Turbines Francis

[eric s]

@ DB-)

c'est vrai, je n'avais pas encore parlé de cela, qui est quand même un aspect très important pour le bon fonctionnement de la turbine.
j'ajouterai cela au forum la semaine prochaine, et pour ceux qui sont intéressés je mettrai des photos de l'intérieur et l'extérieur du moulin même en plus.

@ nicKO

j'ai découvert ton superbe moulin sur le forum; pas encore lu tout, mais j'espère que ton boulot avance aussi!

[tutlegrand]

Merci d'avoir pris le temps de partager cette expérience.

[MHEC]

Bravo eric s ,

Merci de vos commentaires, grâce à vous, j’ai revécue les joies et les angoisses de ma vieille "Francis" de1918 qui, malheureusement, n’est plus qu’un vieux souvenir..

Si vous le souhaiter, je donne ma génératrice de 33 kW (http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f=3&t=472 ) qui pourrait fonctionner en hiver sur votre turbine de 30 cv à priori, le débit de la Laignes serait suffisant ( source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Laignes_(rivi%C3%A8re) ) de plus, nous sommes voisin (saviez-vous que le débit de la Laignes passe dans ma turbine ! ) ce qui est un plus pour le transport de ce matériel.

Bonne journée.

PV

[eric s]

quelques photos du moulin:

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[SG.Hydro]

Très belle battisse, bravo pour l'achat et la rénovation.

[eric s]

(entre parenthèses: l’atelier en parpaings qui a été construit en 1920-30 devant le moulin sera enlevé dès l’achèvement des travaux, pour revenir à l’original de 1852 ; mais entre temps c’est quand même facile pour avoir un peu plus de place pour mettre tout le matériel…).

Les paliers, une autre histoire :

Il y en a deux sortes : axial (nl. : taatslager ; eng. : foot bearing) et radial.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Palier_(m%C3%A9canique)

(si le lien ne marche pas : Google : palier radial/ palier axial wiki)

le palier axial :

pour la plus grande turbine, se trouve au-dessus :

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pour la petite, en dessous, donc pas visible (seulement si on enlèverait la turbine complètement) (mais j’ai l’impression - et j’espère - qu’elle marche comme il faut) :

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les paliers de fonction radiale :

pour la plus grande turbine :

dans la turbine (en bois sans doute ; tout était parti ; on en a fait des autres en bois avec une densité de 1.20 (sais pas lequel ; pas du gaiac, c’est trop brun, pas verdâtre) ; trempés pendant quelques semaines dans de l’huile avant la pose:

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et en dessous de la grande poulie (en bronze):

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pour la petite :

au dessus, sur l’axe (en bronze):

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au niveau du sol (en bois):

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dans la turbine (en bronze) :

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Il me semble que partout dans les paliers on avait mis des fibres de lin (je crois que c’est cela), mélangé avec de la graisse. C’est ce qu’on va refaire aussi.

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Mais je me suis demandé entre temps si je n’aurais pas mieux fait d’utiliser des calles en téflon pour la grande, au lieu que du bois ? On verra comment ça s’use en tournant.
Et en plus avec ça : il ne faut pas tenir compte du gonflement du bois dans l’eau.
On m’a dit (frère, ingénieur) d’utiliser un jeu de 0,2-0,5 mm sur l’axe pour les calles.

J’espère que tout ceci vous sera utile,

Eric

[PERRET]

Bonjour,

Utiliser pour votre palier à cages des cales en téflon est une très bonne solution.
Néanmoins il est nécessaire pour cela que l'état de l'arbre soit parfait et, pour le bien, chromé dur.
Probablement pas réalisable dans votre cas.
Outre le coût du téflon qui risque de s'user rapidement si l'état de l'arbre n'est pas bon, il me semble, dans votre cas, préférable continuer d'utiliser un bois dur - gaïac - azobé - ou à la rigueur chêne. Facile à remplacer.
Prévoir éventuellement un graissage centralisé par une pompe à graisse (Bijur ; Balmo ; etc...). Trouver d'occasion, n'est pas facile.
Et mes compliments pour le travail réalisé.

[rodo]

Bonjour ,

Je rénove une petite turbine Françis horizontale en chambre d’eau de 25kW.
Les 2 paliers régulés et l’arbre sont HS. Il est donc décidé de les remplacer par des roulements.

Mais pour voir quel type de roulement installer, il faudrait connaître la poussée axiale.

Ceci afin de savoir :
-si une butée à bille est indispensable ou si un roulement acceptant des charges axiales et radiales peut suffire.
-si l’arbre peut être lisse en immobilisant un roulement à alésage conique avec un manchon de serrage ou si un épaulement et nécessaire.

Je joints des photos du montage d’origine, ou la poussée axiale était supportée par une buté à bille à simple effet en appuis sur une bague directement visée sur l’arbre.

Arbre&Paliers.jpg

PalierCotéExtremeAvecButée.jpg

PalierCotéRoueAvecCoussinets.jpg

Merci pour vos idées sur la question, et n'hésitez pas à critiquer mes choix!!!

Caractéristiques :
Turbine : Camille Dumont de 1943 réf : FHOS 415-130 (soit 415l/s et 130tr/min sous 1m). Ici installée sous 4m de chute soit 830l/s et 260tr/min.
Roue : les pales de la roue ont un diamètre de 61cm à l’extrémité et 45cm au départ.
Arbre : 75mm de diamètre.

Roue.jpg

Remarque : l’entrainement se fera par courroie crantée, la poulie plate de 300kg ne sera pas remontée, et donc les paliers lisses ne serraient plus appropriés car la charge sur les paliers ne sera plus dirigé exclusivement vers le bas (à cause du poids de la poulie) mais vers le haut (la traction de la courroie vers le haut devient prépondérante sur le poids). Les paliers lisses étant alimentés en huile par une bague tournante qui remonte l’huile sur le dessus, le film d’huile ne peut pas se faire au dessus mais seulement en bas. De plus la réfection des paliers couterait 1200euros les 2.

ChargesRadiales.jpg

[Ticapix]

Bonsoir,

Sur une installation verticale on prend "grosso modo" les ratio suivants

Surface de la roue en m2 x hauteur de chute en m => poussée axiale en tonnes
on prend un coeff de 1 pour une Kaplan et un coef variable de 0.3 à 0.6 pour les turbines Francis ( 0.3 pour les faibles Ns et 0.6 pour les ns les plus élevés (> à 350 )

Ne pas oublier de rajouter le poids de l'ensemble tournant.

ce n'est pas un calcul très précis , mais c'est celui qui est appliqué par exemple quand on ne connait plus les données d'origine pour dimensionner par ex une butée de multiplicateur.

Sinon on peut suivre les calculs cf doc ci-dessous.(uniquement pour Kaplan)

[dB-)]

Bonjour,

le calcul précis de la poussée axiale est "dodu", il dépend de la géométrie de la roue, de la hauteur de chute, du débit, des turbulences, etc ...

Comme l'indique Ticapix, je pense qu'on peut simplement se baser, en première approximation, sur la surface de la roue et la hauteur d'aspiration (c'est à dire entre l'axe de la roue et le niveau aval), cela même avec une roue à axe horizontal. On a alors juste le poids de la roue en moins.

Comme l'indiquait aussi M. Perret dans un autre message, selon le profil de roue et la phase de fonctionnement (rupture de charge, fermeture brusque des directrices, ou autre), la poussée axiale peut parfois s'inverser l'espace d'un instant, d'où la pose de butées à billes à double effet.

Exemple de butée :

010.JPG

Copyrights Gilles21 !

Faites aussi une recherche sur le forum avec le mot butée

Sur certaine turbines Francis à axe horizontal, la roue est pleine, et il existe sur le plafond de la turbine une conduite avec vanne papillon, qui débouche sur un petit aspirateur plongé dans l'évacuation : ce système permet, grâce aux fuites d'eau entre la roue et le stator, de générer une dépression sur l'arrière de la roue, qui va compenser celle sur l'avant : cela annule ou minimise la poussée axiale.

Equilibrage.JPG

C'est le cas sur ma turbine, ou la turbine ci-dessus vue en Alsace (anecdote : sur cette turbine d'une usine qui était à vendre, des indélicats connaisseurs ont volé roue, arbre, directrices, et axes de directrices, soit quelques tonnes à se trimballer quand même ...)

Une autre astuce pour minimiser les efforts axiaux était de pratiquer dans la roue plusieurs trous qui permettaient un équilibrage des pressions des 2 cotés de la roue, ou d'utiliser des roues symétriques, ou 2 roues, etc ...

160720103409.JPG

Pour le montage des paliers, vous pouvez utiliser des roulements pour charges radiales, libres axialement, plus une butée à bille pour le coté axial, ou encore des roulements à billes à contact oblique. On m'a dit que les roulements à rouleaux ou tonnelets supportent mal les charges variables, ou qui s'annulent par moments : ils auraient besoin d'être contraints en permanence pour durer, je ne sais pas pour quelle raison. Mais ici pas de problème avec le poids de la roue ou la tension de la courroie.

Les roulements rotulés (avec bague extérieure de forme sphérique) sont plus chers, mais ils permettent de supprimer les contraintes liées à un mauvais alignement. Votre arbre de turbine étant assez long et fin, donc flexible, ce serait peut être pas mal de l'envisager.

Maintenant, vos paliers actuels sont peut être récupérables, moyennant un sérieux nettoyage et une révision chez un mécanicien local ? En fonctionnement, le film est présent aussi bien en haut qu'en bas du palier, la direction de la charge radiale n'est je pense pas très critique. Pour le devis chez un mécanicien, il faut d'abord démonter et nettoyer les pièces avant de les montrer au spécialiste, qui est toujours plus ou moins grognon d'avoir à faire du nettoyage ! Le prix de la révision va peut être baisser !

Pour le montage des bagues, roulements, flasques d'accouplement, je trouve personnellement que les manchons de serrage sont bien pratiques ! Il en existe plusieurs sortes, "auto centreurs" ou non, prévus pour clavette ou sans, etc ... Bien vérifier l'état de surface demandé et le couple transmis.

Enfin, je ne vois pas du tout l'intérêt d'une courroie crantée pour ce type d'application : il n'y a besoin d'aucun synchronisme dans la transmission, cette solution sera probablement très coûteuse (surtout au niveau des poulies), et je ne l'ai encore jamais vue utilisée sur une turbine.

Cordialement

dB-)