Brevet FR3024184A1 — publié le 20160129

La présente invention concerne une turbine hydraulique, en particulier une turbine-pompe comprenant une roue mobile et une roue directrice. Les turbines-pompes sont souvent utilisées dans les centrales à accumulation et présentent un niveau de rendement peu satisfaisant, car elles doivent fonctionner dans les deux sens et que le niveau de rendement est optimisé sur l'intégralité du mode turbine et du mode pompe. Afin de pourvoir utiliser l'énergie des mers, comme cela est le cas pour les centrales hydroélectriques, des turbines axiales sont utilisées. Afin de faire face aux courants des marées, des systèmes pourvus de bassins de grande taille sont construits, lesquels sont remplis par des pompes et constituent un réservoir. Afin d'optimiser l'utilisation des courants des marées, la turbine doit pouvoir fonctionner dans les deux sens. Afin de bénéficier d'un niveau de rendement optimal pour le mode turbine et le mode pompe, le document US 4 275 989 a proposé par exemple d'agencer l'ensemble de la turbine pourvue de la roue directrice dans une unité pouvant pivoter sur 180°. Cela ne peut toutefois être mis en oeuvre que pour des unités de petite taille. La présente invention a pour objectif de proposer une turbine, qui peut fonctionner dans les deux sens avec 25 un niveau de rendement optimal et qui peut également être utilisée en tant que pompe. 3024184 2 Par voie de conséquence, l'invention est caractérisée en ce que les aubes de la roue mobile et de la roue directrice sont configurées de manière à pouvoir être ajustées. Ainsi, il est possible d'obtenir un niveau 5 de rendement optimal à tout moment aussi bien pour le mode turbine que pour le mode pompe. Un perfectionnement avantageux de l'invention est caractérisé en ce que la turbine est configurée sous la forme d'une turbine bulbe. Ainsi, l'énergie des courants, 10 plus spécifiquement des courants des marées, peut être utilisée de manière satisfaisante. Une configuration avantageuse de l'invention est caractérisée en ce que l'angle de l'aube mobile peut être réglé de manière à présenter une valeur supérieure à 180°. 15 Ce réglage permet d'obtenir, également dans le cas d'un courant d'eau dans le sens contraire, tel que cela arrive dans le cas des courants des marées, toujours un niveau de rendement optimal des turbines. Un perfectionnement avantageux de l'invention est 20 caractérisé en ce que l'angle de l'aube mobile peut être réglé de manière à présenter une valeur supérieure à 90°. Le niveau de rendement de la turbine est, en combinaison avec l'angle d'aube mobile de plus grande taille, particulièrement important en cas de fonctionnement inverse. L'invention est décrite à titre d'exemple ci-après à l'aide des dessins, sachant que la figure 1 représente un agencement connu d'une turbine avec application de l'invention et 3024184 3 la figure 2 représente une utilisation de la turbine selon l'invention dans le cas d'une centrale marémotrice en fonctionnement inverse. La figure 1 illustre un agencement d'une turbine 1 5 selon l'invention, qui est représentée à titre d'exemple dans le cas présent sous la forme d'une turbine bulbe. En fonctionnement normal, c'est-à-dire l'eau d'amont 10 est à gauche sur l'illustration et l'eau d'aval 11 se trouve à droite sur l'illustration, l'eau s'écoule dans le mode 10 turbine dans la direction de la flèche 4 depuis l'eau d'amont 10 dans l'eau d'aval 11 en passant par l'équipement directeur pourvu d'aubes directrices 3 sur la roue mobile pourvue d'aubes mobiles 2. L'angle d'incidence des aubes mobiles 2 et des aubes 15 directrices 3 est identique à celui d'une turbine bulbe Kaplan conventionnel. En vue d'un niveau de rendement optimal, on fait varier dans le cas présent l'angle d'incidence 3 des aubes mobiles 2 approximativement entre 0° et 40°. De la même manière, l'angle d'incidence a des 20 aubes directrices 3 est réglé entre 0° et moins de 90°. Dans le cas du mode pompe, l'eau s'écoule en direction de la flèche 5 depuis l'eau d'aval 11 dans l'eau d'amont 10 en passant par la roue mobile pourvue d'aubes mobiles 2 à travers l'équipement directeur pourvu 25 d'aubes directrices 3. Dans le cas présent, on fait également varier, en vue d'un niveau de rendement optimal, l'angle d'incidence 3 des aubes mobiles 2 approximativement entre 0° et 40°. De la même manière, 3024184 4 l'angle d'incidence a des aubes directrices 3 est réglé entre 0° et moins de 90°. Dans le cas d'une centrale marémotrice, un concept intégrant un bassin d'accumulation a été dès lors mis au 5 point. A marée haute, l'eau s'écoule de la mer (correspond à l'eau d'amont 10) dans le bassin (correspond à l'eau d'aval 11) par la turbine 1. A marée basse, le mode inverse s'applique alors, lequel est illustré sur la figure 2. Dans le cas présent, 10 l'eau s'écoule dans la direction de la flèche 6 depuis le bassin (correspond à l'eau d'amont 12) pour revenir dans la mer (correspond à l'eau d'aval 13) par la turbine 1 (roue mobile pourvue d'aubes mobiles 2 et équipement directeur pourvu d'aubes directrices 3). L'angle 15 d'incidence 3 des aubes mobiles 2 est à cet effet réglé sur une valeur supérieure à 180°, et les aubes directrices 3 doivent obligatoirement dans ce cadre prendre le pas et régler un angle d'incidence a à une valeur supérieure à 90°. Pour ce faire, des dispositifs 20 d'ajustement sont requis pour les aubes mobiles 2, lesquels rendent possible un angle d'incidence de ce type 3 supérieur à 180°. Afin d'obtenir un niveau de rendement optimal, l'angle d'incidence 3 pouvant aller jusqu'à 220° est choisi. 25 Dans le cas du mode pompe, l'eau s'écoule alors dans la direction de la flèche 7 depuis l'eau d'aval 13 dans l'eau d'amont 12 en passant par la turbine 1 pourvue d'aubes directrices 3 et d'aubes mobiles 2. 3024184 5 Il s'est avéré que le potentiel des marées peut être mieux exploité par un pompage supplémentaire. La turbine 1 peut également en mode inversé, c'est-à-dire dans le cas d'une centrale marémotrice à marée 5 basse, fonctionner avec un niveau de rendement optimal spécifiquement par le positionnement des aubes mobiles 2 selon un angle d'incidence 3 supérieur à 180° et des aubes directrices 3 selon un angle d'incidence a supérieur à 90°. Seule cette turbine-pompe 10 bidirectionnelle permet un fonctionnement efficace dans les deux sens du courant, ce qui permet de pouvoir utiliser un potentiel supplémentaire en énergie de la mer. REVENDICATIONS1. Turbine hydraulique, en particulier turbine-pompe, comprenant une roue mobile et une roue directrice, caractérisée en ce que les aubes mobiles (2) et les aubes directrices (3) sont configurées de manière à pouvoir être ajustées. 2. Turbine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la turbine (1) est réalisée sous la forme d'une turbine bulbe. 3. Turbine hydraulique selon la revendication 1 ou 2, 10 caractérisée en ce que l'angle des aubes mobiles (3) peut être réglé à une valeur supérieure à 180°. 4. Turbine hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle des aubes directrices (a) peut être réglé à une valeur 15 supérieure à 90°.