Turbines Kaplan, semi Kaplan, hélice

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Ticapix

Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par Ticapix »

Bonsoir,

Cela ressemble à une Mecamidi vue de la chambre d'eau.

Sinon je pense que cela se démonte à priori par le dessus par dessous on peut y accéder, mais pas facile de démonter à l'envers surtout si cela fait longtemps que personne n'a mis un peu de suif !!
Quel est le mode de réglage des pales ( vérin , tiroir ou autres ?) le vérin est dans l'axe ou au dessus
Êtes vous sûr qu'il s'agit d'un blocage ( mano de pression d'huile qui monte) et que rien ne bouge ?
Si blocage = tige de commande tordue ou croisillon cassé ou encore une biellettes cassées et qui bloque les autres.

A+

Thierry
MDT

Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par MDT »

Bonjour

Gerard: On peut exclure une blocage par un objet entre les palmes.
J'ai vérifié les espaces entre les palmes.

La surface de l’hélice et celle de l'axe sont plustot rouillé, ce serait donc possible
que le blocage se situe à cet endroit.

Quand au mécanisme d'actionnement: j'ignore son fonctionnement à l'intérieur.
A l'éxtérieur on voit:
Kaplan_mechanisme.jpg
Le turbine est contrôlé avec un seul vérin qui agit sur l'axe de rotation pour
l'ouverture des directrices.
Ce mouvement est transmis par une courbe métallique (fonction non-linéaire) et un rouleau sur un cylindre
qui traverse l'axe de la turbine un peu excentré.
Je pourrais m'imaginer que ce mouvement tangent est transformé à l'intérieur dans
un mouvement axial et ensuit transmise à la tête de l'hélice.

De ce que j'ai pu comprendre, le manomètre a été rajouté à postérieur et n'affiche que la pression
de huile de graissage des paliers. La pression n'est que de 1 bar donc un peu faible pour
un vérin ou moteur hydraulique.

A+
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segretain
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Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par segretain »

Bonjour,

Le démontage est possible par le dessous en passant par le siphon. Déposer en 1 la pièce en forme d’obus, puis faire vidanger l’huile du carter et ensuite démonter celui-ci. On peut mettre en place 3 tiges filetés en lieu et place des vis de fixation du carter avant de les desserrer toutes, attention cette le carter est assez lourd. Vous verrez ensuite les biellettes de manœuvre des pâles.
Sinon, vous avez une belle installation, avec multiplicateur à courroie.

Salutations Frédéric.
Segrétain Frédéric, Vieux moulin de Pontivy
50 kW, turbine kaplan Camille Dumont
MDT

Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par MDT »

Bonjour

D'abord un grand merci pour tous vos informations et suggestions.

Merci Frédéric pour la description pour le démontage.
J'admets que je n'ai pas encore tout compris.
Est-ce que tu veux dire que la tête de l'hélice se démonte
en deux parties? Autrement dit: est-ce que tu penses que on peut
séparer la tête à l'endroit du flèche ici?
Helice_Kaplan.JPG
Ensuite, quand tu dis: vidanger l’huile du "carter", est-ce que tu penses
que le réservoir d'huile au niveau du palier (c.a.d) la partie conique en dessous
de la roue de courroie communique avec la tête de l’hélice?
Il faut donc vider les 50l d'huile?

Est-ce que tu as une idée comment l'action du piston qui traverse l'axe
est transformé dans un mouvement qui ouvre et ferme l'hélice?
Logiquement je verrais bien une axe creux avec une tige a l'intérieur pour la commande
de palmes. Mais entre les deux il me manque le concept du mécanisme qui transmet
le mouvement de commande horizontal qui se trouve à l’extérieur de l'axe et en plus qui ne tourne pas
avec l'axe, dans un mouvement vertical à l'intérieur de cette axe.
Je demande cette question, car je voudrais comprendre comment
c'est possible que au niveau du mécanisme de commande on ne voit pas
de défaut, mais malgré ca l'hélice ne bouge pas.
Il doit donc y avoir une pièce intermédiaire qui est cassé.

Pour accéder par le tuyau d'aspiration je dois faire d'abord un batardeau,
donc je ne suis pas encore arrivé par en dessous.
(OK j'admets que je n'ai pas encore osé de plonger dans le tuyau de
sortie jusqu’à la turbine)
Sortie_Turbine.JPG
Cordialement
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moulino51
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Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par moulino51 »

Bonjour MDT,

Il est utile de nous poster des photos de la commande que vous nommez : Piston de contrôle a travers de l'axe, car sur les photos précédentes , on ne vois pas bien le principe de fonctionnement de la commande des pales.
Il ne semble pas y avoir de sortie de commande au-dessus de la roue (solution habituelle, soit mécanique, ou hydraulique par joint tournant, ha! je vous vois venir : c'est quoi un joint tournant ?)

Hachtung ! avant de démonter tout le bazar, demandez déjà a un pro en hydraulique de vérifier cette partie la ! ce peut être un problème d'électro-vanne, de distributeur, de pompe, de clapet, de niveau d'huile,dans cette partie hydraulique, donc commencer par cela en priorité !
MDT a écrit : la partie conique en dessous
de la roue de courroie communique avec la tête de l’hélice?
Absolument !
Pour le démontage de la tète de l'hélice, je laisse le soin a Frédéric de répondre.

Je trouve très intéressante la transmission par courroie, (pas de vacarme de pignons)
MDT a écrit :Il doit donc y avoir une pièce intermédiaire qui est cassé.
Non, pas forcement, je vois plutôt un soucis d'étanchéité s'il y a un vérin intérieur.

Bonne journée

Gérard
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MHEC
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Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par MHEC »

Bonjour MDT,
MDT a écrit :Elle date probablement de 1943
Elle n’a jamais été démontée depuis ??? Une Kaplan, c’est comme du matériel agricole, une révision s’impose, je dirai, au moins tous les 20 ans.

Dommage que cette maintenance lourde n’a pas été faite cet été pendant l’étiage.
MDT a écrit :Pour accéder par le tuyau d'aspiration je dois faire d'abord un batardeau,
donc je ne suis pas encore arrivé par en dessous.
(OK j'admets que je n'ai pas encore osé de plonger dans le tuyau de
sortie jusqu’à la turbine)
NON !!! N’y allez pas, la saison des pluies arrive, vous risquez de perdre la vie suite a une montée des eaux !

Tout à fait d’accord avec Gérard, il faut absolument vérifier votre circuit hydraulique, vous devez avoir au moins 50 bars dans le groupe pour faire fonctionner le vérin.

Si par malheur, une pièce est cassée, il n’y a pas le choix, vous devez absolument la déposée de son support via une grue puis la faire réviser entièrement chez un fabriquant (vous avez des adresses sur le forum)

Bon courage.

Paul ;)
Microcentrale HydroElectrique de Chappes
Turbine Kaplan double réglage THEE : 10 m3/s / 2,80 m - 145 t/mn - Ø roue 1,80 m.
Génératrice: ABB de 220 kW, Multiplicateur: HANSEN, Production: 1 000 MWh/an.

Image
Site web: Moulin de Chappes.com
MDT

Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par MDT »

Merci Paul pour vos suggestions.
MHEC a écrit :Elle n’a jamais été démontée depuis ??? Une Kaplan, c’est comme du matériel agricole, une révision s’impose, je dirai, au moins tous les 20 ans.
La turbine a certainement du être révisé lors de l'achat par le précédent propriétaire
en 1982. Malheureusement cette personne qui à révisé et entretenue cette machine
nous à quitté en 2010 ( à l'age de 84 ans) sans que j'ai pu faire sa connaissance. :(
Moi, par contre ne l'ai jamais démonté (depuis l'année dernière quand je l'ai acheté).

J’hésite beaucoup à la démonter par le haut, car l'espace au dessus, avec le plafond actuel
est insuffisant pour enlever la roue de la courroie qui doit en plus peser environs 1.5 tonnes.
En plus il n'y a pas de grue et le plafond au dessus est en bois et tient pas le poids.
MHEC a écrit :NON !!! N’y allez pas, la saison des pluies arrive, vous risquez de perdre la vie suite a une montée des eaux !
Merci de vous inquieter pour ma sécurité. Je suis peut-étre fou d'acheter un moulin comme cel-ci ;) , mais je ne me considère pas suffisamment imprudent
pour faire ce genre d'excursion sans le matériel necessaire et surtout pas si il y a de l'eau dans l'Aveyron.
Il se trouve que il n'y a pratiquement pas d'eau sur mon digue entre juillet et octobre.
Il y a une vanne d'admission que je peut fermer et une vanne de vidange pour la chambre d'eau.
Par contre il y a un grand brochet qui habite dans le canal de fuite :? !
canal_de_fuite_kaplan.JPG
Donc ca pourrait encore se faire (sauf que je ne suis pas sur place).


A ce qui concerne le circuit hydraulique:
Il n'y a qu'un cylindre qui actionne tout. Il est à l'extérieur (en rouge) et il fonctionne parfaitement.
Au départ j'avais aussi pris l’hypothèse que l'actionnement de l'hélice se fait par un
vérin hydraulique à l'intérieur. L'idée venait du piston qui commande l'hélice et surtout le fait
que il y a un peu de l'huile qui fuit à cet endroit.
Turbine_Kaplan_couroie.JPG
Par contre je ne suis plus très sur de cela car le piston re-sort de l'autre coté, chose fort inhabituel pour un vérin!
Kaplan_mechanisme.jpg
En plus il y a une pompe à huile dans la turbine qui ronfle très fort et la pression n'est que 1bar, donc insuffisant
pour un vérin. Quelqu'un qui a connué la marchine depuis très longtemps m'a assuré que ce
ronflement y était depuis toujours et la pompe sert uniquement pour graisser les paliers.
Actuellement mon idée (pure hypothèse) du mécanisme est le suivant:
Le "piston" , à travers d'un plan incliné, transforme le mouvement horizontal dans un mouvement axial (=vertical).
Ce mouvement axial est transmis dans l'arbre qui tourne par un palier.

Si tout ça est fait par des éléments rigides, il manque une explication pourquoi le
piston peut bouger alors que l'hélice est bloqué.

Est-ce que quelqu'un à déjà vu un mécanisme comme ça?
moulino51 a écrit :Hachtung ! avant de démonter tout le bazar, demandez déjà a un pro en hydraulique de vérifier cette partie la !
OK, vous m'avez démasqué, je suis allemand à la base, d'ou les 200 fautes par ligne :o .
moulino51 a écrit :Je trouve très intéressante la transmission par courroie, (pas de vacarme de pignons)
En principe je suis d'accord, en pratique la turbine fait quand même un sacré bruit.
Les chambres se trouvent exactement au dessus des turbines.
Le confort est comparable à une cabine catégorie F dans une ferries entre le
plancher des voitures et les moteurs (il manque juste le tangage et roulis) :mrgreen: .
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moulino51
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Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par moulino51 »

Bonsoir MDT,

Votre vérin rouge commande les directrices, si je ne me trompe.

Mais toujours la même question : ou est la commande des pales ?

Sous la Poulie ? sur la Poulie ?

Bonne soirée

Gérard
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MDT

Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par MDT »

moulino51 a écrit : Votre vérin rouge commande les directrices, si je ne me trompe.
OK. Mais il commande également le piston qui dévrait commander l'hélice.
Les deux sont couplés par des tirants.
moulino51 a écrit :Mais toujours la même question : ou est la commande des pales ?
Sous la poulie! Il n'y a pas de commande qui rentre par le centre de l'axe au dessus du
poulie. C'est ce fameux piston qui (devrait) commander l'hélice.

Bon soirée
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dB-)
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Re: Kaplan double réglage -> hélice bloquée

Message par dB-) »

Hello,

je peux me tromper, mais il est aussi possible que rien ne soit cassé dans votre turbine (mais ça va venir :D )

Le mécanisme extérieur peut être schématisé ainsi :
Possibilité.JPG
  • - le vérin 1 de commande globale est à simple effet, il ne peut que pousser
    - il fait pivoter le renvoi 2 qui comporte 3 bras
    - ce renvoi est rappelé en arrière par un câble, des poulies, et un poids dodu 3 qui pendouille probablement dans la chambre d'eau
    - il est monté sur l'arbre de commande des directrices qui descend dans la chambre d'eau, et actionne le cercle de vannage
    - le poids 3 permet donc la fermeture automatique des directrices en cas de problème
    - le renvoi 2 actionne aussi la came 5 via la bielle 4
    - le levier 6 comporte un galet qui roule sur la came 5
    - quand le levier 6 pivote, il fait se déplacer la crémaillère grise (non numérotée)
    - la petite biellette 7 transforme la rotation de 6 en translation de la crémaillère
    - la translation de la crémaillère fait tourner la chemise 8 (*)
    - l'arbre moteur de la turbine 9 est à l'intérieur de la chemise 8
(*) je pense que c'est un système mécanique par crémaillère et chemise tournante, et non un système hydraulique avec "piston moteur / conduite dans l'arbre / piston récepteur en bas", à cause de la position de cette pièce, et le fait qu'elle est traversante.

Jusqu'à la came 5, on a donc une commande "positive" dans un sens par le vérin, et dans l'autre sens par le poids, par contre, après la came, on a plus qu'une commande positive dans un seul sens : la came ne peut que pousser.

Plus bas, au niveau de l'hélice, la rotation de la chemise doit être transformée en mouvement axial de la croix de Malte par une biellette ou un système de baïonnette : j'ai des documents et photos la dessus, mais il faut que je les retrouve, en attendant, j'imagine quelque chose comme ça :
Ensemble.JPG
Donc un peu différent de ce que l'on voit la plupart du temps sur les Kaplan, avec une tige double effet au centre de l'axe. Ici, il y aurait une commande positive d'ouverture par la rotation de la douille L, qui forcerait à descendre la douille R, et un rappel à la fermeture par la pression d'huile sur le piston en bas au centre (je peux bien sûr me tromper totalement :D ).

Le piston aurait un ajutage ou une fuite volontaire : l'huile descendrait par le centre de l'axe, actionnerait le piston, sortirait par l'ajutage pour aller lubrifier tout le mécanisme inférieur (axes et biellettes), et remonterait à l'extérieur de l'axe par les douilles, le roulement à billes, le mécanisme de came de pompe à huile, et le palier supérieur, de là elle retomberait par le tuyau souple vers l'aspiration de la pompe (mais tout cela n'est peut être qu'un roman, bien loin de la réalité ...)

Légende du dessin :
  • - A : arbre de la turbine
    - B : bouchon après usinage du trou central
    - C : entrée d'huile sous pression
    - D : retour d'huile basse pression
    - E : crépine de filtration
    - F : clapet de pompe
    - G : pompe à piston actionnée par un (des) méplat(s) sur l'arbre A
    - H : clapet de départ d'huile sous pression
    - I : clapet de décharge
    - J : corps de pompe
    - K : méplat(s) sur l'arbre, actionnant la pompe
    - L : douille (base en biais) entrainée en rotation par la crémaillère Q
    - M : pas de M sur le dessin ...
    - N : corps de la turbine
    - O : roulement à billes
    - P : douille tournant avec l'arbre et pouvant coulisser verticalement
    - Q : crémaillère
    - R : douille (haut en biais) pouvant coulisser verticalement mais pas tourner
L'huile aurait donc à la fois un rôle de lubrification et un rôle de rappel à la fermeture, la prépondérance de l'un ou l'autre se faisant par des ajutages.
Douille.JPG
Question : quand vous faites fonctionner le vérin 1, est-ce que la crémaillère bouge ?

Normalement, le galet de 6 doit toujours être en contact avec la came 5.
  • - si la crémaillère ne bouge pas ( donc le galet décolle de la came) c'est probablement juste un grippage, ou une pression d'huile trop faible, et vous pouvez essayer de tirer ou pousser un peu sur la crémaillère (ça se "sent" sur place, difficile à décrire à distance), ou augmenter la pression d'huile (voir plus loin)
    - si la crémaillère bouge, c'est probablement qu'une pièce est cassée au niveau inférieur, au niveau de la probable croix de Malte ou baïonnette.
Quelques remarques en vrac :

- une fois le mécanisme débloqué (car ça va s'arranger, sûr ;) ), vous pouvez le laisser tel quel, mais vous pouvez aussi probablement améliorer les performances de votre turbine en dissociant la commande du distributeur de celle de l'incidence d'hélice, par exemple en utilisant deux vérins séparés avec capteurs de position, et une commande par un petit API.

- pour votre idée de variateur de fréquence, à mon avis ça ne va pas. C'est quelque chose que je préconise dans certains cas pour améliorer le fonctionnement d'une simple hélice, mais vous avez la chance d'avoir une vraie Kaplan, il vaut beaucoup mieux en restaurer le fonctionnement d'origine.

- autre remarque, 1 bar de pression c'est vraiment peu, même pour de la lubrification, il y a sûrement soit un problème au niveau de la pompe à huile ou du clapet de décharge, soit trop de fuites. Je ne vois pas bien sur la photo, le manomètre est gradué jusqu'à 3 bars ?

- je n'ai encore pas été mordu par un brochet ou des rats musqués les quelques fois où j'ai plongé dans les chambres d'eau. Par contre je suis l'exemple même de tout ce qu'il ne faut pas faire : Je n'ai aucune formation en plongée, je respire l'air tiède et huilé envoyé par un simple compresseur pour pneus de voiture, avec un long tuyau d'air et un narguilé avec détendeur, je me leste avec une grosse chaîne métallique enroulée autour de la taille, ma combinaison de plongée est trop petite pour moi, et j'ai toujours le même masque depuis que je suis gosse ... Donc absolument pas un exemple à suivre, et plutôt stupide de ma part ... Mais à vrai dire je ne passe heureusement que 2 ou 3 heures par an dans l'eau, ceci explique cela ...

- aller simplement examiner une roue en plongée est déjà très stressant, l'eau est souvent sale et émulsionnée, la visibilité est mauvaise, l'éclairage pas terrible, il n'y a pas de place, et on peut rester accroché quelque part ... je pense comme MHEC qu'il n'est pas réaliste de vouloir intervenir depuis l'intérieur de l'aspirateur, sauf si vous pouvez abaisser sérieusement le niveau à l'évacuation.

- si c'est bien un mécanisme avec crémaillère, douille tournante, arbre tournant à l'intérieur, et rappel hydraulique, il est normal qu'il y ait une sérieuse lubrification. L'histoire de "la pompe à huile qui ronfle fort mais c'est normal" je n'aime pas trop personnellement, on voit que votre turbine est très belle et soigneusement réalisée mécaniquement, elle devrait fonctionner presque en silence.

- avant de tout démonter, j'essaierais de débrancher le manomètre d'huile, et d'envoyer dans le circuit un peu de pression. Idéalement de l'huile avec un groupe hydraulique et un limiteur de pression réglable (3 ou 4 bars pour commencer), sinon même de l'air à l'aide d'un simple compresseur pour pneus de voitures (voir aussi plus loin le problème du limiteur de pression d'huile). Et je verrais bien les pales se refermer suite à cet essai !

- sur votre photo "Vue de la courroie" on voit qu'il y a pas mal de fuites d'huiles, dont une importante aux extrémités de la crémaillère. Plutôt que de réparer cela, l'ancien propriétaire à placé deux "gamelles" de récupération des fuites, avec des petits tuyaux de 5 mm pour ramener l'huile à la pompe ... C'est une façon de voir les choses ;) ... Un peu bricolage quand même à mon avis, avec un risque de ramener des saletés dans le circuit d'huile. Il doit être possible de déposer juste la demi coquille qui supporte cette crémaillère, et de reprendre l'étanchéité plus sérieusement (joints toriques ?)

- la pompe à huile est probablement une pompe avec un simple piston actionné par un ou plusieurs méplats sur l'arbre de la roue. Elle est sûrement accessible juste derrière le couvercle fixé par 6 vis, et qui reçoit le retour d'huile basse pression principal : gros tuyau plastique qui descend en biais (plus les 2 petits tuyaux des gamelles ...). La turbine tourne, le(s) méplat(s) actionne(nt) la pompe, il y a peut être quelque part un petit réservoir avec une poche d'air pour lisser la pression, et il y a obligatoirement quelque part un clapet de décharge taré par un ressort et réglé par une vis. L'huile descend au niveau de l'hélice pousser le piston de retour de commande d'incidence, et va aussi lubrifier tous les mouvements, probablement de bas en haut, et elle ressort au niveau du palier supérieur, pour retourner ensuite dans la bâche de la pompe. Personnellement, je commencerais par démonter ce couvercle et jeter un œil la dessus : examiner la crépine de retour d'huile (présence de petits copeaux de métal ? ), puis le clapet de décharge qui est peut être bloqué, ou son siège qui n'est plus étanche à cause d'une impureté. Au remontage, changer le joint papier ou liège ou autre, éventuellement en utilisant un (tout petit) peu de joint en tube (inutile d'en tartiner plein, après les morceaux durcis tombent dans le circuit d'huile et créent des problèmes).

- voir aussi la qualité de l'huile : couleur, transparence. Une bonne vidange après réparation ferait du bien.

- il y a quand même un sérieux risque : c'est que la turbine ait tourné longtemps avec un problème de pompe : plus de pression d'huile, plus de commande de pales, mais aussi plus de lubrification ! A votre place, j'arrêterais tout de suite de l'utiliser et je résoudrais le problème. Fonctionnement sans huile => grippage de l'ensemble => destruction de pièces => nécessité de tout déposer et réparer => € € € ...

herzlich

dB-)
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