H3EI CAS 12
Machine hydraulique à aubes à performance optimisée DOMAINE DE L 'INVENTION [0001] La présente invention concerne les machines à turbine hydraulique pour des cours d'eau de basse chute. Elle vise particulièrement l'équipement de sites nouvellement créés, ou le rééquipement de sites anciens exploités antérieurement avec des roues à aubes traditionnelles, comme source d'énergie électrique renouvelable sur des cours d'eau de petite ou moyenne taille.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002] Un des enjeux de ce type d'installation est de créer des équipements relativement faciles à mettre en exploitation sur les plans technique et juridique tout en préservant au maximum le milieu naturel et notamment la faune piscicole. On a vu récemment se développer des installations qui mettent en oeuvre une turbine ou roue à aubes d'axe horizontal possédant une vitesse de rotation réduite, typiquement d'environ dix à vingt tours par minute, et dont les aubes ou pales sont aménagées pour permettre aux différentes espèces aquatiques, poissons et notamment anguilles, emportées par le courant, de traverser la machine sans dommage. [00031 Une telle machine est par exemple décrite dans le document de demande de brevet WO 2004/048773. Le courant d'eau est canalisé en tout ou partie dans un couloir à parois verticales entre lesquelles est installée la roue. Le canal est limité par une paroi de fond incurvée selon un arc cylindrique entre une entrée du côté amont du canal et une sortie en aval au voisinage de l'aplomb de l'axe de la roue. -~ - -2 - En tournant, les extrémités radiales externes des aubes défilent au ras de ladite paroi cylindrique entre l'entrée et la sortie du canal. Le niveau de la paroi de fond à l'entrée du canal est plus élevé que celui de sa sortie en sorte que l'eau du courant dont le trajet est partiellement obstrué par la machine forme une retenue en amont de la roue avant d'être admise dans le canal pour y être turbinée par la roue. Un dispositif de captation du mouvement de la roue et de multiplication de sa vitesse de rotation permet d'entraîner une génératrice de courant électrique. [0004] L'exploitation économique de telles installations nécessite l'équipement de nombreux sites dont la production potentielle est faible par rapport à celle des Io grands projets d'installations hydroélectriques. Le concours de nombreux investisseurs est donc nécessaire et il convient de les convaincre de la rentabilité de ces micro ou mini projets. Il est donc important de pouvoir obtenir de ces installations un excellent rendement de la conversion d'énergie hydraulique captée en énergie mécanique, puis de la conversion de cette dernière en électricité 15 consommable. Il est en outre impératif de parvenir à réaliser, installer et entretenir de telle machines dans des conditions économiques favorables. EXPOSE DE L'INVENTION [0005] La présente invention vise à mettre au point des machines hydrauliques à 20 roues aubes tournant à des vitesses peu élevées pour équiper de tels sites sans dégrader l'environnement, avec un coût de construction raisonnable et bon rendement d'exploitation. [0006] A cet effet, l'invention a notamment pour objet une machine hydraulique à aubes comprenant une roue avec une série d'aubes montées circonférentiellement 25 entre deux flasques rotatifs autour d'un axe en principe horizontal pour être installée dans un couloir aménagé sur un cours d'eau dans un site naturel en définissant un canal d'écoulement de l'eau dans ladite roue, ce canal d'écoulement - 3 - comprenant une zone d'admission en amont pour le remplissage "par devant" des espaces entre les aubes de ladite roue, une zone motrice dans laquelle l'eau admise dans le canal entraîne lesdites aubes, et une zone d'échappement pour la sortie de l'eau en aval de la roue, la zone motrice étant limitée, de chaque côté, par un desdits flasques de roue, au fond, par une paroi inférieure à profil circulaire concave, indépendante de la roue et au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales externes des aubes, et, au sommet, par une paroi supérieure à profil circulaire convexe, indépendante en rotation de la roue, et au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales internes des aubes sur leur trajet entre la zone to d'admission et la zone d'échappement. Cette machine est caractérisée selon un premier aspect de l'invention en ce que les longueurs des parois inférieure et supérieure dudit canal dans la zone motrice, en fonction de l'espacement entre les aubes, de leur inclinaison et de leur forme, sont telles qu'à aucun moment, au cours de la révolution de ladite roue, il n'existe plus de deux aubes consécutives en 15 position de fermeture complète de la zone motrice dudit canal par l'affleurement simultané de leurs arêtes radiales internes et externes avec lesdites parois inférieure et supérieure. [00071 Selon cet aspect, l'invention repose sur l'observation que pour obtenir une bonne efficacité, la machine doit de préférence mettre à profit à chaque instant la 20 quasi-totalité de l'énergie potentielle rendue disponible par la retenue d'eau en amont de la zone d'admission. Par conséquent il convient de ménager toutes les possibilités pour que l'eau admise remplisse aussi complètement que possible les espaces entre les aubes pour établir à l'intérieur de la machine une colonne de liquide correspondant à la hauteur totale du différentiel de niveau entre l'amont et 25 l'aval du cours d'eau par rapport à la machine ou au moins entre les niveaux d'entrée et de sortie de cette masse d'eau. On conçoit en effet que, si l'on fait abstraction, provisoirement, des phénomènes cinétiques, un couple d'entraînement maximal sur la roue soit obtenu lorsque la totalité de la pression hydrostatique à la base de cette colonne s'exerce sur la face amont d'une aube. Ceci implique que les - 4 - arêtes radiales externe et interne de chaque aube voyageant à l'intérieur de la zone motrice soient en contact aussi hermétique que possible avec les parois du canal d'écoulement du liquide, aux jeux de fonctionnement près, pour permettre un défilement de ces arêtes sans contact physique avec les parois du canal mais avec le minimum de fuites d'eau. Selon l'invention, lorsque la machine est en fonctionnement, il existe toujours au moins une aube en situation de bouchon dans la zone motrice, mais pas plus de deux de façon à permettre à tout instant de récupérer un couple maximum de la part de la colonne d'eau à l'amont de la machine sur la ou les aubes présentes dans la zone motrice. to [0008] Selon un mode de réalisation préféré, la machine hydraulique est en outre caractérisée en ce que les longueurs des faces inférieure et supérieure dudit canal dans la zone motrice, en fonction de l'espacement entre les aubes, de leur inclinaison et de leur forme, sont telles qu'au cours de la rotation de ladite roue il existe à chaque instant une aube et une seule en position de fermeture complète 15 dudit canal dans ladite zone motrice par l'affleurement simultané de ses arêtes radiales interne et externe avec lesdites parois supérieure et inférieure, à l'exception d'un intervalle de transition restreint entre le moment de l'entrée d'une aube dans la zone motrice et celui de la sortie dans la zone de l'aube qui la précède vers la zone d'échappement. 20 [0009] Grâce à la brièveté de cet intervalle de transition, lorsqu'une aube en situation de bouchon atteint la sortie de la zone motrice, l'aube qui la suit dans le mouvement de la roue vient juste d'entrer en situation de bouchon à l'entrée de cette zone. Cette zone est ainsi obturée de façon quasi continue par une aube et une seule qui reçoit la quasi totalité de la charge hydrostatique pendant tout son trajet 25 dans la zone motrice, de manière à exercer un couple d'entraînement en rotation maximum sur la roue pendant cet intervalle. Dans ces conditions, la continuité de la récupération de l'énergie potentielle au passage d'une aube à la suivante est - 5 - assurée et les conditions d'optimisation du rendement de la conversion hydraulique sont réunies . 10010] Selon un autre aspect, l'invention vise également une machine hydraulique à aubes comprenant une roue avec une série d'aubes montées circonférentiellement entre deux flasques rotatifs autour d'un axe en principe horizontal pour être installée dans un couloir aménagé sur un cours d'eau dans un site naturel, en définissant un canal d'écoulement de l'eau dans ladite roue. Ce canal d'écoulement comprend une zone d'admission en amont pour le remplissage "par devant" des espaces entre les aubes de ladite roue, une zone motrice dans io laquelle l'eau admise dans le canal entraîne lesdites aubes, et une zone d'échappement pour la sortie de l'eau en aval de la roue, la zone motrice étant limitée, de chaque côté, par un desdits flasques de roue, au fond, par une paroi inférieure concave à profil circulaire concave, indépendante de la roue, et au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales externes des aubes, et, au sommet, par 15 une paroi supérieure à profil circulaire convexe, indépendante en rotation de la roue, et au ras de laquelle peuvent défiler les arêtes radiales internes des aubes sur leur trajet entre la zone d'admission et la zone d'échappement. Selon cet aspect de l'invention, la machine est caractérisée en ce qu'au voisinage immédiat du point d'entrée dans la zone motrice, la paroi supérieure présente un changement de profil 20 marqué, caractérisé par une franche réduction de la distance à l'axe de la paroi supérieure de ce canal lorsqu'on s'éloigne de ladite entrée du côté amont, suffisante pour permettre la chasse vers le haut de l'air initialement présent dans chaque intervalle inter aubes, par l'eau de remplissage dans la zone d'admission, à travers l'espace qui sépare l'arête radiale interne de chaque aube et ladite paroi 25 supérieure, avant l'entrée de cette aube dans ladite zone motrice au cours de l'avancement de la roue. 10011] Selon un mode de réalisation préféré, particulièrement quand la machine hydraulique comporte les dispositions relatives au bouchon hydraulique prévues - 6 - selon le premier aspect de l'invention, ledit changement de profil à l'entrée de la zone motrice est situé dans le quadrant de cercle amont inférieur de la trajectoire des aubes et de préférence à l'intérieur d'un arc inférieur à 60° d'arc vers l'amont par rapport à la verticale abaissée à partir de l'axe de la roue. [00121 Ainsi, selon cet autre aspect de l'invention, un système de chasse d'air est réalisé à l'admission des filets d'eau dans les espaces inter aubes de la roue grâce à un élargissement sensible de la distance entre l'axe de la roue et ladite paroi supérieure, à la transition, ou juste en amont de 'fia transition, entre la zone d'admission et la zone motrice du canal d'écoulement. Cette transition est marquée to par la jonction du profil circulaire à l'entrée de la zone motrice avec un secteur dans la zone d'admission où l'arête radiale interne de chaque aube n'est pas en contact avec la paroi supérieure du canal d'écoulement et s'en écarte suffisamment pour que l'air piégé par l'eau pénétrant dans la roue puisse s'échapper hors des aubes vers le haut. 15 [00131 Cette condition représente un aspect important, voire essentiel, pour que les espaces inter aubes se remplissent complètement d'eau avant leur entrée dans la zone motrice. Ainsi le profil de la paroi supérieure du canal d'écoulement doit il présenter de préférence une discontinuité ou un changement marqué à sa jonction avec le profil circulaire qui caractérise la zone motrice. En amont de cette 20 discontinuité il définit, par rapport à la trajectoire de arêtes radiales internes des aubes de la roue, un secteur amont suffisamment ouvert vers le haut pour permettre l'évacuation rapide de l'air vers le haut quand l'espace entre deux aubes voisines se remplit d'eau dans la zone d'admission. Ce secteur se rétrécit ensuite jusqu'audit changement de profil au moment où l'aube amont en fin de remplissage de l'espace 25 inter aubes concerné va pénétrer dans la zone motrice. Le système permet, par un ajustement approprié des différents paramètres, d'améliorer la rapidité et la qualité du remplissage des espaces inter aubes pour atteindre un taux de remplissage optimum. - 7 - [0014] Selon une disposition complémentaire, la paroi supérieure du canal d'écoulement est prolongée latéralement à chacune de ses extrémités axiales par une portion de paroi pleine perpendiculaire à l'axe de la machine, qui s'étend radialement vers l'extérieur jusqu'à une bordure au ras de laquelle la paroi du flasque correspondant à cette extrémité est propre à défiler en tournant, pour limiter les fuites d'eau axiales dans l'intervalle en amont de la zone motrice. [0015] Dans la machine qui vient d'être décrite, la paroi supérieure du canal d'écoulement de l'eau à travers la roue est définie par un bouclier ou obstacle indépendant de la roue en rotation. Cet obstacle est disposé entre les flasques de la I o roue et présente radialement intérieurement du côté amont une surface par rapport à laquelle défilent les arêtes radiales internes des aubes de la roue. Une telle réalisation, connue dans l'état de la technique, est représentée par la figure 3 des dessins annexés à la présente. Dans l'exemple illustré par la figure 3, on note que cette surface s'étend entre un point situé sensiblement au milieu du quadrant 15 supérieur amont de la trajectoire des aubes de la roue et un point vers l'aval vers l'aplomb ou au delà de l'aplomb de l'axe de cette roue. [0016] Il est opportun à ce stade de rappeler que le demandeur avait déjà prévu, dans une réalisation de ce type, où ladite surface possède un profil généralement circulaire centré sur l'axe de la roue, d'aménager un petit décrochement qui 20 correspond à une légère augmentation (de deux ou trois centimètres environ) de la distance à l'axe de la paroi dudit obstacle fermant la face supérieure du canal d'écoulement, en un point correspondant au passage du quadrant supérieur amont au quadrant inférieur amont de ladite paroi supérieure comme représenté en 31-1 sur la figure 3. Ce "décrochement" est destiné à limiter les risques de frottement 25 entre l'arête radiale interne des aubes et la surface de l'obstacle au moment où cette arête passe d'une position au dessus de l'obstacle à une position située en dessous de celui-ci. En effet, la machine est montée dans un site naturel et il est important que des corps étrangers ou débris de matières diverses ne viennent 2936026 -8 - s'intercaler entre les aubes et la surface de l'obstacle au risque de s'y accumuler et de provoquer des bourrages, voire des blocages et des ruptures susceptibles d'interrompre l'exploitation. Lorsque la roue tourne il existe donc, en amont de ce décrochement 31-1, une fente entre l'arête radiale intérieure de chaque aube et 5 l'obstacle, qui permet à des corps étrangers d'être évacués au fur et à mesure de la rotation de la roue avant que la dite arête ne parvienne au point 31-1 et continue son parcours au ras de ladite paroi supérieure pendam tout son trajet jusqu'à et y compris dans la zone motrice du canal d'écoulement de l'eau dans la roue. [0017] On pourrait penser que cet écart entre les aubes et la paroi de l'obstacle to dans la zone d'admission devrait permettre à l'air qui est entraîné dans la zone d'admission par les filets fluides à l'entrée dans les intervalles entre les aubes, ou qui se mélange à cette eau au cours du remplissage de ces intervalles, de s'échapper par le haut dans les fentes laissées libres en léchant la paroi de l'obstacle. Cependant, sa position le long de la trajectoire des aubes est trop 15 éloignée vers l'amont du point où le remplissage optimal des espaces inter aubes est susceptible de s'achever pour avoir un quelconque effet potentiel. En outre, et c'est un élément inattendu mis en évidence par le demandeur, l'analyse des conditions de remplissage des intervalles inter aubes montre que, même dans une position davantage rapprochée de la partie inférieure de la roue, une telle fente 20 selon la figure 3 a tendance à s'obstruer par l'eau de remplissage en empêchant ainsi l'air qui se trouve piégé dans l'intervalle inter aubes de s'échapper comme si aucune fente n'était présente. [0018] C'est la raison pour laquelle selon l'invention le changement de profil de la paroi supérieure doit être suffisamment marqué par rapport au profil circulaire 25 de la trajectoire de l'arête interne des aubes pour offrir à l'air poussé par l'eau qui pénètre dans un intervalle inter aubes la faculté de fuir par l'ouverture encore présente entre ladite arête et empêcher que la dynamique de la veine d'eau ne provoque à l'intérieur de cet intervalle un phénomène de bourrage ou de bouchage - 9 - qui s'opposerait à la chasse de l'air. En outre le point de changement de profil à la surface de l'obstacle formant la paroi supérieure du canal est de préférence décalé vers l'aval aussi loin que possible, en respectant la condition qu'il doive exister à tout instant au moins une aube en situation de bouchon dans la zone motrice et, de préférence, pas plus de deux selon le premier aspect de l'invention évoqué précédemment. [0019] Si l'on se tourne maintenant vers la paroi inférieure du canal d'écoulement de l'eau, on prévoit, selon une disposition préférée, que l'ouverture du canal d'écoulement se rétrécisse également à l'endroit où la zone d'admission rejoint la Io zone motrice du canal d'écoulement par la diminution de la distance de la paroi inférieure à l'axe de la roue jusqu'à son raccordement avec ledit profil circulaire. Ce point marque ainsi en partie basse la fin d'un secteur élargi dans la zone d'admission de l'eau dans la roue pour améliorer la rapidité de remplissage des espaces inter aubes et atteindre un taux de remplissage optimum. 15 [0020] Cette dernière disposition s'accorde bien avec les précautions qu'il convient de prendre lorsque la machine est destinée à être installée dans un secteur nécessitant une protection spéciale de certaines espèces de la faune aquatique. Spécifiquement, on prévoit de réduire au minimum le temps de séjour de ces espèces dans la machine, même si l'on tient compte du fait que la vitesse de la roue 20 étant faible les risques de dommage par le contact avec les aubes sont peu élevés. On peut, à cet effet, prévoir que la face inférieure du canal d'écoulement présente, vers la fin de la zone d'admission, un changement de profil accentué, voire une discontinuité pour réaliser sa jonction avec le profil circulaire marquant le début de la zone motrice. Cette jonction peut être repoussée vers l'aval aussi loin que 25 convenable, dans le respect des conditions évoquées précédemment pour la longueur de la zone motrice. Jusqu'à ce point de jonction le dimensionnement de la paroi inférieure est choisi de telle manière que l'arête radiale externe des aubes reste à distance suffisante de la paroi inférieure du canal pour éviter d'entrer en 2936026 - i0 - contact avec les poissons tels que les anguilles qui ont tendance à rester au voisinage de la paroi de fond. Si on respecte en outre la condition prévue selon le premier aspect de l'invention, on parvient à limiter ainsi l'intervalle de temps où les espèces entraînées sont piégées dans la machine à un temps à peine supérieur à 5 la durée du parcours d'une aube entre l'entrée et la sortie de la zone motrice. [0021] Selon encore un autre aspect préférentiel pour la mise en oeuvre de l'invention, il est également important pour l'efficacité de la roue de faire en sorte que chaque espace inter aubes qui quitte la zone motrice puisse évacuer le liquide qu'il véhicule aussi rapidement que possible. En conséquence, au voisinage de to l'aplomb de l'axe de la roue vers la sortie de la zone motrice, la face inférieure du canal s'écarte franchement de l'axe de la roue pour ouvrir largement ledit canal dans la zone d'échappement vers le bas. [0022] Dans l'autre sens, selon une disposition complémentaire importante concernant la paroi supérieure à la sortie du canal d'écoulement, il est opportun de 15 permettre à l'air de pénétrer rapidement dans un espace inter aubes qui quitte la zone motrice pour l'aider à se vider sous l'effet de la pression atmosphérique. A cet effet, au passage de la zone motrice à la zone d'échappement, la paroi supérieure du canal d'écoulement marque un changement de profil caractérisé au moins par une diminution marquée de la distance à l'axe de ladite paroi supérieure. Ainsi 20 l'écart entre la trajectoire des arêtes internes des aubes et cette paroi s'agrandit rapidement au fur et à mesure de la rotation de la roue au delà du point de sortie et l'air extérieur balayé par la dernière aube sortie de la zone motrice est admis rapidement dans l'intervalle inter aubes en cours d'évacuation. On préfère en outre que l'azimut dudit décrochement ne soit que peu ou pas décalé vers l'aval par 25 rapport à l'azimut du point de sortie de la zone motrice dans la paroi inférieure du canal. De cette façon l'admission d'air peut intervenir dès que la partie radiale externe d'une aube qui quitte la zone motrice a passé le point de sortie de la paroi inférieure. [0023] Enfin, les essais du demandeur ont montré également qu'il était efficace d'adopter pour la paroi inférieure, au début de la zone d'échappement, une section formant un plan incliné vers le bas en direction du point où le canal d'écoulement rejoint le sol naturel du cours d'eau. Par ailleurs, il peut être opportun au début de la zone d'échappement de l'eau que la paroi inférieure et la paroi supérieure du canal d'écoulement s'écartent progressivement pour réaliser un effet de Venturi. [0024] Selon l'invention, une ou plusieurs des discontinuités évoquées précédemment dans le profil de la paroi inférieure ou de la paroi supérieure, au voisinage d'une des transitions entre la zone motrice et les deux autres zones du io canal d'écoulement, sont aménagées à la surface d'une tôle de carter liée à la machine qui constitue, au moins partiellement, l'une desdites parois inférieure ou supérieure. [0025] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre 15 d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0026] La figure 1 est une vue schématique en coupe par un plan perpendiculaire à l'axe de la roue d'une machine agencée selon l'invention. 20 [0027] La figure 2 est composée de trois figures élémentaires 2A, 2B et 2 C représentant très schématiquement trois positions relatives des aubes de la roue dans le canal d'écoulement du fluide capté par l'installation. [0028] La figure 3 représente une réalisation de roue à aubes appartenant à l'état de la technique. 25 - 12 - DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS EXEMPLES DE RÉALISATION [0029] Sur la figure 1, une machine hydraulique comportant une roue à aubes 10 est installée dans un couloir 15 limité de chaque côté par deux parois de béton verticales 12, dans un bief, non visible sur la figure, aménagé sur un cours d'eau naturel dont le fond est repéré par la référence 14 et la surface par la référence 16. La roue 10, du type à admission "par devant", est installée de manière à pouvoir turbiner l'écoulement dans le sens figuré par la flèche 13 entre l'amont 18 sur la gauche de la figure et l'aval 19 du côté droit de la représentation en tournant autour d'un axe horizontal 35. io [0030] La roue 10 comprend de deux flasques de tôle 21 en forme de couronne circulaire entre lesquels sont fixées une pluralité d'aubes 24 possédant, comme représenté, un profil légèrement incurvé dont la concavité est tournée du côté de l'arrivée d'eau lorsqu'elles se présentent vers l'amont 18 du couloir 15 en tournant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme figuré par le sens de la 15 flèche 25. Les intervalles entre les aubes sont ouverts non seulement du côté de leur arête ou bord radial externe 26 pour recevoir l'eau à turbiner mais également du côté de leur arête ou bordure radiale interne 27. [0031] Entre les flasques 21 est monté un bouclier 30 essentiellement indépendant de la roue 10. Il comprend un carter en tôle 31 possédant une surface cylindrique 20 radialement externe qui présente notamment un secteur 31-3, à profil circulaire convexe centré sur l'axe 35, au ras duquel défilent les arêtes radiales internes 27 des aubes 24 lorsque la roue 10 est entraînée en rotation par le courant d'eau. La surface cylindrique du carter 31 s'étend autour de l'axe 35 selon des portions de profil courbes ou droites suivant les secteurs entre une arête 70, du côté amont. 25 située vers le milieu du quadrant supérieur gauche de la trajectoire des bords internes 27 des aubes 24 et du côté aval jusqu'à une arête 71 au-delà l'aplomb de l'axe de rotation 35 de la roue 10. La section à profil circulaire convexe 31-3 relie une arête 72 du carter 31 positionnée ici à un azimut qui correspond sensiblement 2936026 - 13 - au milieu du quadrant inférieur amont de la roue à une arête 171 située un peu au-delà de l'aplomb, en regardant vers l'aval, de l'axe 35 de la roue 10. Du côté amont de la paroi du carter 31 les arêtes 70 et 72 sont reliées dans cet exemple par un court secteur d'arc 31-5, suivi par une première portion sensiblement rectiligne 31- 5 6, disposée suivant une première corde d'arc dans le prolongement du profil circulaire 31-3, et d'une deuxième portion sensiblement rectiligne 31-7 suivant une deuxième corde d'arc qui rejoint le profil circulaire 31-3 au point 72. Les deux portions rectilignes se rejoignent le long d'une arête commune 31-8. Du côté aval de la section à profil circulaire 31-3, la tôle 31 se termine par une portion 31-9 formant un pan coupé qui s'écarte du profil circulaire 31-3 au point 171 vers l'intérieur de la roue 10 vers l'arête 71. [0032] Le bouclier 30 n'est pas entraîné en rotation par la roue 10. Il constitue un obstacle radial interne par rapport aux aubes 24 qui participe à la formation d'une retenue 17 de l'eau en amont du couloir d'admission 15. Dans un mode de réalisation préféré ici décrit, la roue 10 est montée sur un arbre 75 rotatif dans deux paliers de roulement, non visibles sur la figure 1, installés à poste fixe dans les parois 12 du couloir 15. Chaque flasque 21 est raccordé à l'arbre 75 par un jeu de rayons tels que 37 (figure 1) fixés à l'arbre 75 qui traverse l'espace interne entre les deux flasques 21. A chacune de ses extrémités axiales le carter 31 du bouclier 30 est relié à un moyeu respectif non représenté par des joues 31-4, ou alternativement par des rayons. Dans l'exemple représenté à la figure 1, les joues 31-4 qui supportent la tôle de carter 31, précédemment décrite en détail, débordent radialement vers l'extérieur au-delà des première et deuxième portions rectilignes pour former une portion de paroi pleine 31-11 perpendiculaire à l'axe 35 qui se termine suivant une bordure en arc de cercle qui suit étroitement mais sans contact le bord circulaire interne des flasques 21. La paroi 31-11 empêche ainsi l'eau qui pourrait être admise au contact du carter 31 à chacune de ses extrémités axiales dans le secteur compris entre les arêtes 70 et 72 de s'échapper latéralement vers le couloir 15. 2936026 - 14 - [0033] Chaque moyeu est articulé sur l'arbre 75 et n'est relié à aucun autre élément fixe de l'installation. Le bouclier 30 est donc suspendu par ses moyeux à l'arbre 75 et peut pivoter autour de lui en cas de sollicitation. En pratique le bouclier 30 est lesté et la masse et la répartition du lest sont telles qu'il adopte en 5 l'absence de sollicitation extérieure une position d'équilibre telle que représentée à la figure 1 et déjà décrite ci-dessus, dont il ne varie que très peu en cours du fonctionnement de la roue. Il ne perturbe pas la stabilité de l'écoulement de l'eau entraînant la roue. [0034] Selon un mode de réalisation alternatif un obstacle est monté entre les to flasques 21. Il est fixé directement dans le couloir 15 par deux bouts d'arbre fixes non visibles au dessin qui traversent chacun le centre d'un des flasques 21 pour être scellés dans, ou solidarisés avec d'une autre manière, une des parois 12 qui délimitent le couloir 15. Les deux flasques 21 de la roue 10 sont articulés chacun par un moyeu sur un desdits bouts d'arbre fixe. Alternativement, les flasques sont 15 montés tournants grâce à des galets sur au moins un tambour solidaire dudit obstacle fixe. On note que ces dispositions ne sont pas sans inconvénient en ce qui concerne le couplage de la roue 10 à une transmission propre à entraîner un générateur d'énergie électrique, ou tout autre machine utilisatrice, avec le rapport de multiplication approprié. Il est en effet alors nécessaire de transmettre le 20 mouvement de rotation d'un des flasques à partir d'un couplage latéral. En pratique les couples à transmettre dans ces conditions, compte tenu du rapport de multiplication considérable à mettre en oeuvre, sont technologiquement impraticables sans la mise en oeuvre d'un engrenage de grand diamètre. Celui-ci peut être effectué par exemple à partir d'une couronne à denture droite solidaire de 25 l'un des flasques et qui entraîne la chaîne de transmission vers un dispositif multiplicateur pour faire tourner une génératrice à la vitesse requise pour la génération de la puissance électrique recherchée. Cette la solution est source de complexité et de difficultés pratiques non négligeables. C'est la raison pour laquelle il peut être intéressant d'adopter une option à bouclier pendulaire, grâce à - 15 - laquelle on capte la puissance mécanique de la roue hydraulique en laissant l'une des extrémités de l'arbre 75 de la roue traverser entièrement son palier de roulement pour recueillir l'énergie de rotation au bout die l'arbre sortant dudit palier à l'aide d'un dispositif de multiplication et de transmission approprié classique. [00351 La surface radiale externe du carter en tôle 31 du bouclier 30 constitue la paroi supérieure d'un canal d'écoulement de l'eau captée par la machine dans le bief où elle est installée, dont les parois latérales sont, vers l'amont, les murs de béton 12 puis, un peu en aval, les faces internes des flasques 21 à partir du point d'entrée de l'eau dans la roue, et dont la paroi inférieure est constituée par la to surface en arc de cylindre concave 76 d'un carter en tôle 77 fixé à la partie inférieure de ladite roue 10. Cette tôle 77 s'étend entre un point 78, qui fait face sensiblement au milieu du quadrant inférieur gauche de la trajectoire des arêtes radiales externes 26 des aubes 24, et une lèvre 79, juste après l'aplomb de l'axe 35, située à la transition entre la sortie d'une zone motrice 80 du canal d'écoulement du 15 fluide moteur dans la machine et une zone d'échappement 82 de l'eau en aval. Dans cette région, la partie terminale du carter inférieur 76 terminée par la lèvre 79 repose sur une poutre ou surélévation en béton 86 qui fait saille au-dessus d'une semelle en béton 85. Cette dernière forme un plan incliné 84 vers l'aval qui rattrape le sol naturel 14 du cours d'eau dans lequel est localisée l'installation. 20 [00361 Une poutrelle de bâti métallique 32 est fixée le long de la poutre ou surélévation en béton 86 pour supporter la partie centrale du carter inférieur 76. Une deuxième poutrelle de bâti 32-1 est fixée en amont de la poutre de béton 86, à une semelle de béton 88 qui recouvre le sol 14 jusque dans une zone où l'eau du cours d'eau forme une retenue 17, en raison de la présence sur son trajet naturel de 25 l'obstacle constitué par la paroi du carter 31 du bouclier 30. A cet endroit l'accumulation atteint une hauteur H supérieure à la hauteur h du niveau de l'eau en aval de la zone d'échappement 82 en aval de la machine. Il se constitue donc une 2936026 - 16 - réserve d'énergie potentielle qui peut être exploitée pour faire tourner la machine comme expliqué ci-après. [0037] Au niveau de l'arête supérieure 78 de la tôle de carter inférieure 77 est articulé un volet d'admission 90 de l'eau dans une zone d'admission 81 du canal 5 d'écoulement. Le volet 90 possède une lèvre supérieure arrondie 91 qui peut pivoter autour d'un axe horizontal à l'extrémité 78 pour régler le niveau inférieur de l'admission, par un mécanisme non représenté. On remarque que l'arête 78 est décalée radialement vers l'extérieur par rapport à la trajectoire des arêtes 26 des aubes 24. En progressant vers l'aval le long d'une portion 176 du carter 76, la to distance à l'axe de la paroi 76 diminue jusqu'en un point 178 à partir duquel elle ne varie plus et le profil de la paroi 76 reste circulaire jusqu'à la lèvre 79. Dans ce secteur qui correspond à la zone motrice 80, les arêtes externes 26 des aubes 24 défilent au ras de la paroi inférieure 76. Ainsi le profil de la tôle de carter inférieure 77 définit une sorte d'entonnoir dans la zone d'admission 81 en amont du 15 canal d'écoulement de l'eau dans la machine, avec une partie réglable limitée par le volet 90 suivie d'une partie 176 fixe, avant d'entrer dans la zone motrice 80 proprement dite de la machine. [00381 Tout le long de la zone motrice ou de turbinage 80 du canal d'écoulement entre les zones d'admission 81 et d'échappement 82, les arêtes radiales externes des 20 aubes 26 défilent au ras de la face concave 76 du carter 77. Le jeu laissé entre ces arêtes et cette face est réglé au minimum compatible avec la sécurité de fonctionnement sans heurt, de façon à minimiser les fuites de l'eau captée par les aubes au contact de cette paroi fixe. Il en est de même, par conception et construction, des affleurements des arêtes radiales internes 27 des aubes par 25 rapport à la surface supérieure du canal d'écoulement constituée par la tôle de carter supérieure 31. Il en va également de même des jeux de fonctionnement ménagés aux extrémités axiales du bouclier 30 entre la surface 31 et les flasques respectifs 21. - 17 - [0039] Si l'on observe, sur la figure 1, l'extrémité radiale extérieure 26 de l'aube 24-1 qui se trouve juste avant le point de sortie inférieur 79 de la zone motrice 80, on constate qu'elle correspond à une position de l'arête radiale interne 27 de cette même aube qui fait face à la surface supérieure du carter 31, en amont du point de sortie supérieur 171 de la zone motrice. L'aube 24-1 assure ainsi un bouchage quasi étanche du canal d'écoulement. [0040] En se tournant maintenant vers la figure 2 qui reprend, très schématiquement et sans respect d'échelle, le profil de la zone motrice 80 avec trois étapes de l'avancement de trois aubes à proximité de, puis dans cette zone, on i o retrouve dans la figure 2A l'aube 24-1 en position de bouchage dans le canal avant d'atteindre le point de sortie défini par les arêtes 171 et 79. L'aube suivante 24-2 est ici encore dans la zone d'admission 81. La figure 2A permet de constater que dans ces conditions le courant d'eau admis au dessus du volet 90 a rempli suffisamment l'intervalle entre les aubes 24-1 et 24-2 dans le canal pour qu'un bouchon 15 hydraulique soit formé contre l'aube 24-1 (voir flèches d'entrée d'eau EE), tandis que l'air s'échappe (suivant la flèche de sortie d'air SA) par l'intervalle entre la paroi de carter 31-7 et le bord radial interne 27 de l'aube 24-2. Il subit en conséquence la pression hydrostatique qui règne à l'entrée de la zone d'admission et dans la zone motrice du fait de la hauteur de liquide ayant déjà rempli cet 20 espace. Cette pression exerce une force contre l'aube 24-1 qui contribue au couple d'entraînement de la roue 10. [0041] Si l'on se penche maintenant sur la figure 2B où l'aube 24-1 vient d'atteindre une position juste avant la sortie de la zone motrice vers la zone d'échappement 82, on constate que l'aube immédiatement suivante 24-2 a déjà fini 25 de pénétrer dans la zone motrice 80 après avoir franchi l'arête (178) de la paroi inférieure et l'arête de rétrécissement 72 dans la paroi supérieure qui marque le début du secteur circulaire 31-3 et la fermeture de la sortie d'air (flèche SA de la figure 2A). Ainsi, à ce point, deux aubes 24 sont chacune en position de bouchon. - 18 - L'observation de la figure 2C montre qu'au-delà d'une rotation supplémentaire de quelques degrés seule reste encore dans cette position l'aube 24-2, après que l'arête inférieure 26 de l'aube 24-1 a franchi l'arête 79 et que le bouchon correspondant a cessé d'être hermétique. L'aube 24-1 a rejoint complètement la zone d'échappement 82 et l'intervalle entre les aubes 24-1 et 24-2 se vide par le bas (comme représenté par la flèche SE), tandis que l'air est à nouveau admis à la partie supérieure de cet intervalle (suivant la flèche EA) au delà de l'arête 171. Dans cette nouvelle situation la charge de la colonne d'eau à l'entrée de la zone motrice a été transférée de l'aube 24-1 à l'aube 24-2 et son énergie potentielle continue de contribuer à la Io fourniture du couple moteur qui entraîne la roue 10, sans discontinuité. [00421 En revenant maintenant à la figure 1, on observe que dans la zone d'admission 81, les filets d'eau captés par le volet d'admission 90 remplissent "par devant" l'entrée de la roue 10 et que dans la situation représentée ils ont pratiquement achevé de remplir l'espace séparant l'aube 24-2 de l'aube supérieure 15 24-3 qui la suit immédiatement dans le sens de rotation, tandis que l'intervalle au dessus de l'aube 24-3 est en train de se remplir. A cet endroit l'eau admise est agitée de tourbillons et inclut de l'air qui s'évacue entre les arêtes radiales internes des aubes et la paroi du carter 31, au fur et à mesure du remplissage progressif des espaces inter aubes qui se déplacent vers le bas. Chaque intervalle récupère une 20 charge d'eau jusqu'à atteindre une position dans le canal d'amission où se reforme une colonne d'eau sensiblement continue dans laquelle continue de se déplacer une aube telle que 24-3 et dont la charge hydrostatique s'applique à cette dernière aube dès qu'elle est parvenue en situation de bouchon hydraulique à l'entrée de la zone motrice 80. La totalité de la charge hydrostatique développée depuis l'admission 25 s'exerce donc sur la face amont de la dernière aube (dans l'ordre chronologique) qui parvient en situation de bouchon. Elle cesse de s'exercer au premier ordre sur l'aube qui l'a précédée et dont la face aval est déjà en communication avec la pression de la zone d'échappement. - 19 - [0043] Selon un aspect important pour la mise en oeuvre de l'invention avec un bon rendement, il est important que dans la zone d'admission les espaces inter aubes se remplissent d'eau le plus vite et le plus complètement possible. Il faut, en conséquence, que l'air qui remplit initialement chaque intervalle inter aube, ou qui se trouve entraîné de façon quasi inévitable par la rupture des filets fluides à l'entrée dans la roue au dessus d'une aube, puisse être évacué avant que l'intervalle entre cette aube et l'aube qui la suit immédiatement ne quitte la zone d'admission pour être enfermé dans la zone motrice 80. [0044] A cet effet, la paroi de carter 31 du bouclier 30 de l'invention comporte un to secteur 31-7 dont la distance à l'axe de la roue décroît rapidement par rapport au rayon du secteur cylindrique 31- 3 de cette paroi au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'arête 72 vers l'amont, dans le sens des aiguilles d'une montre, le long de la face supérieure du canal d'écoulement dans la zone motrice 80. Ainsi il existe un changement de profil ou un décrochement dans cette paroi 31 à la transition entre 15 la zone d'admission et la zone motrice. Autrement dit, pendant tout le trajet de l'arête radiale interne 27 d'une aube 24 dans la zone d'admission, il existe un intervalle, entre ladite arête et la surface stationnaire 31 du bouclier 30, suffisant pour permettre à l'air entraîné de s'échapper librement ou même d'être chassé vers le haut par l'eau de remplissage et le mouvement relatif des arêtes 27, avant de 20 risquer d'être emprisonné au moment où ladite aube franchit le point 72 où le canal d'écoulement se rétrécit. [0045] Dans l'exemple ici décrit, le secteur 31-7 de la paroi 31 est sensiblement rectiligne et tend à former avec la paroi virtuelle définie par le trajectoire de l'arête interne 27 de chaque aube un entonnoir ouvert vers le haut qui se resserre jusqu' à 25 l'arête 72. Il est prolongé vers l'amont par le deuxième secteur 31- 6 également sensiblement rectiligne dans cet exemple, qui rejoint la section arquée 31-5 à l'extrémité supérieure du bouclier 30. On peut également prévoir de prolonger cette section arquée vers l'aval au delà la jonction avec la paroi 31-6 de façon à créer -20 - une sorte de bavette 31-2 qui peut limiter les éclaboussures d'eau vers le haut. On remarque que la surface formée par les secteurs 31-6 et 31-7, qui représente une partie importante de l'obstacle placé sur le cours d'eau dans lequel est installée la machine, tend à suivre à distance la forme générale de la trajectoire des arêtes internes 27 des aubes 24. [0046] La position de l'arête 178 définissant le départ du profil circulaire de la paroi inférieure 76 du canal d'écoulement dans la zone motrice 80 est intéressante également. Elle est prévue à une altitude suffisamment basse pour favoriser le remplissage complet de chaque espace inter aube dans la zone d'admission 81 lo avant que l'aube qui limite cet espace en amont ne parvienne dans la zone motrice 80. On note que cette altitude reste cependant supérieure à celle du point de sortie 79 de la paroi inférieure 76 dans la zone d'échappement. Le volet 90 permet de contrôler le niveau de l'arrivée de l'eau du cours d'eau dans la zone d'admission avant son entrée dans l'ouverture définie par le segment fixe 176 de la tôle de 15 carter 76 qui se rétrécit en forme d'entonnoir vers l'arête 178 à l'entrée de la zone motrice 80. [0047] Du côté aval de la zone motrice 80, il est opportun que le point, ou l'arête 79 marquant la sortie basse du canal d'écoulement dans la tôle de carter inférieur 77 soit localisé sensiblement à l'aplomb de l'axe vertical 35 de la roue, pour 20 bénéficier en totalité de l'énergie potentielle correspondant à la hauteur de la retenue d'eau en amont de la roue 10, et que ladite tôle ne se prolonge pas, ou guère, au-delà de cet axe. De fait, on cherche à faciliter l'ouverture du canal pour décharger l'espace inter aubes dès que la totalité de l'énergie potentielle fournie par la colonne d'eau sur chaque aube a été consommée. A cet égard, il est opportun 25 également à ce moment de permettre à l'air d'être réadmis, aussitôt ou très rapidement, à la partie supérieure de l'espace inter aubes au passage dans la zone d'échappement. A cet effet, l'arête 171 à l'aval de la tôle 31 du bouclier 30 peut avantageusement être située sensiblement au point atteint par l'arête radiale interne -21 - 27 de l'aube au moment où son arête radiale externe 26 rejoint l'arête 79 de la tôle inférieure 77. [0048] Sur la figure 1 on voit qu'en aval de l'arête 171 la tôle de carter se prolonge par le segment 31-9 dont la distance à l'axe 35 décroît radicalement jusqu' à son extrémité aval 71. Dans cette configuration, une aube 24, qui atteint la sortie de la zone motrice 80 pour entrer dans la zone d'échappement 82, voit son arête externe 26 passer le point 79 à la base du couloir d'écoulement et, presque simultanément, son arête radiale interne 27 franchir le point ou arête 171 de la paroi 31. A partir de ce point, l'air en aval de la roue est admis à pénétrer sans entrave, grâce au profil i o "évasé" de l'entrée d'air ménagée entre la paroi 31-9 et la trajectoire des arêtes internes 26 des aubes 24, pour faciliter l'évacuation de l'eau remplissant l'intervalle inter aube concerné. [0049] On vérifie donc qu'il existe des incitations techniques à limiter la longueur de la zone motrice, compte tenu des contraintes exposées concernant l'admission et 15 l'échappement de l'eau dans la roue, pour optimiser son rendement. Une condition préférentielle à respecter selon l'invention vis-à-vis de l'agencement du canal d'écoulement de l'eau dans la roue, de l'espace inter aubes sélectionné (et donc du nombre d'aubes) ainsi que de la forme et l'inclinaison de ces aubes est qu'à aucun moment de la rotation de la roue, il ne doive exister plus de deux aubes formant un 20 bouchon hydraulique dans le canal d'écoulement de l'eau. De préférence, les conditions ci-dessus sont choisies de telle façon qu'à tout moment, il n'existe qu'une seule aube en situation de bouchon, à l'exception du moment où une aube limitant un espace inter aube vers l'aval du canal atteint la sortie de la zone motrice du canal découlement, pour bénéficier au maximum de l'énergie potentielle 25 emmagasinée pour chaque aube. [0050] On a vu également que selon un autre aspect de l'invention, la transition entre la zone d'admission et la zone motrice du canal d'écoulement de l'eau dans la roue est caractérisée par un changement de profil marqué de la paroi supérieure -22 - de ce canal, en fonction duquel, avant de devenir sensiblement constante à l'entrée de la zone motrice, la distance à l'axe de la roue décroît sensiblement dès qu'on s'éloigne de ladite entrée dans le sens inverse de la rotation de la roue. Elle adopte ainsi vers l'amont, par rapport à la trajectoire des arêtes radiales internes des aubes, un profil ouvert ou évasé qui se rétrécit franchement pour se fermer en arrivant à l'entrée dans la zone motrice. Cette ouverture du profil est suffisamment marquée pour permettre à l'air qui finit d'occuper un intervalle inter aubes, en fin de remplissage, d'être chassé vers le haut au fur et à mesure que se ferme l'espace qui sépare l'arête radiale interne de l'aube amont de cet intervalle et la paroi de to l'obstacle ou bouclier. [00511 Les essais effectués par le demandeur sur les conditions de fonctionnement de la roue ont montré en effet des cas où le rendement de la roue s'écartait des valeurs élevées prévues. Il s'est avéré que cette lacune était due à un vidage imparfait de l'air initialement présent entre les aubes de chaque intervalle dans la 15 zone d'admission. Les études ont alors montré de façon surprenante que même en présence de fentes, du côté amont, entre les aubes et l'obstacle, l'eau de remplissage des intervalles entre les aubes consécutives avait tendance à former des films ou bouchons liquides qui obstruent ces fentes en empêchant l'air de s'échapper comme on aurait pu le penser. 20 [00521 De ce fait, il s'est avéré nécessaire de prévoir un véritable système de chasse d'air dans lequel l'eau admise entre deux aubes est apte à évacuer en un temps très court la totalité ou quasi-totalité du volume d'air occupant initialement cet intervalle. C'est ce qui est réalisé par la rupture de profil décrite ci-dessus, grâce à laquelle une ouverture suffisamment évasée ou en forme d'entonnoir est 25 ménagée entre la trajectoire des arêtes internes des aubes et la paroi de l'obstacle pour faciliter la chasse vers le haut de l'air initialement occupant l'intervalle. A cette condition, les projections internes de l'eau de remplissage de chaque espace inter aubes ne parviennent pas à s'accumuler de manière préjudiciable à 2936026 - 23 - l'évacuation de l'air. En outre, du fait du resserrement rapide de sa trajectoire par rapport à l'obstacle, vers le point d'entrée dans la zone motrice, on peut penser que l'arête radiale interne de chaque aube agisse comme un batteur en projetant les particules d'eau et d'air vers l'obstacle, favorisant ainsi leur séparation et la chasse 5 de l'air restant vers le long de la paroi supérieure de l'obstacle. [0053] On a ainsi réalisé un dispositif permettant d'optimiser le rendement hydraulique de la roue. On note que les dimensions relatives des différentes zones du canal d'écoulement et donc des pièces de la machine qui le constituent, en fonction du nombre d'aubes adopté pour la roue, découle naturellement des to conditions qui viennent d'être décrites en détail. Ainsi par exemple, on comprend que l'arc de cercle séparant l'entrée et la sortie de la zone motrice dans la paroi 76 de la tôle de carter inférieure 77 puisse être au moins un peu plus long que la longueur d'arc entre les arêtes radiales externes 26 de deux aubes voisines; de la même façon cet arc de cercle est au moins un peu plus long dans la face 31 du 15 bouclier 30 que l'arc qui sépare les arêtes radiales internes de deux aubes voisines autour de la roue. [0054] L'invention n'est bien entendu pas limitée aux exemples décrits et représentés. Ainsi par exemple elle peut également être mise en oeuvre dans le cas d'un cours d'eau qui au lieu d'offrir une surface libre à l'admission dans la roue 20 permet de capter une hauteur de chute supérieure à la hauteur de la roue par une conduite jusqu'à la zone d'admission de la roue. La conduite se termine par une ouverture ou buse de sortie orientée pour envoyer l'eau par devant dans les intervalles limités par les aubes de la roue et le bouclier suspendu. D'autres modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir de son cadre défini 25 par les revendications annexées.