Turbines crossflow (Banki)

[Max_B]

Si les directrices sont justement là pour que l'eau attaque les aubes sous l'angle optimum. Voici une vue en coupe. Et justement, sur cette vue, on voit le haut et le bas qui sont des pièces courbes. Donc pas possible à faire en découpe laser. L'atelier qui a réalisé les éléments utilise un appareil qui ressemble à une scie à fil, mais ce fil taille dans la masse en électro-érosion.

Capture d’écran 2023-07-19 à 22.07.17.png

[tibagg]

Bonjour,

Beau design des pales directrices, Je voudrais savoir si en ne gardant que les 03 ouvertures de dessus sur les 05 présentes on aura pas un meilleur rendement.

Bon début de journée,

[dB-)]

Bonjour,

super, très beau projet !

Le principe de la vanne secteur a déjà été utilisé sur les anciennes turbines Francis à cloche, l'inconvénient est que son épaisseur crée une fuite entre les directrices et la roue.

Comme l'indique ericnoharet, il faut que l'eau "attaque" toujours la roue avec un angle d'entrée correct pour éviter tout choc hydraulique, ce qui impose de courber les directrices : l'angle de chaque directrice n'a pas l'air correct sur la vue CAO, mais semble bon sur la photo du distributeur

2023-07-20-09h28m16 d.png

La roue a l'air bien costaud, sauf au niveau de la transmission du couple : il faudrait un clavetage (mais qui affaiblit l'arbre) ou autre système, et non juste un serrage par une vis radiale.

La directrice courbe aurait pu être réalisée à moindre frais en cintrant par plis successifs et légers une plaque d'inox, à l'aide d'une presse hydraulique.

Enfin félicitations pour l'utilisation de FreeCad ! Très bon logiciel de CAO, gratuit et "Open Source", que j'emploie depuis une vingtaine d'années, mais qui m'a fait consommer des dizaines de litres de café tant il était crispant à ses débuts !

Bonne journée

dB-)

Edit : autant pour moi, j'ai mal interprété !...

Je croyais que la vanne secteur était autour de la roue, comme sur mon croquis, ce qui n'est pas du tout le cas !!

Déjà fatigué à 10h du matin, la journée sera longue ..

[Max_B]

Quelques précisions :

• La photo du rotor est trompeuse (en cours d'assemblage). La transmission du couple se fait par des vis pointeau (et non de serrage simple) qui affaiblissent très peu l'arbre et transmettent plus de couple. Il y en a 12 en tout.
• Les directrices ont toutes l'angle nominal d'attaque avec leurs aubes de 17°.
• Je ne suis pas fan du principe de vanne radiale autour du rotor. Pour la raison indiquée et aussi pour le système d'articulation et de commande.
• La vanne "boisseau" de mon projet a le même avantage de ne pas subir de couple qui aurait tendance à l'ouvrir ou la fermer. La pression la plaque sur sa portée et cette force de frottement est la seule à contrer pour changer la position de la vanne.

En ce qui concerne la question de "tibagg" sur le nombre d'aubes attaquées par le flux, je n'ai pas la réponse. J'ai compilé des données reprises sur pas mal de documents (trouvés ici pour la plupart) et d'observation de produits existant. L'angle d'attaque sur le rotor est communément entre 60° (mon choix) et 100°, beaucoup plus que les 12-15° de ma vieille Ossberger. Il est possible en effet qu'un angle plus réduit soit plus optimisé, mais alors pourquoi tant de conceptions utilisent un angle large. Cela réduit la largeur de rotor, c'est un point, mais en terme de rendement pur, je n'ai pas les données. Mes premiers tests semblent montrer que oui la puissance généré par la première aube (basse seule) est moindre et augmente avec les suivantes. Les plus puissantes semblent les 3 et 4 en partant du bas. Mais il est difficile d'être formel car de nombreux paramètres sont en jeu. Il faudrait construire des modèles d'injecteur différents pour faire des tests sérieux. Ce n'est pas à la portée d'un amateur.

[Max_B]

Bonjour à tous, joyeux noël et bonne année…
Pas trop pour moi car j'ai passé la journée du 24 à démonter ma turbine inox dont j'ai posté les images et la CAO l'an dernier.
Cette turbine fonctionne depuis un peu plus d'un an, mais pour la seconde fois je dois la réparer car des aubes ont été cassées. L'an dernier en constatant les dégâts, j'ai pensé que l'un des guide flux était mal soudé et s'est détaché et avait fracassé les aubes en passant dans le rotor. J'ai donc supprimé les guides flux, en supposant perdre un peu en rendement et remplacé les aubes cassées. Ces guides avait l'inconvénient de retenir du hachis de feuille passant les grilles et demandaient un "nettoyage" quotidien par fermeture de la vanne qui coupait le hachis. Apparemment, je n'ai pas trop perdu en rendement.

Mais un bruit anormal m'a alerté il y a 2 jours, après une légère augmentation de débit/puissance, et le démontage montre 3 aubes cassées sur un des demi-rotor et 2 sur l'autre. Voici des photos.

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L'hypothèse de cailloux passant dans les aubes n'est pas bien envisageable car j'ai plusieurs grille en amont et il ne devrait pouvoir passer que de petits grains sans capacité de casser les pales en inox.
J'en suis à supputer un problème de bris par résonance vibratoire (le principe du verre en cristal qui se brise en résonnant avec un son sur sa fréquence propre). Cela semble un peu extrême, mais je suis à court d'idées pour justifier ces casses. Ce qui me guide vers cette hypothèse est que la turbine fait un bruit plus fort que l'ancienne Ossberger qu'elle remplace, un peu comme un son de turbine aéronautique.
On voit sur la photo des aubes cassées (récupérée en aval dans l'évacuation vers le torrent) que les brisures sont nettes, pas comme du métal arraché mais vraiment une cassure.

Je vais essayer d'ajouter au milieu de chaque aube quelque chose pour briser la résonance, mais ce n'est pas une modification évidente.

Je fais appel à l'expérience de tous ici pour avoir des avis sur la possibilité d'une cassure par résonance.

[dB-)]

Bonjour,

si cela peut vous rassurer (?) j'ai vu sur plusieurs sites des crossflows pourtant réputées qui connaissaient aussi des problèmes récurrents de rotor ! Donc un an de fonctionnement pour une construction amateur, c'est déjà un très bon début !

Quelques remarques en vrac :

- les pales semblent un poil trop fines (?)
- le tube inox utilisé pour les fabriquer semble trop dur, il casse comme du verre, il faudrait essayer un matériau plus "mou" et "souple"
- le rotor est abondamment soudé, ce qui crée de fortes concentrations de contraintes, peut-être faudrait-il préchauffer les pièces avant soudure, et libérer les contraintes après soudure en le plaçant 3 ou 4 heures à 500-600 °C, avec ensuite un refroidissement lent (four improvisé en briques réfractaires, chalumeau butane étancheur, thermomètre)
- si possible, essayez de faire varier légèrement la vitesse de part et d'autre de celle nominale, il y a peut-être une vitesse qui permet un fonctionnement moins bruyant (donc moins de vibrations, moins de fatigue)
- autre hypothèse, un objet est venu se coincer entre la fin du distributeur et le rotor ...

2024-12-25_111309.png

PS : je crois que vous utilisez FreeCad, j'avais installé il y a quelques jours la dernière version 1.0.0 .. Je suis vite revenu à la 0.21.2 ! Trop de changements, j'essaierai à nouveau si j'ai du temps à perdre ..

Bonne journée !

dB-)

[Max_B]

Pour Freecad, je n'avais pas vu la sortie de la v1. Je testerai.

Pour ma Banki perso, changer les aubes couterait trop cher. Je vais donc trouver un moyen pour amortir les flexions/vibrations des aubes.
Je ferai aussi le passage au four car oui, depuis le début j'ai un doute sur ce point, en essayant de trouver un four autour de moi.

En attendant je suis en train de remettre en place ma vielle Ossberger que j'ai gardé en sécurité. On est au groupe depuis 2 jours, avec moins de chauffage, c'est pas le moment idéal.

Comme ça j'aurai le temps de bien faire l'évolution nécessaire sur mon rotor.

[tibagg]

Bonjour Max_B,

Aux vues des photos, je pense que le matériau des aubes était rigide (solide mais pas assez élastique, comme des céramiques), c'est pour cette raison qu'on a l'impression qu'elles se sont casser sans se déformer au préalable, il faudrait penser à l'utilisation des matériaux plus souples ou ductiles comme l'a mentionné le grand dB-). Il faudrait aussi voir si l'épaisseur des aubes est suffisante pour supporter la pression au niveau des pales, mais je pense que c'est le cas vu que toutes les aubes ne se sont pas cassées (sauf si elles ont des épaisseurs différentes).

Cordialement,

Bonnes fêtes de fin d'année.

[ericnoharet]

Bonjour,

Très clairement, vos aubes sont trop fines.
Du coup la fréquence de vibration est haute et surement très proche ou égale au point critique.

Comment sont faites vos aubes ?

Les stries sur l'extrados ressemblent fortement à de la cavitation.
Et cela peut être expliqué par deux phénomènes, ou un mauvais angle d'admission, ou des vibrations.
Du coup cela rejoint l'idée des aubes trop fine et surement une matière trop rigide (cassante).

Bonne fêtes
Eric

[Max_B]

Les aubes sont usinées sur leur extrados à partir de section de tube inox de Ø80. Les stries sont les traces de fraise.
Je vais ajouter des entretoise en milieu des aubes. Cela aura le double effet de les renforcer en les faisant travailler solidairement et d'augmenter significativement la fréquence de résonance.