un espace libre entre lui 25 et le bord supérieur du bouclier 132 et à rabattre les jets d'eau qui viennent à son contact vers l'intérieur 100 de la roue 10 (cf. flèche 134). Au niveau de ce chapeau, l'air et l'eau sont séparés et l'eau est accélérée et orientée contre la partie radialement interne du bouclier (flèche 136) à l'intérieur de la roue pour venir - 19 - rattraper les espaces inter aubes qui viennent d'atteindre le canal d'échappement du côté radial interne. Cette disposition peut se révéler particulièrement intéressante lorsque le débit turbinable est très variable et que l'effet � double flux � ne peut s'appliquer de manière constante du fait de cette variabilité ; par exemple, si le temps de réponse de la vanne AOR 90 est supérieur à la fréquence des variations de débit, on a un risque de pompage et de "noyage" aléatoire de la roue. [0052] La figure 4 représente encore un autre aspect dans lequel la machine est équipée d'une tôle de carter 231 dont la partie inférieure forme la paroi supérieure du canal d'écoulement de l'eau dans la zone motrice 80. Du côté amont le carter to 231 se prolonge vers le haut par un bouclier 233 qui est orienté vers le haut à l'intérieur 100 de la roue 10 puis se rapproche de l'axe de rotation 35 de la roue en 234 avant de s'en écarter à nouveau pour former un rabat ou volute 235 tournée vers les arêtes 27 radiales internes des aubes 24. Grâce à cette forme qui lui confère essentiellement un profil en point d'interrogation le bouclier 233 qui reçoit 15 des jets d'eau à la sortie radiale interne 27 des espaces inter aubes dans la zone d'admission 81 , renvoie essentiellement cette eau le long de sa paroi radiale externe vers le haut en direction de la volute 235 comme indiqué par les flèches 236. La volute 235 impose aux jets d'eau un changement de direction qui les renvoie vers les espaces inter aubes dans une zone en amont de la zone d'admission 20 81. L'eau ainsi renvoyée retombe essentiellement (voir flèches 237) vers le bas sur la face arrière 24-AR des aubes 24 auxquelles elle communique l'énergie cinétique qu'elle a conservé dans son parcours le long du bouclier 233 dans le sens de la rotation de la roue. Ce moyen permet donc d'évacuer les jets d'eau mélangés d'air qui sortent des espaces inter aubes pendant la phase d'admission en favorisant le 25 bon remplissage de ces espaces sans entraver le mouvement de la roue . [0053] L'invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples décrits et représentés. Ainsi par exemple certains aspects pourraient également être mis en oeuvre dans le cas d'un cours d'eau qui au lieu d'offrir une surface libre à 2943390 - 20 - l'admission dans la roue permet de capter une hauteur de chute supérieure à la hauteur de la roue par une conduite jusqu'à la zone d'admission de la roue. Cela sera particulièrement approprié si pression et débit sont stables à l'admission et en concordance avec la vitesse de rotation et le dimensionnement du canal interne de 5 la roue. La conduite se termine par une ouverture ou buse de sortie orientée pour envoyer l'eau par devant dans les intervalles limités par les aubes de la roue. D'autres modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Machine hydraulique à aubes comprenant une roue (10) avec une série d'aubes (24) montées circonférentiellement entre deux flasques rotatifs (21) autour d'un axe pour être installée dans un couloir aménagé sur un cours d'eau dans un site naturel en définissant un canal d'écoulement de l'eau dans ladite roue, ce canal d'écoulement comprenant en succession de l'amont vers l'aval: une zone d'admission (81) pour le remplissage des espaces entre les aubes qui en tournant se to présentent dans la zone, une zone motrice (80) dans laquelle la roue est entraînée par l'écoulement de l'eau admise en amont dans chaque espace entre lesdites aubes, et une zone d'échappement (82) pour la sortie de l'eau contenue dans chacun de ces espaces au sortir de la zone motrice vers ledit couloir, la zone motrice étant limitée, au fond, par une paroi inférieure (76) au de laquelle peuvent défiler en 15 tournant les arêtes radiales externes (26) des aubes (24), machine caractérisée en ce que certains au moins des espaces définis entre deux aubes adjacentes sont ouverts radialement vers l'intérieur de la roue de façon telle que des filets ou jets d'eau qui s'échappent le cas échéant du côté radial interne d'un tel espace inter aubes en amont de la zone motrice puissent cheminer à l'intérieur de la roue pour venir 20 traverser un espace inter aubes en aval de la zone motrice, entre l'intérieur de la roue et la zone d'échappement, pour rejoindre ladite zone d'échappement du canal d'écoulement vers ledit couloir en formant ainsi à l'intérieur de la roue un deuxième courant, complémentaire à l'écoulement à l'intérieur de la zone motrice. 25 2. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme et le dimensionnement des aubes sont déterminés pour que les filets ou jets du deuxième courant pénètrent dans ledit espace inter aubes auprès avoir-22 - traversé l'intérieur de la roue en frappant la face arrière (vue dans le sens de rotation de la roue) de l'aube aval de cet espace avant de retomber dans le canal d'écoulement. 3. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la zone d'admission du canal d'écoulement comprend en outre un volet d'admission (90) réglable en amont de ce canal pour réguler, orienter et accélérer le courant de l'eau à l'entrée de la roue. 4. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite vanne de régulation est propre à commander la formation d'un seul ou de deux courants d'eau entre les zones d'admission et d'échappement. 5. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canal d'écoulement est limité à sa partie supérieure par une paroi à profil courbe convexe (31), indépendante de la rotation de la roue, au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales internes (27) des aubes sur leur trajet entre la zone d'admission (81) et la zone d'échappement (82) en sorte que le deuxième courant d'eau qui chemine le cas échéant à l'intérieur de la roue est physiquement séparé du courant principal dans la zone motrice par cette paroi. 6 Machine hydraulique à aubes selon la revendication 5, caractérisée en ce que les longueurs des parois inférieure (76) et supérieure (30) dudit canal dans la zone motrice (80), en fonction de l'espacement entre les aubes, de leur inclinaison et de leur forme, sont telles qu'à tout moment d'une révolution de ladite roue il 20- 23 - n'existe (au moins une) mais pas plus de deux aubes consécutives en position de fermeture complète de la zone motrice dudit canal par l'affleurement simultané de leurs arêtes radiales internes (27) et externes (26) avec lesdites parois inférieure et supérieure. 7. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 5, caractérisée en ce que les longueurs des faces inférieure (76) et supérieure (31) dudit canal dans la zone motrice en fonction de l'espacement entre les aubes sont telles qu'au cours d'une révolution de ladite roue il existe à chaque instant une aube (24) et une seule en position de fermeture complète de la zone motrice (80) dudit canal par l'affleurement simultané de ses arêtes radiales interne et externe avec lesdites parois inférieure et supérieure, à l'exception d'un intervalle de transition restreint entre l'entrée d'une aube dans la zone motrice et la sortie dans la zone d'échappement(82) de l'aube qui la précède. 8. Machine hydraulique à aubes selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ladite paroi supérieure s'étend sur un arc limité de part et d'autre duquel les espaces inter aubes sont en communication ouverte avec l'espace intérieur de la roue. 9. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite paroi supérieure est profilée de manière à limiter la résistance à la séparation en l'écoulement d'eau à l'entrée de la zone motrice et le courant complémentaire qui chemine dans l'intérieur de la roue . 25 2943390 - 24 - 10. Machine hydraulique à aubes selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le profil de la paroi supérieure (31) présente un changement de profil entre la partie courbe convexe délimitant la zone motrice (80) et une partie amont dont la distance à l'axe (35) se réduit de façon marquée par rapport à 5 celle de ladite partie courbe convexe de façon à laisser un espace libre à la sortie de chaque espace inter aubes du côté radial interne, et en ce que cette paroi supérieure présente en amont de ce changement de profil une ouverture communiquant avec l'intérieur de la dite roue pour permettre à l'eau qui sort du côté radial interne desdits espaces inter aubes et vient frapper ladite partie to supérieure en amont de la zone motrice de s'échapper par l'espace libre à l'intérieur de la roue vers la zone d'échappement. 11. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit courant complémentaire n'est pas séparé du courant parcourant la zone 15 motrice entre les aubes par une paroi matérielle et en ce que le volet d'admission est piloté en fonction du niveau d'eau dans le couloir en amont de la machine pour optimiser le remplissage des aubes et le rendement hydraulique en fonction du débit d'eau disponible. 12. Machine hydraulique à aubes comprenant une roue (10) avec une série d'aubes (24) montées circonférentiellement entre deux flasques rotatifs (21) autour d'un axe pour être installée dans un couloir aménagé sur un cours d'eau dans un site naturel en définissant un canal d'écoulement de l'eau dans ladite roue, ce canal d'écoulement comprenant en succession de l'amont vers l'aval: une zone d'admission (81) pour le remplissage par devant des espaces entre les aubes qui en tournant se présentent dans la zone, une zone motrice (80) dans laquelle la roue est entraînée par l'écoulement de l'eau admise en amont dans chaque espace entre- 25 - lesdites aubes, et une zone d'échappement (82) pour la sortie de l'eau contenue dans chacun de ces espaces au sortir de la zone motrice vers ledit couloir, la zone motrice étant limitée, au fond. par une paroi inférieure (76) au ras de laquelle peuvent défiler en tournant les arêtes radiales externes (26) des aubes (24), machine caractérisée en ce que certains au moins des espaces définis entre au moins deux aubes adjacentes sont ouverts radialement vers l'intérieur de la roue de façon telle que des filets ou jets d'eau puissent s'échapper le cas échéant d'un tel espace inter aubes en amont de la zone motrice dans un espace libre à l'intérieur de la roue et en ce qu'un moyen est prévu pour permettre l'évacuation de l'eau de ces to jets sans entraver le mouvement d'entraînement de la roue par le courant d'eau dans la zone motrice. 13. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 12, caractérisée en ce que le canal d'écoulement est limité à sa partie supérieure par une paroi à profil 15 courbe convexe (31), indépendante de la roue en rotation au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales internes (27) des aubes sur leur trajet entre la zone d'admission et la zone d'échappement en sorte que le courant d'eau circulant dans la zone motrice est enfermé entre les parois qui limitent cette zone et en ce que le profil de la paroi supérieure (31) présente un changement de profil entre la 20 partie courbe convexe délimitant la zone motrice (80) et une partie amont dont la distance à l'axe (35) se réduit de façon marquée par rapport à celle de ladite partie courbe convexe de façon à laisser libre la sortie de chaque espace inter aubes du côté radial interne, et en ce que ledit moyen d'évacuation est aménagé dans cette paroi supérieure en amont de ce changement de profil. 25 14. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dit moyen comprend une ouverture communiquant avec l'intérieur de ladite 2943390 - 26 - roue pour permettre à l'eau qui sort du côté radial interne desdits espaces inter aubes et vient frapper ladite partie supérieure en amont de la zone motrice, de s'échapper par l'espace libre à l'intérieur de la roue vers la zone d'échappement.. 5 15. Machine hydraulique à aubes selon la revendication 12, caractérisée en ce que, pour former ledit moyen d'évacuation, ladite paroi supérieure est conformée de manière à renvoyer l'eau desdits jets en direction des ouvertures radiales internes desdits espaces inter aubes du côté amont de la zone d'admission du canal d'écoulement dans ladite roue. 'o