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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513312A1
Family ID 8016730
Probable Assignee Bedue Abel
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title NOUVELLE CONCEPTION DE ROUE DE TURBINE, TELLE QU'UNE TURBINE
DE DETENTE, ET PROCEDE D'UTILISATION D'UNE TELLE ROUE
EN Title FLUID FLOW TURBINE WHEEL - HAS INDEPENDENT BLADES SUPPLIED
VIA INDEPENDENT VOLUTES ONE WITH HAVING ADJUSTABLE THROTTLE
Abstract
_________________________________________________________________
ROUE DE TURBINE, TELLE QU'UNE TURBINE DE DETENTE, REMARQUABLE EN CE
QU'ELLE COMPORTE AU MOINS DEUX SERIES D'AUBAGES 3, 4, 5 INDEPENDANTS
MONTES SUR LADITE ROUE 2 DE TURBINE ET SEPAREES LES UNES DES AUTRES,
DES MOYENS REGLABLES D'ALIMENTATION EN FLUIDE ETANT PREVUS POUR
CHACUNE DES SERIES D'AUBAGES SUSMENTIONNEES EN FONCTION DE LA QUANTITE
TOTALE DE FLUIDE FOURNIE A CHAQUE INSTANT A L'ENTREE DE LA TURBINE.
The turbine wheel (2) has independent blades (3-5) mounted on it and
separated from each other. There is an adjustable fluid feed to each
set as a function of the total amount of fluid supply, via separate
volutes (9-11), normally equal in number to that of the blade series.
An obturator is fitted in one of the volutes and controlled by a rod
to block preferably one series of blades, again as a function of the
total quantity of fluid supplied at a given instant.
Description
_________________________________________________________________
NOUVELLE CONCEPTION DE ROUE DE TURBINE, TELLE QU'UNE TURBINE DE
DETENTE,
ET PROCEDE D'UTTISATION D'UNE TELLE ROUE
Cette invention concerne une nouvelle conception de roue d'une
turbine, telle qu'une turbine de detente, ainsi que le procede
d'utilisation d'une telle roue consistant, notamment, dans
l'adaptation du volume de fluide a traiter aux conditions de rotation
d'une turbine. Des roues conformes a l'invention peuvent etre
utilisees particulierement avantageusement pour resoudre le probleme
de recuperation d'energie.
On connait deja des methodes pour controler la vitesse d'une roue de
turbine, par exemple par l'utilisation de vannes de laminage du
fluide, ou encore par l'injection partielle du fluide. Toutefois, ces
methodes connues ne donnent pas satisfaction car elles introduisent
des pertes importantes aux charges partielles.
La presente invention a pour objet de pallier a ces inconvenients. En
effet, en utilisant plusieurs injections totales ou paralleles on peut
limiter les pertes si l'on veut faire de la regulation continue. Le
rendement de la turbine peut encore etre ameliore en faisant de la
regulation en escalier.
Succinctement, conformement a la presente invention, la roue de la
turbine est realisee en utilisant des aubages independants montes en
parallele sur la meme roue de turbine, lesdits aubages etant alimentes
par des canaux separes ou bien des volutes independantes, un canal ou
une volute cooperant au moins partiellement avec un aubage
correspondant de la roue.
Plus particulierement, la roue de turbine conforme a l'invention est
caracterisee en ce qu'elle comporte au moins deux series d'aubages
independants montes sur ladite roue de turbine et separees les unes
des autres,des moyens reglables d'alimentation en fluide etant prevus
pour chacune des series d'aubages sus-mentionnees en fonction de la
quantite totale de fluide fourni a chaque instant a l'entree de la
turbine.
Selon un premier mode de realisation de l'invention, lesdits moyens
reglables d'alimentation sont realises sous forme de volutes
independantes, dont le nombre est generalement egal au nombre de
series d'aubages independants montes sur ladite roue,la quantite de
fluide passant par chaque volute etant controlee par des moyens
appropries, tels que des vannes, en fonction de la quantite totale de
fluide fourni a chaque instant a l'entree de la turbine.
Selon un deuxieme mode de realisation de l'invention, lesdits moyens
reglables d'alimentation sont realises sous forme d'au moins un
obturateur place a la sortie d'une volute unique d'alimentation en
fluide, cet obtura teur etant commande par au moins un tiroir pour
obturer au moins partiellement au moins une serie d'aubages
independants montes sur ladite roue, en fonction de la quantite totale
de fluide fournie a chaque instant a l'entree de la turbine.
Selon ce meme mode de realisation, l'obturateur est au moins
partiellement annulaire et comporte au moins un organe-guide du flux
de fluide issu de la volute unique.
Selon encore un mode de realisation de l'invention, les moyens
reglables d'alimentation sont realises sous forme d'un ensemble
obturateur comportant au moins deux series d'ailettes statoriques
separees entre elles par des moyens appropries, le nombre desdites
series d'ailettes statoriques pouvant etre egal ou different du nombre
de series d'aubages independants montes sur la roue de turbine, ledit
ensemble obturateur etant commande par des moyens pour faine coincider
au moins partiellement au moins une serie d'ailettes statoriques avec
une serie d'aubages montes sur la roue de la turbine, en fonction de
la quantite totale du fluide fournie a chaque instant a l'entree de la
turbine.
Selon ce troisieme mode de realisation, la quantite totale de fluide
fournie a chaque instant a l'entree de la turbine est acheminee vers
les ailettes statoriques a travers au moins une volute, et ledit
ensemble obturateur est realise sous forme d'au moins un tiroir
comprenant une premiere partie pour le guidage dans une premiere
partie du corps de la turbiner une deuxieme partie comportant lesdites
series d'ailettes statoriques et une troisieme partie pour le guidage
dans une deuxieme partie du corps de la turbine.
L'invention concerne egalement un procede d'adaptation du volume de
fluide a traiter aux conditions de rotation d'une turbine, telle
qu'une turbine de detente, caracterise en ce que la quantite de fluide
a l'entree de la roue de la turbine, etant variable a chaque instant,
est acheminee dans au moins l'un des multiples passages dans ladite
roue comportant chacun des aubages independants, cet acheminement
etant controle par des moyens reglables.
Un grand nombre d'avantages et d'autres caracteristiques ressortiront
de la description suivante et des figures y afferentes, donnees a
titre d'exemple.
La figure 1 montre, en coupe, de facon schematique, un premier mode de
realisation de l'invention.
Les figures 2a et 2b montrent, en coupe, de facon schematique,
un deuxieme mode de realisation de l'invention.
La figure 3 montre, en coupe, de facon schematique, un troisieme mode
de realisation de l'invention.
Dans toutes les figures, les organes principaux ayant les memes
fonctions ont ete designes par les memes chiffres de reference.
Les exemples decrits et montres dans les figures concernent des
turbines radiales. L'invention peut, toutefois, auffi bien etre
utilisee pour des turbines axiales, sans pour autant sortir de son
cadre.
Les turbines, objets de l'invention, sont, par exemple, des turbines
de detente.
La figure 1 montre un premier mode de realisation de l'invention.
Le corps (1) de la turbine loge une roue (2) qui peut tourner autour
de l'axe x - x. Le fluide a traiter entre la turbine par trois volutes
(9,10, 11), par exemple, dont les sorties (6,7,8) coincident avec les
passages (3, 4,5) de la roue (2) dont chacun est pourvu d'aubages
independants (non montres dans la figure) de facon a obtenir trois
turbines fonctionnant en parallele. Les passages (3,4,5) sont separes
les uns des autres par des parois (31, 41). Des dispositifs
d'etancheite (12,13) d'un type connu sont prevus dans le corps (1) de
la turbine. Le fluide detendu quitte la turbine par la sortie (3).
Dans l'exemple montre dans la figure 1, les passages (3,4,5) de la
roue (2) formant turbines paralleles sont de largeur egale, chaque
passage acheminant, par consequent, le tiers du flux maximum; les
volutes (9,10,11) sont dimensionnees pour fournir a chacun des
passages precites un tiers du flux maximum disponible. La section
d'entree de chaque volute est controlee par une vanne (non montree
dans la figure), par exemple, qui diminue ou augmente automatiquement
la section de chaque volute (9, 10, 11) en fonction du flux total
instantane de fluide fourni a la turbine. Le systeme de commande
automatique de chaque vanne peut etre effectue par des moyens connus
(hydraulique, electrique, etc..), une regulation appropriee
(manometrique, volumetrique ou analogue) de chaque commande de vanne
etant prevue. Il est evidemment possible et dans le cadre de
l'invention de pouvoir utiliser des passages (3,4,5) dont chacun a une
largeur differente, les volutes (6,7,8) devant alors etre
dimensionnees pour donner chacune un debit de fluide different
correspondant au passage de la roue (2) avec laquelle elle ooopere,Les
passages peuvent,par exemple, permettre des flux correspondant a 1/7,
2/7 et 4/7 du flux total; ceci permet 1/7, 2/7, 3/7, 4/7, 5/7, 6/7 et
7/7 du flux maximum.
D'autres combinaisons peuvent etre envisagees. Il est egalement
possible d'utiliser une roue (2) ayant un nombre de passages superieur
a trois, le nombre de volutes devant necessairement correspondre au
nombre de passages.
Les figures 2a et 2b concernent un deuxieme mode de realisation de
l'invention. La roue (2) comporte quatre passages (21, 22, 23,24),
dont chacun etant pourvu d'aubages independants; les quatre passages
sont separes les uns des autres par des parois (211,221, 231); on
obtient ainsi quatre turbines disposees en parallele. Le flux total de
fluide est achemine par une seule volute (20) dont le diametre
diminue, de facon connue en soi, a partir de l'entree a la turbine
vers la roue (2) (voir figure 2b en comparaison avec la figure 2a).
Pour adapter le flux total instantane aux conditions de fonctionnement
de la roue (2), un obturateur (25) peut se deplacer dans le sens axial
de la turbine pour obtenir au moins partiellement les passages (21,
22, 23, 24) precites en fonction de la quantite totale instantanee de
fluide fournie a la turbine et acheminee par la volute
(20).L'obturateur (25) - qui peut, par exemple, etre realise sous
forme d'un organe au moins partiellement annulaire - peut etre deplace
axialement par au moins un tiroir (251) qui peut etre realise sous
forme d'un anneau continu ou sous forme d'un ou de plusieurs tiroirs
agissant sur ledit obturateur. L'ensemble obturateur-tiroir (25,251)
se deplace axialement Roue l'effet d'au moin4 une tige (25 (251) de
commande en fonction de la quantite totale instantanee de fluide
fournie a la turbine, une regulation automatique(manometrique,
volumetrique, etc..) d'un type connu etant prevue pour permettre ce
deplacement controle. L'obturateur (25) est, de preference, muni d'un
guide (26) en forme de disque ou analogue pour assurer un parfait
ecoulement du fluide issu de la volute unique (20).La figure 2a montre
l'obturateur (25) dans une position d'ouverture totale, c'est-a-dire
que le flux maximum de fluide est achemine par la volute (20) vers
tous les passages (turbines) (21,22,23,24). La figure 2b montre
l'obturateur (25) dans une position intermediaire permettant
l'ecoulement d'une quantlte inferieure au flux maximum possible a
travers un passage et demi environ. Ainsi, l'obturateur (25) peut, a
chaque instant, prendre toute position intermediaire entre la position
d'ouverture totale et la position de fermeture totale en fonction de
la quantite totale instantanee de fluide fournie a la turbine et
masquer, au moins partiellement, plus ou moins de passages (21, 22,
23, 24) pourvus d'aubages dans la roue (2) de la turbine.Il est dans
le cadre de l'invention de realiser une roue (2) ayant un nombte de
passages (21, 22, 23, 24,...) differents de quotte et/ou ayant des
passages de dimensions differentes. La commande controlee
automatiquement du mouvement axial de l'obturateur sera alors adaptee
aux dimensions desdits passages.
La figure 3 montre un troisieme mode de realisation de l'invention.
La quantite totale de fluide fournie a la turbine est acheminee vers
la roue (2) a travers une volute unique (30). La roue (2) comporte des
passages (31, 32, 33) pourvus d'aubages independants de facon a
obtenir trois turbines disposees en parallele. Le nombre de passages
peut etre different de trois et/ou les dimensions desdits passages
etre differentes.
L'admission du fluide aux passages de la roue (2) est controlee
automatiquement en fonction de la quantite totale instantanee de
fluide acheminee a travers la volute (30) par au moins un ensemble
obturateur (37) pouvant avoir une forme annulaire. Cet ensemble
obturateur est constitue de trois parties distinctes: une premiere
partie (371) formant tiroir dont une extremite est reliee a une tige
de commande (371) du deplacement axial de l'ensemble (37) en fonction
de la quantite totale de fluide a traiter; cette premiere partie peut
se deplacer axialement dans une partie (11) du corps de la
turbine.L'ensemble obturateur (37) comporte, par la suite, une
deuxieme partie (372) pourvue d'une serie de passages (34,35,36) qui
sont separes les uns des autres par des parois (341, 351); chacun de
ces passages etant pourvu d'ailettes statoriques de detente qui
peuvent avoir une largeur sensiblement egale aux passages (31,32,33)
dans la roue 2.L'ensembl obturateur (37) comporte enfin une troisieme
partie (373) qui sert au guidage de l'ensemble (37) dans une deuxieme
partie (12) du corps (1) de la turbine. Lors du deplacement axial de
l'ensemble - obturateur (37) (vers la gauche dans le dessin) en
fonction de la quantite totale de fluide a traiter, au moins un
passage (31, 32, 33) dans la roue sera au moins partiellement obture.
Une adaptation parfaite du volume de fluide a traiter a chaque instant
aux conditions de la rotation de la turbine peut ainsi etre assuree.
De nombreuses modifications et ameliorations peuvent etre apportees a
l'ainvention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Il est possible, notamment, de combiner la solution a plusieurs
volutes (Fig. 1) avec celle utilisant au moins un tiroir (Fig. 2 ou
Fig. 3)
Claims
_________________________________________________________________
R E V E N D I C A T I O N S1.) - Roue de turbine, telle qu'une turbine
de detente, caracterisee ence qu'elle comporte au moins deux series
d'aubages (3,4,5) independantsmontes sur ladite roue (2) de turbine et
separees les unes des autres, des moyens reglables d'alimentation en
fluide etant prevus pour chacunedes series d'aubages sus-mentionnees
en fonction de la quantite totale defluide fournie a chaque instant a
l'entree de la turbine.2.) - Roue de turbine selon la revendication 1,
caracterisee en ce que lesdits moyens reglables d'alimentation sont
realises sous forme desvolutes (9,10,11) independantes,dont le nombre
est generalement egal au nombre de series d'aubages (3,4,5)
independants montes sur ladite roue,la quantite defluide passant par
chaque volute etant controlee par des moyens appropries, tels que des
vannes en fonction de la quantite totale de fluidefournie a chaque
instant a l'entree de la turbine.3.) - Roue de turbine selon la
revendication 1, caracterisee en ce que lesdits moyens reglables
d'alimentation sont realises sous forme d'au moins un obturateur (25)
place a la sortie d'une volute unique (20) d'alimentation en fluide,
cet obturateur etant commande par au moins un tiroir(251) pour obturer
au moins partiellement au moins une serie d'aubages(21, 22, 23, 24)
independants montes sur ladite roue (2), en fonction de la quantite
totale de fluide fournie a chaque instant a l'entree de la turbine.4.)
- Roue de turbine selon la revendication 3, caracterisee en ce que
l'obturateur est au moins partiellement annulaire et comporte au moins
un organe-guide (26) du flux de fluide issu de la volute unique.5.) -
Roue de turbine selon la revendication 1, caracterisee en ce que les
moyens reglables d'alimentation sont realises sous forme d'un ensemble
obturateur (37) comportant au moins deux series d'ailettes (34, 35,
36) statoriques separees entre elles par des moyens appropries, le
nombre desdites series d'ailettes statoriques pouvant etre egal ou
different du nombre de series d'aubages (31,32,33) independants montes
sur la roue (2) de la turbine, ledit ensemble obturateur (37) etant
compande par des moyens pour faire coincider au moins partiellement au
moins une serie d'ailettes statoriques avec une serie d'aubages montes
sur la roue de la turbine, en fonction de la quantite totale du fluide
fourni a chaque instant a l'entree de la turbine.6.) - Roue de turbine
selon la revendication 5, caracterisee en ce que la quantite totale de
fluide fournie a chaque instant a l'entree de la turbine est acheminee
vers les ailettes statoriques a travers au moins une volute (30).7.) -
Roue de turbine selon la revendication 5 ou 6, caracterisee en ce que
ledit ensemble obturateur est realise sous forme d'au moins un tiroir
comprenant une premiere partie (371) pour le guidage dans une premiere
partie (1) du corps de la turbine, une deuxieme partie (372)
comportant lesdites series d'ailettes statoriques et une troisieme
partie (373) pour le guidage dans une deuxieme partie (11) du corps de
la turbine.8.) - Procede d'adaptation du volume de fluide a traiter
aux conditions de rotation d'une turbine telle qu'une turbine de
detente, caracterise en ce que la quantite de fluide a l'entree de la
roue de la turbine,etant variable a chaque instant, est acheminee dans
au moins l'un des multiples passages dans ladite roue comportant
chacun des aubages independants, cet acheminement etant controle par
des moyens reglables.9.) - Procede selon la revendication 8,
caracterise en ce que lesdits moyens reglables determinent la quantite
de fluide a l'entree de chacune des volutes d'acheminement du fluide a
traiter, une volute etant en general prevue pour chaque passage
precite dans la roue de la turbine.10.) - Procede selon la
revendication 8, caracterise en ce que lesdits moyens reglables etant
disposes a l'entree de la roue de la turbine, determinent la quantite
de fluide acheminee dans chacun desdits passages dans ladite roue de
la turbine, une seule volute etant prevue pour l'acheminement de la
quantite de fluide a traiter e partir de l'entree de la turbine
jusqu'auxdits moyens reglables disposes a l'entree de ladite roue de
la turbine.11.) - Turbine telle qu'une turbine de detente caracterisee
en ce qu'elle comporte une roue et des moyens de regulation du flux
instantane du fluide a traiter tels que decrits dans les
revendications 1 a 7 et fonctionnant conformement au procede tel que
decrit dans les revendications 8 a
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