Procédé de tranquillisation de la marche d'une turbine hydraulique à réaction et appareil ,pour la mise en aeuvre de ce procédé Il est connu que les turbines à réaction (turbines Francis ou Hélice), surtout les machines de grandes dimensions, sont le siège, à certaines charges, de phénomènes de cavitation dus à l'instabilité de la partie centrale de l'écoulement sortant de la roue pour entrer dans l'aspirateur.
Les violentes pertur bations de pression que provoquent ces phénomènes se répercutent dans tout l'écoulement depuis l'aspi rateur jusqu'à la conduite forcée en passant par la turbine dans laquelle en particulier elles provoquent des déformations passagères mais brutales de ses organes.
Pour atténuer ces phénomènes, on a déjà sou vent utilisé le moyen consistant à insuffler de l'air dans la zone centrale, par exemple à travers l'arbre du groupe par un canal central, ou par des tubes pé nétrant dans l'aspirateur et amenant l'air au centre immédiatement sous la roue, voire même à l'inté rieur de la pointe terminale de roue, ou encore dans le cas des turbines Francis, à travers le fond de la turbine d'où l'air pénètre ensuite dans l'écoulement par les trous d'équilibrage soit directement à travers le plafond de la roue, soit en passant par la pointe de roue.
Dans ce dernier cas, il est nécessaire de dis poser d'une installation de compresseurs pour intro duire l'air dans la turbine car l'espace entre le fond de la turbine et le plafond de la roue est normale ment sous pression.
La présente invention a pour objet un procédé de tranquillisation de la marche d'une turbine hy draulique à réaction caractérisé par le fait que l'on forme une émulsion d'air et d'eau et en ce que l'on introduit ladite émulsion dans l'espace compris en tre le fond de la turbine et le plafond de la roue de manière à constituer un milieu amortisseur proté geant le fond de la turbine contre les trépidations.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en #uvre de ce procédé, comprenant au moins une buse projetant au moins un jet d'eau sous pression dans un courant d'air et caractérisé par le fait que ladite buse comporte des moyens frac tionnant ledit jet en plusieurs jets secondaires de manière à multiplier les surfaces en contact entre fluides afin d'augmenter le débit de l'air entraîné et d'autre part à favoriser le mélange intime des deux fluides et leur transformation en ladite émul sion, avant l'introduction de celle-ci dans ledit espace de la turbine.
Un mode de réalisation de l'appareil selon l'in vention va maintenant être décrit à titre d'exemple, en référence au dessin joint sur lequel la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de ce mode de réalisation ; la fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue en coupe cylindrique déve loppée suivant III-III de la fig. 1 ;
L'appareil représenté en fig. 1 est constitué d'un corps cylindrique 10 dont l'extrémité supérieure est munie d'un clapet à boule 11 et à son extrémité inférieure d'une buse convergente 12 prolongée par un tube cylindrique 13 muni d'une bride de raccor dement 14. Une tubulure coudée 15 pénètre latéra lement dans le corps 10 et sa sortie, dirigée suivant l'axe 16 de l'appareil, est munie d'une buse 17. Des cloisons radiales 18 d'épaisseur convenable et non profilées à l'aval sont disposées au voisinage de l'ex trémité de la buse 17. Un tube central 19 coaxial avec la buse 17 traverse la paroi de la tubulure 15 et débouche dans la partie supérieure du corps cy lindrique 10.
L'ensemble de l'appareil est fixé par la bride 14 sur le fond 21 de la turbine.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant de l'eau e sous pression, provenant par exemple de l'eau d'alimentation de la turbine, est envoyée dans la tubulure 15 d'où elle sort par la buse 17 sous forme de plusieurs jets 22, cinq dans le cas mon tré. A la sortie de la buse 17, ces jets sont séparés les uns des autres par les espaces radiaux tels que 23, fia. 2 et 3, et par l'espace central 24.
Le diamètre intérieur de la sortie de la buse 17 est un peu plus petit que le diamètre intérieur de l'embout 13 de sorte qu'à l'entrée dudit embout, il existe un petit espace annulaire 25 entre les jets d'eau 22 et la paroi intérieure de l'embout 13.
Sous l'effet de la dépression qui règne à la sor tie de la buse 17, l'air a entre par le clapet 11 dans le corps 10 et de là, par le tube 19 et le passage annulaire 26, il arrive dans l'espace central 24, les espaces radiaux 23 et l'espace annulaire 25.
L'air est ensuite entraîné par les nombreuses sur faces de contact avec l'eau dues, au fractionnement du courant de fluide moteur. Rapidement, par suite des turbulences qui naissent dans les surfaces de contact air-eau, il se produit un mélange intime 27 des deux fluides dans le tube mélangeur 13, ce qui a pour premier effet de permettre sans difficulté l'in troduction de l'émulsion d'air et d'eau dans l'es pace compris entre le fond de la turbine et le pla fond de la roue.
Dans une variante, le tube central 19 pourrait être supprimé ; dans une autre variante, l'amenée du fluide moteur pourrait se faire dans l'axe de l'ap pareil à l'emplacement de l'entrée d'air s'effectuant par une ou plusieurs ouvertures percées dans la pa roi latérale du corps cylindrique 10.
En outre, tout autre dispositif capable de fa briquer une émulsion air-eau et de la faire pénétrer par le fond de la turbine peut être employé.
L'émulsion obtenue au moyen de l'appareil dé crit procure des résultats d'amortissement bien su périeurs à ceux obtenus avec de l'air injecté par les moyens connus.
En effet, le débit minimum d'air nécessaire avec les dispositifs connus doit être de l'ordre de 1 à 2 du débit en eau de la turbine, mais peut atteindre parfois une valeur notablement supérieure, ce dont on peut juger par le bruit considérable que produit l'air à vitesse presque sonique en pénétrant dans les orifices extérieurs d'entrée d'air.
Outre que le bruit produit est très gênant, une telle quantité d'air in troduite dans l'écoulement de la turbine provoque une baisse de rendement sans pour autant apporter une tranquillisation pleinement satisfaisante du fonc tionnement de la turbine aux régimes critiques.
Dans le cas du procédé décrit, au contraire, avec un débit d'air très inférieur, de l'ordre de 0,5 % et dans la majorité des cas beaucoup moins, par exemple 0,1 %, on obtient des effets de tranquilli- sation remarquables de la marche de la turbine tout en étant d'un fonctionnement silencieux.
Ce résultat remarquable est particulièrement dû à ce que l'introduction de l'émulsion a lieu, à tra vers le fond de la turbine. En effet, l'espace circu laire compris entre le fond de la turbine et le pla fond (ou moyeu) de la roue se trouve alors rempli d'émulsion sous pression et constitue un accumula teur circulaire centré sur l'axe de la turbine, permet tant une distribution d'émulsion parfaitement symé trique par les trous et,/ou les passages prévus dans le moyeu de la roue. En outre, la présence d'un vo lume important d'émulsion sous le fond (ou couver cle) de la turbine constitue un amortisseur particu lièrement efficace contre toutes les trépidations dues aux pulsations de pression résultant du fonctionne ment hydraulique de la turbine.