La présente invention concerne un perfectionnement au dispositif autonome de production d'énergie électrique, décrit dans les brevets FR No 88 15936 et No 89 16106 utilisant tout ou partie de l'énergie disponible dans les canalisations transportant un fluide sous pression.
Un premier type d'application de ce dispositif réside dans l'alimentation permanente des appareils électriques servant à l'automatisation, la télégestion et la télésurveillance des sites isolés, pour en faciliter l'exploitation.
Ces problèmes se rencontrent fréquemment sur les réseaux d'adduction d'eau, les réseaux d'irrigation. Dans beaucoup de cas, ils peuvent être résolus par des machines réalisées dans l'esprit des brevets cités ci-dessus.
Par contre dans l'exploitation des gisements pétroliers le fluide transporté par les canalisations n'est pas homogène. Souvent il y a des périodes gazeuses, pendant lesquelles les turbines simples sont inefficaces.
Il peut être aussi difficile d'avoir un fonctionnement permanent satisfaisant lorsque la turbine est installée sur une canalisation, venant d'un captage de source, dans laquelle le débit varie beaucoup suivant les saisons, sans installer un dispositif de régulation extérieur à la turbine.
Un deuxième type d'application s'adresse à la petite hydro-électricité dans le cadre de l'utilisation des énergies renouvelables. Souvent pour des raisons d'ordre climatique, les installations sont soumises à des variations de débit importantes, qui font que les turbines dimensionnées pour les périodes de fort débit ne sont plus productives pendant les périodes d'étiage, ou au contraire si elles sont dimensionnées pour les périodes d'étiage elles n'utilisent pas au maximum le potentiel hydraulique lorsque l'eau devient plus abondante. Or, c'est souvent l'hiver que l'eau est abondante et c'est justement la période pendant laquelle le besoin en énergie électrique est le plus important.
Le dispositif suivant l'invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, contrairement aux machines antérieures dont la turbine comporte une seule hélice, les turbines réalisées dans l'esprit de l'invention comportent deux hélices motrices. Une première hélice, en amont de l'alternateur, est opérationnelle pendant les phases liquides d'un fluide non homogène ou les périodes de fort débit hydraulique. Une deuxième hélice, en aval, solidaire du même axe et du rotor de l'alternateur, est déterminée pour être opérationnelle pendant les phases gazeuses ou mixte d'un fluide non homogène, ou pendant les périodes d'étiage d'une installation hydraulique.Pour éviter que cette seconde hélice produise une surpression excessive, voire même destructrice, pendant les phases liquides du fluide non homogène ou les périodes de fort débit d'une installation hydraulique, un dispositif de protection sensible à la pression règlera la perte de charge au niveau de la seconde hélice en la rendant éventuellement totalement ou partiellement inopérante.
Dans les exemples d'applications ci-dessus, l'énergie mécanique produite par la turbine est utilisée pour entraîner un rotor d'alternateur. D'autres utilisations, telle que l'entraînement d'une pompe, peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Seul, l'entraînement d'un rotor d'alternateur sera exposé dans les descriptions qui suivent.
Les particularités de l'invention apparaîtront dans les descriptions qui suivent, données à titre d'exemples, avec les dessins annexés : La figure 1 représente, en coupe, une première conception possible de l'invention, avec un canal de section constante pour la première hélice, en amont, et un canal de diamètre variable pour la seconde hélice, en aval, constitué d'un manchon préformé suffisamment souple pour se déformer sous l'action de la surpression créée par ladite hélice, pendant les phases liquides d'un fluide non homogène ou les périodes de fort débit d'une installation hydraulique ; La figure 2 représente une vue de face de cette version montrant un principe, parmi d'autres de maintien de l'ensemble turbine-alternateur dans l'axe de la canalisation ;La figure 3 représente en coupe, une autre conception possible de l'invention, avec un canal de la première hélice, en amont, de section constante dans lequel l'hélice a la possibilité de se déplacer dans l'axe sans conséquence, et un canal de la seconde hélice, en aval, terminé par un tronc de cône, dans lequel l'hélice devient inopérante, lorsqu'elle se déplace dans l'axe sous l'effet de la pression ; La figure 4 représente une vue de face de cette version montrant un principe, parmi d'autres de maintien de l'ensemble turbine-alternateur dans l'axe de la canalisation ; La figure 5 représente le montage de la figure 1 avec l'adjonction, du coté de l'hélice aval, d'un dispositif de commande, constitué d'une électrovanne à double effet, pilotée par un système extérieur ;La figure 6 représente une vue en bout de la figure 7, montrant une façon parmi d'autres, de maintenir le canal de l'hélice aval au centre de la machine ; La figure 7 représente une variante du montage précédent qui peut être intéressante pour les plus grands débits ; La figure 8 représente en coupe, une autre conception possible de l'invention, avec une dérivation permettant de contourner l'hélice aval lorsque la surpression dépasse un seuil déterminé ; La figure 9 représente une vue en bout de la figure 8, montrant une façon parmi d'autres, de faire la dérivation ; La figure 10 représente une variante de la figure 3, dans laquelle les deux hélices groupées à l'avant du dispositif constituent une hélice mixte.Le canal d'hélice cylindrique se termine par un tronc de cône dans lequel la partie arrière de ladite hélice, en se déplaçant dans l'axe sous l'effet de la pression, perd de son efficacité.
En référence aux figures 1 et 2, le dispositif comporte un corps 1 dans lequel est fixé le stator 2 de l'alternateur. Le corps 1 est muni à l'arrière d'un embout 4 et à l'avant d'un embout 5 portant les paliers 6a et 6b retenus par des bagues d'arrêt. Lesdits paliers supportent l'axe 7. Cet axe porte, sur sa partie avant, la première hélice 8, en amont, et sur sa partie arrière la seconde hélice 9, en aval. Ces hélices entraînent l'axe en rotation par l'intermédiaire des goupilles 10 et 11 ou par tout autre dispositif équivalent. Lesdites hélices sont conçues pour tourner dans le même sens pour une même direction du fluide.
L'ensemble ainsi constitué est maintenu à l'intérieur d'un tuyau métallique ou plastique 12 par l'intermédiaire de trois entretoises 13a, 13b qui font partie du corps 1 ou qui lui sont rapportées par les vis 14. Ces entretoises sont ellesmêmes fixées dans le tuyau 12 par des vis 15 munies de rondelles d'étanchéité. Le fil électrique 16 sort du tuyau 12 par l'intermédiaire du presse-étoupe 17. Ledit tuyau peut être avantageusement muni de brides 18 percées de trous pour faciliter le raccordement à la canalisation sur laquelle on souhaite insérer le dispositif.
A l'intérieur du tuyau 12, du coté de l'hélice amont 8 est introduit un manchon rigide 19 dont la partie centrale cylindrique constitue le canal de ladite hélice. Du coté de l'hélice aval 9, est introduit le manchon souple préformé 20. Ledit manchon est constitué d'une partie centrale cylindrique, au niveau de l'hélice, prolongée de part et d'autre par un tronc de cône. La rigidité de ce manchon est déterminée pour qu'il se déforme (en pointillé sur les dessins) lorsque la surpression créée par le débit du fluide sur l'hélice aval 9 devient importante. Par contre lorsque le fluide traversant la canalisation comprend une forte proportion de gaz, ou que le débit hydraulique diminue, la surpression créée par l'hélice aval 9 devient inférieure à la rigidité dudit manchon qui reprend sa forme initiale (hachurée sur les dessins).Pendant ces phases l'hélice 8 n'a pas ou peu d'influence. De cette façon, pendant les phases liquides d'un fluide non homogène ou les périodes de fort débit hydraulique c'est l'hélice amont 8 qui entraîne le rotor de l'alternateur et pendant les phases gazeuses d'un fluide non homogène ou les périodes de faible débit hydraulique c'est l'hélice aval 9. Pendant les phases intermédiaires les deux hélices pourront être motrices sans inconvénients.
Les figures 3 et 4 montrent une autre façon d'obtenir le but fixé, tout en restant dans l'esprit de l'invention. La conception générale de la machine reste la même, mais comporte les différences essentielles suivantes. L'axe 7, supportant l'hélice amont 8, l'hélice aval 9 et le rotor de l'alternateur 3, a la possibilité de se déplacer longitudinalement dans les paliers 6a et 6b sous l'effet de la pression. Pour amortir le déplacement la partie arrière du rotor 3 prend appui sur un amortisseur quelconque, qui peut-être un ressort 34 guidé par la pièce 35 et en appui sur l'embout 4.
A l'intérieur du tuyau 12, du coté de l'hélice aval, est introduit un manchon rigide 32 dont la partie centrale cylindrique est prolongée de part et d'autre par un tronc de cône. Du coté de la sortie du tuyau 12 le cône s'évase rapidement. Sous l'action du ressort 34 les hélices 8 et 9 sont poussées vers l'amont de la machine de façon qu'elles soient engagées dans les parties cylindriques des manchons 19 et 32 (hélices dessinées en traits pleins). Cette position correspond aux phases gazeuses d'un fluide non homogène ou aux périodes de faibles débits hydrauliques pendant lesquelles c'est l'hélice 9 qui est motrice, alors que l'hélice 8 est peu efficace.Pendant les phases liquides dudit fluide ou les périodes de forts débits hydrauliques, la pression axiale exercée sur l'hélice aval 9 comprime le ressort 34 ce qui permet à ladite hélice d'aller dans la partie conique du manchon aval 32 tandis que l'hélice amont 8 reste dans la partie cylindrique du manchon 19 (hélices dessinées en pointillés). Dans cette position l'hélice 9 devient inefficace, seule l'hélice 8 reste motrice. Le choix de la force du ressort 34 et de la pente du manchon 32 permet d'adapter le dispositif aux conditions de fonctionnement souhaitées. L'utilisation de tout autre système amortisseur reste dans l'esprit de l'invention.
La figure 5 représente une première variante de la figure 1 améliorant son fonctionnement grâce à la mise en communication de la partie centrale du manchon constituant le canal de l'hélice aval, avec la pression amont, qui maintient ledit manchon dans sa forme initiale, ou avec la pression aval, plus faible qui le laisse se déformer. Selon le dispositif deux prises de pression 21a et 21b associées à une électrovanne à deux états 22, permettent de mettre en communication la partie centrale 23 du manchon 20, par l'intermédiaire du raccordement 21c, avec la zone de haute pression 24 ou avec la zone de basse pression 25. Dans le premier cas, la haute pression appliquée simultanément sur les deux faces du manchon 20 le maintient dans sa position initiale.Dans le second cas, la partie centrale 23 du manchon 20 ramenée à la basse pression de la partie 25, permet la déformation dudit manchon. Les effets sur le fonctionnement sont les mêmes que ceux décrits précédemment, avec l'avantage d'offrir plus de souplesse d'utilisation. La figure 6 représente une vue en bout de la sortie du dispositif de la figure 7, montrant la disposition du canal intérieur, constitué du tube 27, ledit tube étant maintenu au centre de la couronne périphérique 28 par plusieurs rayons 29. La figure 7 représente un dispositif mieux adapté aux débits de fluide plus importants que celui décrit par la figure 5. Selon le dispositif décrit, la sortie de la turbine est divisée en deux canaux concentriques distincts.Le canal central cylindrique qui aboutit à l'hélice aval 9 est matérialisé par l'intérieur du tube 27, ledit tube étant maintenu au centre de la couronne périphérique 28 par les rayons 29. Un deuxième canal tubulaire extérieur occupe l'intervalle compris entre le canal central 27 et la partie périphérique 28. A son extrémité le tube central 27 porte un tore semi-circulaire 30 sur lequel vient s'appuyer le manchon préformé 31 solidaire du tuyau extérieur 12 du dispositif afin d'obturer plus ou moins ledit canal extérieur. Les deux prises de pression 2 la et 21b, associées aux deux électrovannes 26a et 26b, permettent de faire communiquer la zone de forte pression 24 ou la zone de basse pression 25 avec la partie centrale 23 du manchon 31.Le fonctionnement est similaire de celui décrit pour la figure 5 avec en plus, la possibilité de pouvoir doser la pression intérieure de la zone 23 à l'intérieur du manchon 31, en actionnant indépendamment l'une de l'autre les électrovannes 26a et 26b. De cette manière, par l'intermédiaire d'un automate extérieur, ou de tout autre dispositif de commande, qui contrôle le fonctionnement desdites électrovannes, on peut réguler le fonctionnement de la turbine en durcissant plus ou moins la rigidité du manchon 31, ce qui revient à déterminer le niveau de pression, produit par le passage du liquide dans l'hélice aval 9, à partir duquel on souhaite ouvrir le canal extérieur du dispositif.
Le dispositif représenté par la figure 8 montre une autre façon d'obtenir le but fixé, tout en restant dans l'esprit de l'invention. La conception générale de la machine reste la même, mais comporte 2 différences essentielles. Le canal de l'hélice aval 9 est constitué d'un manchon rigide 32 comprenant une partie cylindrique au niveau de l'hélice, prolongée de part et d'autre par un cône. Le tuyau 12 comporte une dérivation 12a située entre les deux hélices et un retour 12b de cette dérivation à la sortie de la machine. Sur cette dérivation est inséré un dispositif 33, connu, de contrôle de pression, dont le rôle est d'ouvrir le passage du fluide par ladite dérivation lorsque la pression produite par ledit fluide sur l'hélice 9 atteint un seuil fixé par le dispositif 33. Les effets sur le fonctionnement sont les mêmes que ceux décrits précédemment.
La figure 9 représente vue de dessus la machine représentée par la figure 8. La figure 10 représente une variante de la figure 3 dans laquelle les deux hélices sont regroupées à l'entrée de la machine. Le manchon 19 comprend une partie centrale cylindrique prolongée du coté aval par une partie conique s'évasant rapidement. Le déplacement longitudinal de l'axe 7 est amorti par l'aimant cylindrique 38, solidaire dudit axe, servant de noyau au solénoïde 37 alimenté par le câble électrique 40 à travers le presse étoupe 39. Le sens du courant alimentant le solénoïde est déterminé par rapport à la polarité de l'aimant 38 de façon qu'il soit repoussé vers l'amont de la machine. Le réglage de l'intensité de ce courant permet de diminuer ou d'augmenter la force de répulsion.Pendant les phases gazeuses d'un fluide non homogène ou pendant les périodes de débit hydraulique faible, la pression axiale exercée sur l'hélice 8 est juste compensée par la force de répulsion de l'amortisseur constitué de l'aimant 38 et du solénoïde 37 pour que ladite hélice soit totalement engagée dans la partie cylindrique du manchon 19 (hélice dessinée en traits pleins). Pendant les phases liquides d'un fluide non homogène ou les périodes de fort débit hydraulique la pression axiale exercée sur l'hélice, supérieure à la force de répulsion de l'amortisseur 37/38, fait sortir l'arrière de ladite hélice de la partie cylindrique du manchon 19 (hélice dessinée en pointillés).On retrouve alors le fonctionnement décrit pour la figure 3, avec davantage de souplesse d'utilisation puisque le point de fonctionnement du dispositif amortisseur peut être réglé, manuellement ou par un automate quelconque, en ajustant le courant dans le solénoïde 37.
Une particularité importante d'un dispositif conçu dans l'esprit de l'invention est qu'il permet de conserver la pression de service de la canalisation sur laquelle il est inséré et qu'il fonctionne sans perte du fluide qui le traverse.
Dans les descriptions ci-dessus, les manchons sont fixés par collage, serrage par une bague ou tout autre moyen qui assure une étanchéité parfaite entre les différentes zones de pression des dispositifs.
L'invention n'est pas limitée aux formes décrites et se prête à de nombreuses variantes conformes à son esprit. En particulier la forme et la nature des différents éléments. Ainsi, par exemple, la turbine pourra être réversible. De même les différentes solutions proposées peuvent être transposées à l'un ou l'autre des dispositifs décrits sans sortir du cadre de l'invention. On peut aussi concevoir un dispositif se rapprochant de ceux décrits ci-dessus, mais en les disposant différemment. Toutes ces modifications restent dans le cadre des moyens principaux de l'invention.
Le dispositif, suivant l'invention, est particulièrement destiné à améliorer et à faciliter l'utilisation des turbines insérées sur une canalisation transportant un fluide quelconque, en leur apportant des moyens simples, pour assurer un fonctionnement permanent malgré des variations de constitution dudit fluide, par exemple mélange de phases liquides et gazeuses, ou variations importantes de débit.The present invention relates to an improvement to the autonomous device for producing electrical energy, described in patents FR No 88 15936 and No 89 16106 using all or part of the energy available in the pipes carrying a pressurized fluid.
A first type of application of this device lies in the permanent supply of electrical devices used for automation, remote management and remote monitoring of isolated sites, to facilitate operation.
These problems are frequently encountered on water supply networks, irrigation networks. In many cases, they can be solved by machines produced in the spirit of the patents cited above.
On the other hand, in the exploitation of petroleum deposits, the fluid transported by the pipes is not homogeneous. Often there are gas periods, during which simple turbines are ineffective.
It can also be difficult to have satisfactory permanent operation when the turbine is installed on a pipeline, coming from a source capture, in which the flow rate varies greatly according to the seasons, without installing a regulating device external to the turbine.
A second type of application is for small hydroelectricity in the context of the use of renewable energies. Often for climatic reasons, the installations are subjected to significant variations in flow, which means that the turbines dimensioned for the periods of high flow are no longer productive during the periods of low water, or on the contrary if they are dimensioned for low water periods they do not make maximum use of the hydraulic potential when the water becomes more abundant. However, it is often in winter that water is abundant and it is precisely the period during which the need for electrical energy is greatest.
The device according to the invention overcomes these drawbacks. In fact, unlike previous machines, the turbine of which comprises a single propeller, the turbines produced in the spirit of the invention comprise two propellers. A first propeller, upstream of the alternator, is operational during the liquid phases of a non-homogeneous fluid or periods of high hydraulic flow. A second propeller, downstream, secured to the same axis and to the alternator rotor, is determined to be operational during the gas or mixed phases of a non-homogeneous fluid, or during the low water periods of a hydraulic installation. To prevent this second propeller from producing excessive, even destructive overpressure, during the liquid phases of the non-homogeneous fluid or periods of high flow in a hydraulic installation, a pressure-sensitive protection device will regulate the pressure drop at of the second propeller, possibly rendering it totally or partially inoperative.
In the example applications above, the mechanical energy produced by the turbine is used to drive an alternator rotor. Other uses, such as driving a pump, can be envisaged without departing from the scope of the invention. Only the drive of an alternator rotor will be explained in the descriptions which follow.
The particular features of the invention will appear in the descriptions which follow, given by way of examples, with the appended drawings: FIG. 1 represents, in section, a first possible conception of the invention, with a channel of constant cross section for the first propeller, upstream, and a variable diameter channel for the second propeller, downstream, consisting of a preformed sleeve sufficiently flexible to deform under the action of the overpressure created by said propeller, during the liquid phases of a non-homogeneous fluid or periods of high flow in a hydraulic installation; 2 shows a front view of this version showing a principle, among others of maintaining the turbine-alternator assembly in the axis of the pipe; Figure 3 shows in section, another possible design of the invention, with a channel of the first propeller, upstream, of constant section in which the propeller has the possibility of moving in the axis without consequence, and a channel of the second propeller, downstream, terminated by a trunk of cone, in which the propeller becomes inoperative, when it moves in the axis under the effect of pressure; FIG. 4 represents a front view of this version showing one principle, among others, of maintaining the turbine-alternator assembly in the axis of the pipeline; FIG. 5 represents the assembly of FIG. 1 with the addition, on the side of the downstream propeller, of a control device, consisting of a double-acting solenoid valve, controlled by an external system; FIG. 6 represents a end view of FIG. 7, showing one way among others, of maintaining the downstream propeller channel in the center of the machine; FIG. 7 represents a variant of the previous assembly which may be advantageous for the higher flow rates; FIG. 8 represents in section, another possible conception of the invention, with a bypass making it possible to bypass the downstream propeller when the overpressure exceeds a determined threshold; FIG. 9 represents an end view of FIG. 8, showing one way among others, of making the bypass; FIG. 10 represents a variant of FIG. 3, in which the two propellers grouped at the front of the device constitute a mixed propeller. The cylindrical propeller channel ends in a truncated cone in which the rear part of said propeller, by moving in the axis under the effect of pressure, loses its effectiveness.
Referring to Figures 1 and 2, the device comprises a body 1 in which is fixed the stator 2 of the alternator. The body 1 is provided at the rear of a tip 4 and at the front of a tip 5 carrying the bearings 6a and 6b retained by stop rings. Said bearings support the axis 7. This axis carries, on its front part, the first propeller 8, upstream, and on its rear part the second propeller 9, downstream. These propellers drive the axis in rotation via pins 10 and 11 or by any other equivalent device. Said propellers are designed to rotate in the same direction for the same direction of the fluid.
The assembly thus formed is held inside a metal or plastic pipe 12 by means of three spacers 13a, 13b which form part of the body 1 or which are attached to it by the screws 14. These spacers are themselves fixed in the pipe 12 by screws 15 provided with sealing washers. The electric wire 16 comes out of the pipe 12 via the cable gland 17. The said pipe can advantageously be provided with flanges 18 pierced with holes to facilitate connection to the pipe on which the device is to be inserted.
Inside the pipe 12, on the side of the upstream propeller 8 is introduced a rigid sleeve 19 whose cylindrical central part constitutes the channel of said propeller. On the side of the downstream propeller 9, the flexible preformed sleeve 20 is introduced. Said sleeve consists of a cylindrical central part, at the level of the propeller, extended on either side by a truncated cone. The rigidity of this sleeve is determined so that it deforms (in dotted lines in the drawings) when the overpressure created by the flow of the fluid on the downstream propeller 9 becomes significant. On the other hand, when the fluid passing through the pipeline comprises a high proportion of gas, or when the hydraulic flow rate decreases, the overpressure created by the downstream propeller 9 becomes less than the rigidity of said sleeve which returns to its initial shape (hatched in the drawings). During these phases the propeller 8 has little or no influence. In this way, during the liquid phases of a non-homogeneous fluid or the periods of high hydraulic flow it is the upstream propeller 8 which drives the rotor of the alternator and during the gaseous phases of a non-homogeneous fluid or the periods of low hydraulic flow this is the downstream propeller 9. During the intermediate phases the two propellers can be powered without drawbacks.
Figures 3 and 4 show another way to achieve the goal, while remaining in the spirit of the invention. The general design of the machine remains the same, but has the following essential differences. The axis 7, supporting the upstream propeller 8, the downstream propeller 9 and the rotor of the alternator 3, has the possibility of moving longitudinally in the bearings 6a and 6b under the effect of the pressure. To dampen the displacement, the rear part of the rotor 3 is supported on any damper, which may be a spring 34 guided by the part 35 and supported on the end piece 4.
Inside the pipe 12, on the side of the downstream propeller, is introduced a rigid sleeve 32 whose central cylindrical part is extended on both sides by a truncated cone. On the side of the outlet of the pipe 12 the cone flares quickly. Under the action of the spring 34 the propellers 8 and 9 are pushed upstream of the machine so that they are engaged in the cylindrical parts of the sleeves 19 and 32 (propellers drawn in solid lines). This position corresponds to the gas phases of a non-homogeneous fluid or to the periods of low hydraulic flow rates during which it is the propeller 9 which is driving, while the propeller 8 is not very efficient. During the liquid phases of said fluid or the periods of high hydraulic flow, the axial pressure exerted on the downstream propeller 9 compresses the spring 34 which allows said propeller to go into the conical part of the downstream sleeve 32 while the upstream propeller 8 remains in the cylindrical part of the sleeve 19 (propellers drawn in dotted lines). In this position the propeller 9 becomes ineffective, only the propeller 8 remains powered. The choice of the force of the spring 34 and the slope of the sleeve 32 makes it possible to adapt the device to the desired operating conditions. The use of any other damping system remains in the spirit of the invention.
FIG. 5 represents a first variant of FIG. 1 improving its operation thanks to the communication of the central part of the sleeve constituting the channel of the downstream propeller, with the upstream pressure, which maintains said sleeve in its initial form, or with the lower downstream pressure which lets it deform. According to the device, two pressure taps 21a and 21b associated with a two-state solenoid valve 22 allow the central part 23 of the sleeve 20 to be placed in communication, via the connection 21c, with the high pressure zone 24 or with the low pressure zone 25. In the first case, the high pressure applied simultaneously to the two faces of the sleeve 20 keeps it in its initial position. In the second case, the central part 23 of the sleeve 20 brought back to the low pressure of the part 25, allows the deformation of said sleeve. The effects on operation are the same as those described above, with the advantage of offering more flexibility of use. 6 shows an end view of the outlet of the device of Figure 7, showing the arrangement of the inner channel, consisting of the tube 27, said tube being held in the center of the peripheral ring 28 by several spokes 29. Figure 7 represents a device better suited to higher fluid flow rates than that described in FIG. 5. According to the device described, the outlet of the turbine is divided into two separate concentric channels. The central cylindrical channel which leads to the downstream propeller 9 is materialized by the interior of the tube 27, said tube being held in the center of the peripheral ring 28 by the spokes 29. A second external tubular channel occupies the interval between the central channel 27 and the peripheral part 28. At its end the tube central 27 carries a semicircular torus 30 on which the preformed sleeve 31 rests integral with the external pipe 12 of the device in order to close off more or less the led it external channel. The two pressure taps 2 la and 21b, associated with the two solenoid valves 26a and 26b, make it possible to communicate the high pressure zone 24 or the low pressure zone 25 with the central part 23 of the sleeve 31. The operation is similar to that described for FIG. 5 with, in addition, the possibility of being able to dose the internal pressure of the zone 23 inside the sleeve 31, by actuating the solenoid valves 26a and 26b independently of one another. In this way, by means of an external automaton, or any other control device, which controls the operation of said solenoid valves, the operation of the turbine can be regulated by more or less hardening the rigidity of the sleeve 31, which amounts to determining the pressure level, produced by the passage of the liquid in the downstream propeller 9, from which it is desired to open the external channel of the device.
The device shown in Figure 8 shows another way to achieve the goal, while remaining in the spirit of the invention. The general design of the machine remains the same, but has 2 essential differences. The downstream propeller channel 9 consists of a rigid sleeve 32 comprising a cylindrical part at the level of the propeller, extended on both sides by a cone. The pipe 12 has a branch 12a located between the two propellers and a return 12b of this branch at the outlet of the machine. A known pressure control device 33 is inserted into this bypass, the role of which is to open the passage of the fluid through said bypass when the pressure produced by said fluid on the propeller 9 reaches a threshold fixed by the device 33 The effects on operation are the same as those described above.
FIG. 9 represents a top view of the machine represented by FIG. 8. FIG. 10 represents a variant of FIG. 3 in which the two propellers are grouped together at the entrance to the machine. The sleeve 19 comprises a cylindrical central part extended on the downstream side by a rapidly flaring conical part. The longitudinal movement of the axis 7 is damped by the cylindrical magnet 38, integral with said axis, serving as the core of the solenoid 37 supplied by the electric cable 40 through the cable gland 39. The direction of the current supplying the solenoid is determined by with respect to the polarity of the magnet 38 so that it is pushed upstream of the machine. By adjusting the intensity of this current, the repulsion force can be reduced or increased. During the gas phases of a non-homogeneous fluid or during periods of low hydraulic flow, the axial pressure exerted on the propeller 8 is just compensated by the repelling force of the damper consisting of the magnet 38 and the solenoid 37 so that said propeller is fully engaged in the cylindrical part of the sleeve 19 (propeller drawn in solid lines). During the liquid phases of a non-homogeneous fluid or periods of high hydraulic flow, the axial pressure exerted on the propeller, greater than the repulsion force of the shock absorber 37/38, causes the rear of said propeller to exit the cylindrical part of the sleeve 19 (propeller drawn in dotted lines). We then find the operation described for FIG. 3, with more flexibility of use since the operating point of the damping device can be adjusted, manually or by any automaton, by adjusting the current in the solenoid 37.
An important feature of a device designed in the spirit of the invention is that it makes it possible to maintain the operating pressure of the pipe on which it is inserted and that it operates without loss of the fluid passing through it.
In the above descriptions, the sleeves are fixed by gluing, tightening by a ring or any other means which ensures a perfect seal between the different pressure zones of the devices.
The invention is not limited to the forms described and lends itself to numerous variants in accordance with its spirit. In particular the shape and nature of the different elements. Thus, for example, the turbine may be reversible. Similarly, the various solutions proposed can be transposed to one or other of the devices described without departing from the scope of the invention. We can also design a device similar to those described above, but by arranging them differently. All these modifications remain within the scope of the main means of the invention.
The device according to the invention is particularly intended to improve and facilitate the use of turbines inserted in a pipeline carrying any fluid, by providing them with simple means, to ensure permanent operation despite variations in the constitution of said fluid, for example mixing of liquid and gaseous phases, or significant variations in flow.
REVENDICATIONS
1. Turbine à hélices insérable dans une canalisation sous pression transportant un fluide quelconque dont le débit varie beaucoup et/ou un fluide non homogène comportant des phases liquides ou gazeuses, caractérisée en ce qu'elle comprend, à l'intérieur d'un tuyau (12), deux hélices distinctes solidaires d'un même axe, à savoir : une première hélice (8) pour phase liquide à fort débit et une deuxième hélice (9) pour phases gazeuses, mélange phase gazeuse/phase liquide ou pour phase liquide à faible débit, ainsi que des moyens (20) permettant de réduire la perte de charge engendrée au niveau de la deuxième hélice (9) en fonction de la pression axiale du fluide à l'intérieur de la turbine. 1. Propeller turbine insertable into a pressure pipe carrying any fluid whose flow rate varies widely and / or a non-homogeneous fluid comprising liquid or gas phases, characterized in that it comprises, inside a pipe (12), two separate propellers integral with the same axis, namely: a first propeller (8) for liquid phase at high flow rate and a second propeller (9) for gas phases, mixture of gas phase / liquid phase or for liquid phase at low flow rate, as well as means (20) making it possible to reduce the pressure drop generated at the level of the second propeller (9) as a function of the axial pressure of the fluid inside the turbine.