Forum de la petite hydroélectricité

J'interviens sue ce sujet car mon sujet "Turbine Francis difficulté de manœuvre du cercle de vannage" que j'avais créé il y a quelques jours a disparu et en recherchant j'ai retrouvé les 9 messages qui le constituait mélangés avec ce sujet. J'ai des informations nouvelles à mettre sur mon sujet mais j'avoue que c'est impossible de suivre le fil du déroulement d'un sujet car les messages sont mélangés et non aucun rapport les uns avec les autres.
?Est il possible de recréer le sujet que j'avais initialisé;
Sinon pourquoi ce sujet a t il été mixé avec un autre?
Dois je maintenant continuer à mettre mes messages sur un sujet étranger au mien?

Bonsoir "jpzab",

Didier a compacté ton message dans un sujet similaire, vois avec lui en MP pour qu'il te le remettes en place séparé a nouveau (j'y suis favorable )


Gé

Ce message est relatif au sujet « turbine Francis difficulté de manœuvre du cercle de vannage » qui a été mélangé avec ce sujet.

Premières constatations

Ce matin je suis arrivé sur le site et j’ai procédé aux premières observations.

OBSERVATION ET ANALYSE DES MOUVEMENTS

En partant d’une position « directrices fermées »
En agissant sur la vis hélicoïdale dans se sens ouverture on observe :

1ere phase :
-le palonnier est alors perpendiculaire à la vis
-un déplacement immédiat du coulisseau sans jeu apparent
-le déplacement de la tige de transmission haute vers la bielle droite pendant que la bielle gauche reste quasi immobile . Cette première phase se poursuit pendant deux tours de la vis. Le déplacement de la tige horizontale supérieure est de 30mm pendant que la tige inférieure se déplace de 1 mm
-le palonnier n’est plus vertical mais fait un angle de 80° avec l’horizontale
-les directrices n’ont pas bougé pendant cette phase, elles sont encore fermées
-Ce mouvement est effectué avec un couple très faible sur la vis

2eme phase :
-on continue à tourner la vis dans le sens ouverture
-La tige de transmission haute activant la bielle de droite devient immobile
-La tige de transmission basse activant la bielle de gauche est activée
-Le palonnier se redresse vers la verticale
-Pendant cette phase les directrices s’ouvrent
-au bout de 2 tours de vis le palonnier est redevenu perpendiculaire à la vis
-Cette phase s’est effectuée avec un couple faible sur la vis

3eme phase :
-on continue à tourner la vis dans le sens ouverture
-Le palonnier continue à se déplacer perpendiculairement à la vis. Ce qui veut dire que les 2 bielles se déplacent avec la même vitesse angulaire.
-Les directrices continuent de s’ouvrir
-Cependant le couple faible au début devient de plus en plus élevé pour mouvoir les directrices
-on atteint à la fin de course avec un couple très élevé.

Maintenant, en partant de la position directrices ouvertes
En agissant sur la vis hélicoïdale dans se sens fermeture on observe :
3 phases identiques que je ne détaille pas
-une 1ere phase pendant 2 tours de vis , couple très faible, pas de mouvement des directrices
-une 2eme phase pendant 2 tours de vis, couple faible, mouvement des directrices
-une 3eme phase pendant laquelle le xxx est perpendiculaire à la vis, le couple reste faible jusqu’à à peu près 50% d’ouverture, puis devient fort et très fort pour atteindre la fin de course fermeture complète

Maintenant, si on inverse le mouvement en cours de course :
On observe 3 phases du même type avec déplacement d’une bielle, puis de l’autre puis des 2 en symétrique.

Au cours de la fermeture, lorsque le couple de rotation de la vis est très élevé, on peut entendre des craquements métalliques . J’ai essayé de les localiser, ils sont avec certitude du côté de la bielle de droite mais il m’a été impossible de savoir s’ils provenaient de la bielle, du cercle de vannage, des directrices voisines. S’agit il d’un déplacement par « à coups » d’une pièce métallique ? ? ?

DEMONTAGE D’UNE BIELLE

J’ai effectué le démontage de la bielle de droite (plus facile à réaliser), vous avez ci-dessous les photos que j’ai effectuées
Détail de la fenêtre dans la couronne d’étanchéité ou on voit le 2 ergots du cercle de vannage.
La mesure donne au plus étroit une largeur de 45 mm se rétrécissant vers le diamètre extérieur
Vue de dessous de la bielle.
La bielle se termine par un axe en acier qui est inséré dans une pièce en laiton carrée de 39 mm de côté (galet).
Cette pièce est bien sûr mobile autour de son axe.
Cette pièce vient se positionner entre les 2 ergots du cercle de vannage.
Cette pièce me paraît neuve, elle ne présente aucune trace d’usure.

Compte tenu des différences de dimensions entre le logement du galet entre les 2 ergots du cercle de vannage et le galet lui même, on peut expliquer la première phase qui correspond au mouvement de la bielle pour déplacer le galet d’un ergot à l’autre

J’ai également mis un coup de dégrippant sur les axes des directrices et les inserts en laiton du cercle de vannage par les trappes permettant de voir l’intérieur de la huche. Pour l’instant je n’ai pas senti d’amélioration.

Ces observations m’interpellent et me font poser des questions :
-est ce normal d’avoir un tel jeu entre le logement (distance entre les 2 ergots) et la pièce (insert carré) ?
-Cette différence de dimensions ne permettrait il pas à la pièce de venir en contact avec le bâtit rendant ainsi le couple à appliquer de plus en plus fort.
-Cependant il faut savoir que le dispositif a fonctionné correctement pendant plusieurs années . donc les dimensions ne créent pas à elles seules le problème.

INCOHERENCE DU MOUVEMENT
-Si on fait l’analyse du mouvement, on arrive à la conclusion que la bielle de gauche a un comportement bizarre, En effet :
en position fermeture, on devrait avoir les positions suivantes :
galet de droite en contact avec son plot du haut
galet de gauche en contact avec son plot du bas

A la fin de la phase 1
Le galet de droite s’est déplacé vers son plot du bas. Il n’y a pas eu de mouvement du cercle de vannage.
Il n’y a pas eu mouvement de la bielle de gauche donc théoriquement le galet de gauche est toujours en contact avec son plot du bas.

Au début de la phase 2
Le galet de droite est en contact avec son plot du bas mais il s’immobilise car on voit que le bras de sa bielle de commande s’arrête. Le bras de gauche se met en mouvement, mais il est normalement resté en contact avec son plot du bas. Or le cercle de vannage bouge et les directrices s’ouvrent. Ceci ne peut être que la conséquence du mouvement du galet de gauche qui est donc en contact avec son plot du haut. Donc
-ou la bielle de gauche n’a aucun jeu, et elle est en contact avec ses 2 plots
-ou bien la bielle de gauche à l’état fermeture a été mise dans cette position en « suiveuse » du cercle de vannage et est dans ce cas déjà en contact avec son plot du haut.

Ceci voudrait dire que la bielle de gauche n’agirait qu’en « ouverture » sur le cercle de vannage et que dans la phase de fermeture c’est le cercle vannage qui ferait bouger la bielle.
Autrement dit les actions ne sont pas symétriques. Est ce possible ?
Cela pourrait il être du à un pb de montage, un pb de réalisation de pièce lors de la rénovation, un déréglage dans le temps, à autre chose ?

Voyez vous des informations dans mes descriptions qui vous permettraient de donner un diagnostic.
Si tout vous semble correct, je dois poursuivre le démontage.

Bonjour,

la fusion de sujets présente des avantages et inconvénients, la prolifération de sujets de même ... c'est juste un positionnement de curseur

Il y a probablement beaucoup de jeu un peu partout, notamment entre les galets carrés en bronze et leurs glissières dans la couronne de vannage, les fraisages de ces deux logements devaient être à l'origine propres, avec des flancs parallèles et lisses, ils sont maintenant déformés : mais c'est de l'usure normale qui ne suffit pas à expliquer ce fonctionnement bizarre, à moins qu'il n'y ait tellement de jeu que l'extérieur du cercle de vannage frotte contre son logement ! Éventuellement, redresser soigneusement les flancs des encoches à la lime, et utiliser deux galets de bronze carrés un peu plus gros, pour rattraper le jeu.

Autre possibilité, le cercle de vannage est cassé auquel cas il continuerait à fonctionner en frottant sur l'extérieur ... J'ai déjà vu des pièces de distributeur cassées (biellettes, axes, directrices, ...) suite à une automatisation de commande trop puissante : avec une commande manuelle, l'utilisateur perçoit tout de suite que quelque chose est anormal et ne force pas (normalement ), mais si la commande a été motorisée, il faut prévoir quelque part une limite de couple, essentiellement lors de la fermeture des directrices, pour éviter la casse par exemple suite à un blocage de directrices par des morceaux de bois (et il faut prendre les mêmes précautions avec l'automatisation d'une vanne).

Les limiteurs habituels sont la fermeture avec ressorts interposés (Dumont), le contrepoids, le vérin hydraulique avec limiteur de pression, le moteur électrique dimensionné au plus juste (calage du moteur et intervention du disjoncteur), le limiteur de couple mécanique, la limitation du courant électrique, etc...

Il y aurait des investigations complémentaires à effectuer en manœuvrant directement à la main les deux vilebrequins après dépose des bielles, mais c'est un peu long à expliquer, et au point où vous en êtes, je pense que le mieux est de déposer le coude et d'ouvrir tout le distributeur, pour bien examiner tous les éléments, c'est normalement l'affaire d'une journée de travail.

Bonne journée

dB-)

Merci dB pour votre réponse rapide

Je ne crois pas que ce soit le moteur qui ait pu casser le cercle à moins qu'il soit très fragilisé avant ou pendant le remontage.
Avant d'installer le moteur j'ai mesuré le couple nécessaire pour faire tourner le cercle. Le moteur est commandé par un variateur avec limiteur de couple. En plus le logiciel arrête le moteur si la consigne n'a pas été atteinte dans le délai affecté.
Mais vous avez sans doute raison, il reste à tout démonter pour en avoir le cœur net.

Avez vous suivi mon raisonnement sur l'incohérence du mouvement. Je prouve que le galet de gauche n'est pas en contact avec le plot qu'il faudrait. C'est comme si la bielle de gauche ne faisait son travail que dans un sens. Je vais affiner aujourd'hui. Je vous donnerez le résultat ce soir. Il n'y a pas de possibilité de déformation d'une bielle?

Historiquement depuis la rénovation, le fonctionnement s'est dégradé sur les 3 ou 4 premières années et le moteur avait souvent du mal à atteindre les fins de course. Il fallait faire quelques allers retours. Il y a 2 ans suite à un emballement de la turbine sur une coupure réseau le fonctionnement est redevenu parfait sur toute la période hivernale. L'année dernière suite à L’arrêt de la période estivale (8 mois) le fonctionnement est devenu difficile et n'a cessé de se dégrader. Je constate une dégradation nettement plus importante lors de mes essais actuels. La manœuvre aujourd'hui se fait "à sec" car étant donné le niveau d'eau dans la rivière je n'ai pas le droit de turbiner (Le débit réservé n'est pas assuré). Est ce que la présence d'eau améliorerait la situation, je suis bien incapable de le dire. J'ai constaté dans le passé qu'il n'y avait pas de différence sensible entre une manœuvre à sec ou en eau.

Merci dB pour ces conseils
Hier j'ai effectué les essais que vous recommandiez en désaccouplant les 2 bras des bielles. Les 2 bras étant très courts j'ai du ajouter des leviers dans leur prolongement pour faciliter la tâche. J'ai requis l'aide d'un ami pour pouvoir manœuvrer chacun notre bras en synchronisme. Résultat , le cercle de vannage tourne d'une fin de course à l'autre sans un bruit de frottement et sans à coups. Les directrices s'ouvrent et se ferment bien. Mais grand dieu je ne m'imaginais pas le couple nécessaire pour manœuvrer les bras. Cela m'a permis de concrétiser l'efficacité du dispositif à vis trapézoïdale pour transmettre le couple aux bielles. Je comprend mieux maintenant le risque de casse si on force trop manuellement en amont de la vis.

On a fait un certain nombre d'allers retours rapides du cercle de vannage et constaté que les efforts étaient de moins en moins importants sauf en arrivant près des fins de course.
J'ai ensuite remonté les 2 tiges de transmission sur les bras et surprise: l'incohérence que je relatais hier dans mon message a disparu. Maintenant tout semble cohérent dans le fonctionnement des bras . Il existe toujours ce rattrapage de jeu en changement de sens qui me semble normal et qui donne des tours morts, le temps que les carrés en laiton changent d'appui sur le cercle de vannage. Il y a eu cependant un changement important dans le jeu: avant je vous avais dit que c'était de l'ordre de 2 tours, on est maintenant à 4 tours quelque soit le sens. Je pense que suite aux essais manuels d'efforts direct sur les bras on a peut être modifié la position d'un carré.

En partant d'une fin de course quelque soit le sens, la manœuvre est relativement facile jusqu'à 50% et demande ensuite plus de couple. Je fais une hypothèse à consolider: les bords des ergots du cercle de vannage n'étant plus francs, les carrés ne se mettraient ils pas un peu en porte à faux (en ne restant pas dans leur plan d'action normal) ce qui transmettrait une force au cercle de vannage qui ne serait plus parfaitement tangentielle et dans le même plan que le cercle mais avec une composante qui pousserait aussi le cercle perpendiculairement. Qu'en pensez vous?

Je suis aussi d'accord avec dB-) pour essayer de corriger les ergots du cercle pour les rendre plus francs et agrandir le carré de laiton pour réduire le jeu.
Mais au fait: le cercle semble être en fonte, comment travaille t on la fonte?

dB-) laissait entendre des essais à faire avec les bras désaccouplés, mais un peu longs à expliquer. Si dans l'état des choses ça pouvait éviter le démontage du coude je suis preneur.

Je ne retournerai sur le site que la semaine prochaine, d'ici là on peut cogiter.
Merci encore

Bonjour,

Faisant suite a mon post 2 pages plus haut, voici le resultat apres avoir suivi vos precieux conseils. Je ne detaillerai pas le nombre de forets necessaires pour enlever tous les axes...
J ai egalement poncé avec des disques lamelles, le resultat est pas mal. Il me reste encore du boulot, puis peinture : un bon plan, je suis preneur !

A suivre
toor.

Bonsoir,

@ jpzab :

je ne m'imaginais pas le couple nécessaire pour manœuvrer les bras

Sur des petites turbines (diamètre 50 cm à 1 m), même anciennes, mais bien entretenues ou révisées, on peut normalement manœuvrer l'anneau de vannage (avec les bielettes et directrices) à la main, après dépose de la commande, mais cela demande un certain effort quand même ... Quand la turbine est hors d'eau, l'effort tangentiel pour faire tourner l'anneau de vannage est de l'ordre de 50 daN (ou kg), à la grosse louche (c'est pour dire que ce n'est pas 1 daN ou 500 daN). En présence d'eau, les efforts peuvent être un peu plus importanfs (peut être le double) et dépendent des étapes de fonctionnement, qui font varier la pression de l'eau sur les directrices.

mais un peu longs à expliquer"

En gros, en observant bien et en comparant le mouvement des différentes directrices, on peut deviner quel mouvement effectue le cercle de vannage, et donc où se situe le jeu, car au lieu de tourner sagement autour du centre de la turbine (ce qu'il fait quand il n'y a pas de jeu) et ainsi déplacer de façon égale toutes les directrices, en présence de beaucoup de jeu le cercle de vannage va tourner comme un hula hoop ! et déplacer certaines directrices plus que d'autres ...

Lors de la précédente révision de votre turbine, il aurait peut être été souhaitable de "refaire propre" (à la lime, à la disqueuse, à la fraiseuse) toutes les rainures de guidages des pions en bronze sur les directrices et sur l'anneau de vannage), et de remplacer les anciens pions par des nouveaux, à peine plus gros, et se déplaçant sans trop de jeu (mais sans frotter non plus) dans ces rainures.

@ toor :
Félicitations pour ce démontage, belle petite pièce de fonderie !

Quand il y a beaucoup de perçages, j'utilise une perceuse magnétique qui fatigue moins l'utilisateur et préserve les forets. Et pour la peinture (uniquement des surfaces qui n'ont pas de rôle mécanique), je trouve que l'idéal est le thermo-laquage industriel (avec toutes ses variantes), mais il n'est pas évident d'amener juste une pièce ... Il est aussi possible d'appliquer soi-même une peinture époxy ou autre, faites S.V.P. une recherche sur le forum, ce sujet a déjà été abordé, avec quelques belles réalisations. Noter que la fonte peut aussi rester brute, c'est probablement ce qui se faisait à l'époque.

Bonne soirée

dB-)

Bonsoir,

Merci Didier pour les infos. Je vais chercher une peinture epoxy a passer moi meme.

J ai une question : je vais faire réaliser (decoupe laser) une tole de 15mm d epaisseur que je vais noyer dans le beton et qui sera percée de 16 trous afin de pouvoir boulonner mon bati en fonte (visible 2 posts plus haut).
Ma question est la suivante. Sur le bati, la distance entre 2 trous consecutifs n est pas constante, j ai observé un eccart maxi de 3mm entre la plus petite et la plus grande, quelle solution me proposer vous ? Sachant que les trous font 16mm de diametre, je pensais faire percer ma tole a 16+3 soit 19mm. Qu en pensez vous ?

Merci et bonne fin de we.

toor.

Bonsoir et merci dB

Voici quelques précisions et questions :

J’ai constaté que les directrices sont déplacées de façon homogène
Les pions en bronze des directrices ont été refaits à neuf à ma connaissance, ainsi que les 2 pions des bielles.

Quand vous parlez d’une force de 50daN, est ce la force appliquée sur les ergots du cercle de vannage ? ou est ce la force appliquée sur le bras de la bielle ? si c’est cette dernière ,sur quel bras de levier est elle exercée ?. Les bras de mes bielles font 15cm et le levier de la bielle est dans un rapport de l’ordre de 5. J’arrive à manœuvrer un peu à la main mais hors de question de faire le déplacement complet sans ajouter un levier prolongateur des bras des bielles pour effectuer le déplacement d’une fin de course à l’autre.

Lorsque vous parlez des rainures de guidage des pions en bronze , je n’ai pas compris de quoi il s’agit. Dans mon cas les 12 pions en bronze de manœuvre des directrices sont insérés et prisonniers dans le cercle de vannage. Si vous souhaitez je ferai une photo par l’intérieur de la huche.

Précédemment j’ai parlé de jeu, maintenant il est parfaitement identifié : c’est le déplacement angulaire des bras qui correspond au déplacement des bielles pour que les 2 pions en bronze passent d’un ergot à l’autre sur le cercle de vannage. J’ai bien observé cela en manœuvrant les bras à la main. Par contre je ne trouve aucun jeu ou vraiment imperceptible entre le déplacement du cercle et les directrices. Dès qu’on entre en contact avec le cercle de vannage, les directrices bougent immédiatement.
Je ne sais pas si ce déplacement dans le vide de la bielle est normal, mais compte tenu des différences de dimensions entre le carré en bronze et la cavité entre les 2 ergots du cercle de vannage ce passage à vide à chaque changement de sens me semble logique.

Pour que tout le monde comprenne le mouvement je l’ai schématisé ci dessous.
J’ai également montré sur 3 photos successives le mouvement de la bielle de droite dans la cavité du cercle de vannage
Présentation schématique du mouvement du pion en bronze de la bielle de droite dans les cavités du cercle de vannage
Positionnement du pion en phase d’ouverture des directrices
Positionnement du pion après le changement de sens après le déplacement angulaire « mort »
Positionnement du pion en phase de fermeture des directrices


Les dimensions du carré de bronze que j’ai ajouté sur les photo sont réalistes . par contre je ne suis pas sûr de sa position par rapport à la fenêtre. Je vais essayer de faire des relevés plus précis cette semaine. Comme le carré me semble un peu petit, ne toucherait il pas le bord du châssis dans une partie de son mouvement ? Autre possibilité : ne se positionne-t-il .pas en travers dans certains cas ?
Si vous revenez à la solution incohérente que j’avais relevée lundi dernier, une mise en travers du pion de la bielle de gauche qui toucherait à la fois les 2 ergots du cercle de vannage pourrait être une explication.
Cette situation ayant ensuite disparu je ne peux pas re confirmer.
Pour éliminer l’hypothèse d’un amoncellement d’aiguilles de sapin douglas qui freinerait la manœuvre du cercle ou des directrices je vais passer demain un coup de karcher à l’intérieur de la huche