CH626138A5 - - Google Patents

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CH626138A5
CH626138A5 CH1215378A CH1215378A CH626138A5 CH 626138 A5 CH626138 A5 CH 626138A5 CH 1215378 A CH1215378 A CH 1215378A CH 1215378 A CH1215378 A CH 1215378A CH 626138 A5 CH626138 A5 CH 626138A5
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pump
wheel
hydraulic machine
distributor
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Gerald Vullioud
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Charmilles Sa Ateliers
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    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
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    • F03B3/106—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines the turbine wheel and the pumps wheel being mounted in adjacent positions on the same shaft in a single casing
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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Description

626138 626138

2 2

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Machine hydraulique comprenant une turbine Pelton et une pompe tracées toutes deux pour un même sens de rotation, la roue de turbine (3) et la ou les roues de pompe (4, 5) étant calées sur un arbre commun (2), caractérisée en ce que le diffuseur de la pompe est branché sur une conduite collectrice servant simultanément de répartiteur à la turbine.1. Hydraulic machine comprising a Pelton turbine and a pump both plotted for the same direction of rotation, the turbine wheel (3) and the pump wheel or wheels (4, 5) being keyed on a common shaft (2), characterized in that the diffuser of the pump is connected to a collector pipe serving simultaneously as a distributor for the turbine. 2. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les roues de pompe (4, 5) sont espacées de la roue de turbine (3), le diffuseur de la pompe étant relié par des tuyauteries (12) au répartiteur (8) de la turbine.2. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the pump wheel or wheels (4, 5) are spaced from the turbine wheel (3), the diffuser of the pump being connected by pipes (12) to the distributor (8) of the impeller. 3. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les roues de pompe (4, 5) sont espacées de la roue de la turbine (3), les injecteurs (6, 7) de la turbine étant branchés sur la bâche (17) de la pompe.3. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the pump wheel or wheels (4, 5) are spaced from the wheel of the turbine (3), the injectors (6, 7) of the turbine being connected to the cover (17) of the pump. 4. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les roues de pompe (4, 5) sont espacées de la roue de turbine (3), les injecteurs (6, 7) de la turbine et le diffuseur de pompe étant reliés par des tuyauteries (12,18) à une bâche (19) disposée dans un plan intermédiaire entre la ou les roues de pompe (4,5) et de turbine (3).4. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the pump wheel or wheels (4, 5) are spaced from the turbine wheel (3), the injectors (6, 7) of the turbine and the pump diffuser being connected by pipes (12,18) to a tank (19) arranged in an intermediate plane between the impeller(s) of the pump (4,5) and the turbine (3). 5. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre commun (2) des roues de turbine (3) et de pompe (4, 5) est vertical, la ou les roues de pompe étant calées à l'extrémité inférieure de l'arbre.5. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the common shaft (2) of the turbine (3) and pump (4, 5) wheels is vertical, the pump wheel(s) being wedged at the end bottom of the tree. 6. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre commun (2) des roues de turbine (3) et de pompe (4, 5) est vertical, la roue de turbine (3) étant calée à l'extrémité inférieure de l'arbre (2), et la ou les roues de pompe (4, 5) étant calées sur l'arbre (2) au-dessus de la roue de turbine (3), de façon espacée de cette dernière.6. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the common shaft (2) of the turbine wheels (3) and pump (4, 5) is vertical, the turbine wheel (3) being keyed to the lower end of the shaft (2), and the pump impeller(s) (4, 5) being wedged on the shaft (2) above the turbine impeller (3), spaced from the latter. 7. Machine hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fosse (9) de la turbine est pneumatisée pour abaisser le niveau de l'eau du canal de fuite (11) de la turbine.7. Hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the pit (9) of the turbine is pneumatized to lower the water level of the tailrace (11) of the turbine. 8. Machine hydraulique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pompe est à étages multiples.8. Hydraulic machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump is multi-stage. On connaît déjà des machines hydrauliques comprenant une turbine à réaction et une pompe tracées toutes deux pour un même sens de rotation, la roue de turbine et la roue de pompe étant calées sur un arbre commun avec leurs ouïes d'aspiration en opposition. Ces machines connues sous le nom d'Isogyre (marque déposée) comprennent une bâche spirale unique branchée, d'une part, au distributeur de la turbine et, d'autre part, au diffuseur de la pompe. Elles sont décrites dans les brevets suisses N° 335293, N° 392421 et No 560323.Hydraulic machines are already known comprising a reaction turbine and a pump both drawn for the same direction of rotation, the turbine wheel and the pump wheel being keyed on a common shaft with their suction inlets in opposition. These machines known under the name of Isogyre (registered trademark) comprise a single spiral cover connected, on the one hand, to the distributor of the turbine and, on the other hand, to the diffuser of the pump. They are described in Swiss patents No. 335293, No. 392421 and No. 560323. Dans des installations à hauteur de chute élevée, de l'ordre de 600 à 1500 m, il est difficile de concilier la vitesse optimale de la roue de turbine à réaction avec la vitesse optimale de la ou des roues de pompe d'une telle machine, de façon que leur arbre commun tourne à une vitesse optimale sensiblement identique lors du pompage et du turbinage.In installations with a high head, of the order of 600 to 1500 m, it is difficult to reconcile the optimum speed of the reaction turbine wheel with the optimum speed of the pump wheel(s) of such a machine. , so that their common shaft rotates at a substantially identical optimum speed during pumping and turbine operation. On a trouvé par contre que cela est possible si, dans une telle machine, on substitue à la turbine à réaction une turbine à action du genre Pelton, par exemple.On the other hand, it has been found that this is possible if, in such a machine, the reaction turbine is replaced by an action turbine of the Pelton type, for example. L'invention a pour objet une machine hydraulique comprenant une turbine Pelton et une pompe tracées toutes deux pour un même sens de rotation, la roue de turbine et la roue de pompe étant calées sur un arbre commun, caractérisée en ce que le diffuseur de la pompe est branché sur une conduite collectrice servant simultanément de répartiteur à la turbine.The subject of the invention is a hydraulic machine comprising a Pelton turbine and a pump both drawn for the same direction of rotation, the turbine wheel and the pump wheel being fixed on a common shaft, characterized in that the diffuser of the pump is connected to a collector pipe that simultaneously serves as a distributor for the turbine. Le dessin annexé représente, schêmatiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine hydraulique selon l'invention et des variantes.The appended drawing represents, schematically and by way of example, one embodiment of the hydraulic machine according to the invention and variants. La fig. 1 est une vue en coupe axiale de cette forme d'exécution.fig. 1 is an axial sectional view of this embodiment. Les fig. 2 à 4 sont des vues similaires à la fig. 1 représentant trois variantes.Figs. 2 to 4 are views similar to FIG. 1 representing three variants. La machine hydraulique représentée à la fig. 1 comprend un alternateur 1 monté coaxialement sur un arbre vertical 2 sur lequel sont calées la roue 3 d'une turbine Pelton et les roues 4,5 d'une pompe à deux étages. Les injecteurs 6,7 de la turbine sont branchés, de façon connue, sur un répartiteur 8 disposé dans le plan de la roue de turbine 3. Le répartiteur 8 est relié à une conduite forcée, de façon connue également. La fosse 9 de la roue de turbine 3 est munie d'un conduit 10 de Pneumatisation permettant de maintenir le niveau de l'eau évacuée, par le canal de fuite 11, en dessous de la roue de turbine 3.The hydraulic machine represented in fig. 1 comprises an alternator 1 mounted coaxially on a vertical shaft 2 on which are keyed the wheel 3 of a Pelton turbine and the wheels 4.5 of a two-stage pump. The injectors 6, 7 of the turbine are connected, in a known manner, to a distributor 8 arranged in the plane of the turbine wheel 3. The distributor 8 is connected to a penstock, also in a known manner. The pit 9 of the turbine wheel 3 is provided with a Pneumatization conduit 10 making it possible to maintain the level of the water evacuated, through the tailrace 11, below the turbine wheel 3. Le diffuseur de la pompe supérieure est relié par les tuyaux 12 au répartiteur 8 de la turbine, une vanne-fourreau 13 étant disposée à la hauteur du diffuseur, de façon à interrompre l'admission d'eau en provenance de la pompe dans ces tuyaux, en position de fermeture de la vanne-fourreau 13. L'ouïe d'aspiration 14 de la pompe s'ouvre sur un canal de contre-pression 15. Ainsi, lorsque la machine hydraulique fonctionne en turbinage, la vanne-fourreau 13 se trouve en position de fermeture des tuyaux 12, la vanne 16 d'admission d'eau dans l'ouïe d'aspiration 14 de la pompe est fermée et l'eau retenue dans cette dernière est évacuée. Les vannes d'alimentation (non représentées) des injecteurs 6,7 sont ouvertes et les jets d'eau en provenance de ces derniers entraînent la roue Pelton 3 en rotation. L'alternateur 1 fonctionne ainsi en générateur d'électricité, son rotor étant entraîné en rotation par l'arbre 2 de la roue 3.The diffuser of the upper pump is connected by the pipes 12 to the distributor 8 of the turbine, a sleeve valve 13 being placed at the height of the diffuser, so as to interrupt the admission of water coming from the pump into these pipes. , in the closed position of the sleeve valve 13. The suction inlet 14 of the pump opens onto a back-pressure channel 15. Thus, when the hydraulic machine is operating in turbine mode, the sleeve valve 13 is is in the closed position of the pipes 12, the water inlet valve 16 in the suction inlet 14 of the pump is closed and the water retained in the latter is evacuated. The supply valves (not shown) of the injectors 6.7 are open and the jets of water coming from the latter cause the Pelton wheel 3 to rotate. The alternator 1 thus operates as an electricity generator, its rotor being driven in rotation by the shaft 2 of the wheel 3. Lorsque l'on désire passer du turbinage au pompage, il suffit d'interrompre l'arrivée d'eau dans les injecteurs 6 et 7, d'ouvrir la vanne d'admission d'eau 16 dans l'ouïe d'aspiration 14 de la pompe et la vanne-fourreau 13, et d'alimenter l'alternateur en courant électrique de façon à le faire fonctionner comme moteur. Les roues de pompe 4 et 5 sont alors entraînées en rotation dans le même sens que lors du turbinage. Elles refoulent l'eau du canal de contre-pression dans le répartiteur 8 de la turbine et dans la conduite forcée.When it is desired to switch from turbines to pumping, it suffices to interrupt the water supply in the injectors 6 and 7, to open the water inlet valve 16 in the suction inlet 14 of the the pump and the sleeve valve 13, and to supply the alternator with electric current so as to make it function as a motor. The pump wheels 4 and 5 are then driven in rotation in the same direction as during turbine operation. They push back the water from the counter-pressure channel into the tundish 8 of the turbine and into the penstock. On note qu'une Pneumatisation doit être maintenue dans la fosse 9 de la roue de turbine tant lors du turbinage que du pompage, afin d'abaisser le niveau de l'eau dans le canal de fuite 11 en dessous de la roue de turbine 3. Bien entendu, cette Pneumatisation est rendue inutile si le niveau libre de l'eau se trouve à la hauteur du canal de fuite 11. Toutefois, dans ce cas, il peut être nécessaire de monter une pompe nourrice auxiliaire dans le canal de contre-pression 15, afin d'assurer, sous une pression suffisante, l'alimentation d'eau à la pompe lors du pompage.It is noted that Pneumatization must be maintained in the pit 9 of the turbine wheel both during turbining and pumping, in order to lower the water level in the tailrace 11 below the turbine wheel 3 Of course, this Pneumatization is rendered useless if the free level of the water is at the height of the tailrace channel 11. However, in this case, it may be necessary to mount an auxiliary booster pump in the backwater channel. pressure 15, in order to ensure, under sufficient pressure, the water supply to the pump during pumping. Selon la variante représentée à la fig. 2, les roues de pompe 4, 5 sont montées sur l'arbre 2 au-dessus de la roue de turbine 3.According to the variant shown in FIG. 2, pump impellers 4, 5 are mounted on shaft 2 above turbine impeller 3. Selon la variante représentée à la fig. 3, le répartiteur de la turbine 3 est constitué par la bâche 17 de la pompe et les injecteurs 6, 7 y sont branchés par l'intermédiaire de tuyaux 18.According to the variant shown in FIG. 3, the distributor of the turbine 3 consists of the cover 17 of the pump and the injectors 6, 7 are connected to it via pipes 18. Selon la variante représentée à la fig. 4, la roue de turbine 3 est disposée au-dessus des roues de pompe 4, 5 et le répartiteur 8 de la turbine est remplacé par une bâche 19 se trouvant dans un plan intermédiaire, entre celui de la roue de turbine 3 et celui des roues de pompe 4, 5. Le diffuseur de la roue de pompe supérieure 4 y est branché par des tuyaux 12 et les injecteurs 6,7 de la turbine y sont branchés par des tuyaux 18.According to the variant shown in FIG. 4, the turbine wheel 3 is arranged above the pump wheels 4, 5 and the distributor 8 of the turbine is replaced by a cover 19 located in an intermediate plane, between that of the turbine wheel 3 and that of the pump impellers 4, 5. The diffuser of the upper pump impeller 4 is connected to it by pipes 12, and the injectors 6,7 of the turbine are connected to it by pipes 18. De nombreuses autres variantes d'ordre constructif de la machine hydraulique décrite et représentée aux dessins peuvent être envisagées.Many other constructive variants of the hydraulic machine described and represented in the drawings can be envisaged. Par exemple, la turbine Pelton pourrait être à arbre horizontal et l'alternateur ainsi que les pompes pourraient être calés sur cet arbre horizontal.For example, the Pelton turbine could have a horizontal shaft and the alternator as well as the pumps could be fixed on this horizontal shaft. 55 1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 RR 2 feuilles dessins2 drawing sheets
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