conception-dimensionnement-et-fabrication-d-une-tubine-banki-de-type-jla-mecano-soude.pdf

7/28/2019 conception-dimensionnement-et-fabrication-d-une-tubine-banki-de-type-jla-mecano-soude.pdf

1/117

1

Conception, dimensionnement et fabricationdune turbine Banki de type JLA mcano-soude

Mmoire prsent parTREINEN Samuel

Pour lobtention du titreDIngnieur IndustrielSection : IndustrieUnit : Energie

Directeur du mmoire

GODARD MichelProfesseur

Tuteurs conseils entreprises

LOOZEN RogerDirecteurCODART ASBLChevmont, 154852 Hombourg

WILLOT Jean-LucDirecteurWILLOT J.L.A.Rue Pierre Jacques, 724520 Moha

Dfense publique le

30 juin 2005


2/117

2

Table des matires :

REMERCIEMENTS. ................................................................................................................................................................. 5

CHAPITRE 1 .......................................................................................................................................................................... 6

1. PRESENTATION DE LENTREPRISE WILLOT JLA. ................................................................................................62. PRESENTATION DE LASBL CODEART ...................................................................................................................... 73.

INTRODUCTION........................................................................................................................................................... 8

2.1. Lnergie hydraulique un potentiel non ngligeable : .............................................................................82.2. La JLAKIT : Une turbine Banki conue pour les pays du SUD :...........................................................9

CHAPITRE 2 ........................................................................................................................................................................ 11

METHODE DAVANT PROJ ET.....................................................................................................................................11

1. DESCRIPTION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ..................................................................................................... 112.1. Historique de la turbine Banki :.................................................................................................................112.2. Domaine dutilisation : ................................................................................................................................11

2. THEORIE DE LA TURBINE BANKI.................................................................................................................................. 122.1. Caractristiques de la JLAKit :..................................................................................................................142.2. Dtermination du rendement :....................................................................................................................142.3. Vitesse de rotation du rotor obtenue au rendement maximum : ...........................................................182.4. Longueur du rotor pour un rendement maximum :.................................................................................182.5. Gomtrie et position dune aube du rotor :............................................................................................182.6. Rsultat sur Excel :.......................................................................................................................................212.7. Conclusion sur les courbes obtenues :......................................................................................................26

CHAPITRE 3 ........................................................................................................................................................................ 27

CONCEPTION DE LA TURBINE. .................................................................................................................................27

1. INTRODUCTION............................................................................................................................................................... 272.ADMISSION. ..................................................................................................................................................................... 28

2.1. Orientation de ladmission :.......................................................................................................................282.2. Choix de langle dadmission? : ...............................................................................................................282.3. Calcul de la hauteur de la bride dentre, hb : .......................................................................................302.4. Largeur de ladmission par rapport au rotor :........................................................................................302.5. Courbure de la tle dflectrice de ladmission :.....................................................................................312.6. Rigidification de linjecteur :......................................................................................................................32

3. BRIDE DENTREE ET ACCES A LA VANNE..................................................................................................................... 333.1. Moyen mis en uvre pour faciliter le montage : .....................................................................................343.2. Localisation latrale de ladmission dans la turbine :...........................................................................35

4. VANNE. ............................................................................................................................................................................ 354.1. Choix du type de vanne : .............................................................................................................................354.2. Positionnement de la vanne dans ladmission : ......................................................................................374.3. Etanchit de la vanne : ..............................................................................................................................37

5. PALIERS DE LA VANNE................................................................................................................................................... 385.1. Evolution des plans du palier de la vanne : .............................................................................................385.2. Etanchit des paliers de la vanne : ..........................................................................................................39

6. REGULATIONDE LA VANNE.......................................................................................................................................... 407.BRIDE DE SORTIE. ........................................................................................................................................................... 428. ASSEMBLAGE DU ROTOR SUR LARBRE....................................................................................................................... 439. CHOIX DU SYSTEME DE TRANSMISSIONENTRE LA TURBINE ET LE RECEPTEUR. ................................................... 4310.PALIER ET ROULEMENT DU ROTOR. ........................................................................................................................... 44

9.1. Evolution des paliers du rotor et de ltanchit des roulements :......................................................449.2. Etanchit finale des roulements : .............................................................................................................45

11. MAINTENANCE ET ENTRETIEN.................................................................................................................................... 4712. CHOIX DES MATIERES PREMIERES.............................................................................................................................. 4713. VISSERIE........................................................................................................................................................................ 4914.SCHEMA DE DETAILS ET VUE DENSEMBLE...............................................................................................................50


3/117

3

CHAPITRE 4 ........................................................................................................................................................................ 52

DIMENSIONNEMENT DE LA TURBINE...................................................................................................................52

1. ASSEMBLAGE DU ROTOR SUR LAXE PAR FRETTAGE (NF E 22-620) . .................................................................... 521.1. Principe de fonctionnement du frettage : .................................................................................................521.2. Conditions de ralisation :..........................................................................................................................521.3. Dilatation de lalsage et contraction de larbre :.................................................................................521.4. Dispositions constructives : ........................................................................................................................531.5. Calcul du frettage.........................................................................................................................................54

1.5.1. Symboles utiliss : ...................................................................................................................................... 541.5.2. Gnralit :........................................................................ .......................................................................... 541.5.3. Lois de Hooke-Poisson :............................................................................................................................. 541.5.4. Formules de Lam : .................................................................................................................................... 541.5.5. Influence de la rugosit :................................................... .......................................................................... 561.5.6. Comportement sous charge : ...................................................................................................................... 571.5.7. Donnes : .................................................................................................................................................... 581.5.8. Rsolution :....................................................................... .......................................................................... 58

2.DIMENSIONNEMENT DES ROULEMENTS....................................................................................................................... 602.1. Donnes :........................................................................................................................................................602.2. Rsolution.......................................................................................................................................................61

2.2.1. Tension dynamique :................................................................................................................................... 612.2.2. Tension statique :.............................................................. .......................................................................... 622.2.3. Charge due leau : .................................................................................................................................... 62

2.2.4. Charges du au poids propre du rotor et de la poulie:.................................................................................. 622.2.5. Charges appliques au roulement le plus sollicit :.................................................................................... 632.2.6. Calcul de la dure de vie du roulement le plus sollicit : ........................................................................... 64

3.VERIFICATION DE LA VA NNE PAR ELEMENTS FINISA LAIDE DE COSMOSXPRESS. ...........................................683.1. Introduction :.................................................................................................................................................683.2. Donnes turbine :..........................................................................................................................................683.3. Proprit d'tude :........................................................................................................................................683.4. Informations sur les chargements et les dplacements imposs : ........................................................693.5. Rsultat de ltude par lment fini...........................................................................................................70

3.5.1. Coefficient de scurit minimum en fonction de la hauteur deau :........................ ................................... 703.5.2. Contraintes de Von Mises :......................................................................................................................... 703.5.3. Dformation :.................................................................... .......................................................................... 733.5.4. Contrle de conception............................................................................................................................... 733.5.5. Conclusion : ................................................................................................................................................ 74

4.VERIFICATION DE LARBRE DU ROTOR........................................................................................................................ 754.1. Montage clavette : .....................................................................................................................................754.2. Diamtre de larbre : ...................................................................................................................................77

5.CALCUL DU COUPLE NECESSAIRE A LA REGULATION DE LA VANNE....................................................................... 816. VERIFICATION DE LA RE SISTANCE DES CORDONS DE SOUDURE RELIANT LES FLASQUES AUX MOYEUX DUROTOR................................................................................................................................................................................... 837.DOMAINE DUTILISATIONDE LA JLAKIT ................................................................................................................... 85

CHAPITRE 5 ........................................................................................................................................................................ 86

FABRICATION DE LA TURBINE.................................................................................................................................86

1. REALISATION DU PROTOTYPE....................................................................................................................................... 861.1. Mthodes utilises pour la fabrication des pices. .................................................................................86

1.1.1. Choix de la mthode de dcoupe des tles :............................................................................................... 861.1.2. Ralisations des tles plies : ..................................................................................................................... 86

1.2. Demande doffre de prix..............................................................................................................................871.3. Commande des pices..................................................................................................................................871.4. Rception des commandes...........................................................................................................................901.5. Prparation du prototype. ...........................................................................................................................90

1.5.1. Matriel utilis : .......................................................................................................................................... 901.5.2. Oprations ralises :........................................................ .......................................................................... 91

2. MATERIEL NECESSAIRE AU MONTAGE DU KIT............................................................................................................923. ASSEMBLAGE DU KIT , MODE OPERATOIRE.................................................................................................................. 92

3.1. Montage de la vanne :..................................................................................................................................923.2. Montage de ladmission : ............................................................................................................................943.3. Ajuster la largeur de la vanne et souder son axe : .............................................................................. 100 3.4. Souder les UPN 80 servant la rigidification de ladmission :........................................................101 3.5. Montage de la bride dentre :................................................................................................................ 102


4/117

4

3.6. Assemblage du rotor :...............................................................................................................................103 3.7. Ajustage des l ignes de contact permettant la fermeture de la vanne : ............................................ 104 3.8. Souder les fixations de la bride de sortie aux tles principales :......................................................105 3.9. Montage final de la turbine :...................................................................................................................108

4. CONCLUSION SUR LA REALISATION DU PROTOTYPE : ............................................................................................. 113

CHAPITRE 6 ...................................................................................................................................................................... 114

CONCLUSION GENERALE SUR LA REALISATION DE MON TRAVAIL DE FIN DETUDES.......114

BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................................................. 115ANNEXE. ............................................................................................................................................................................. 116


5/117

5

Remerciements.Avant de prsenter ce travail, je tiens remercier Monsieur Jean-Luc Willot pour ces prcieuxconseils dans les domaines de lhydraulique et de la mcanique.

Je remercie galement lasbl Codart et son quipe, et particulirement son directeur RogerLoozen, de mavoir si chaleureusement accueilli.

Je tiens souligner la participation indispensable de Monsieur Jacques Kyalumba et GeorgesPque : leur disponibilit et leurs claircissements mont t dun grand secours.

Je tiens galement exprimer ma reconnaissance Monsieur Henri Snoeck pour sesindications judicieuses sur les choix de conception mcanique et Dirk Laschet pour son aidedans la rdaction du mode opratoire de montage.


6/117

6

Chapitre 1

1. Prsentation de lentreprise WILLOT JLA.

Monsieur Willot Jean-Luc, directeur de lentreprise J.L.A., officie depuis 15 ans dans

lhydro business ; il a ralis plus dune vingtaine de projets dans plusieurs pays dont laBelgique, France, Rwanda, Australie, Madagascar, Inde, Sri LankaIl construit des composants pour des microcentrales hydraulique, est spcialis dans lafabrication de turbines Banki de 1 120kw et fournit des rotors de diamtre 300 mm pour desconstructions artisanales. Il propose aussi tous les lments lectroniques et moniteurs

permettant la gestion de la turbine et de lalternateur des prix abordables pour les particuliers.

Turbine Banki et rotor JLA :

Turbine dmonte

Systme de production dlectricit

Rotor JLATurbine quipe de deux vannes lectrique.


7/117

7

2. Prsentation de lasbl Codart.

CODART est le diminutif de COopration au DEveloppement de l'ARTisanat : cetteassociation vise, au sens large, l'appui aux artisans du Tiers-Monde, en offrant plusieursservices tels que :

1. L'achat et l'expdition de matires premires et d'quipements.

Un des problmes des artisans du Tiers-Monde est l'accs aux M.P. et aux quipements. Lescomptences et les informations techniques ne suffisent pas pour russir un projet technique.L'accs des M.P. de qualit des prix permettant d'tre concurrentiel est indispensable

2. La rcupration de machines-outils dans le secteur du travail du mtal et du bois.

Pour s'installer, les artisans du Tiers-Monde doivent s'quiper de machines-outils. Lesmachines neuves sont en gnral trop coteuses et souvent inadaptes un environnementtechnique peu structur.

3. Le transfert d'informations techniques.

Un des aspects fondamentaux de toute action de dveloppement technique est l'accs ausavoir faire. En effet, il est souvent difficile de rechercher des solutions des problmes

partir d'une feuille blanche sans accs une bibliographie complte.Lasbl Codart pense que le savoir-faire dans le domaine de la construction de machinesncessaires la transformation de produits agricoles doit tre disponible et facilementaccessible.

La matrise simultane de ces trois volets est indispensable pour russir tout projet dans lespays en voie de dveloppement.

Codart dveloppe actuellement une Cellule Energie. Jacques Kyalumba est en charge de lagestion de cette cellule au sein de Codart. En leurs ateliers ici en Belgique et sur place, Hati, Madagascar ou au Congo, ce projet les occupe fortement. En collaboration avec deuxBelges, Jean-Luc Willot, constructeur de turbines Moha et Niels Duschne, ingnieurexploitant plusieurs turbines Mry, Lquipe sest lance dans la proposition dun servicecomplet au niveau de lexploitation de sites hydrauliques dans les pays du Sud.Pour linstant, ils sont en mesure de proposer une solution, qui va de la bride dentre de laturbine jusqu la sortie du courant lectrique du gnrateur ou jusqu la productiondnergie mcanique pour les turbines hydromcaniques. Ils tendent aussi leurs comptences

lamnagement du site: depuis la prise deau sur la rivire jusquau bassin de mise en chargequi enverra leau dans la conduite force jusqu lentre de la turbine.

L'quipe:

Responsable: - M. Roger Loozen Ing.

Service technique: - M. Michel Meunier.- M. Georges Pque.- M. Jacques Kyalumba Ing.- M. Dirk Laschet.

Secrtariat: - Mme. Denise Van Leendert.


8/117

8

- Mme. Marie-Claire Brandt.- Mme. Magali Flas

Comptabilit: - Mme. Christiane Van Leendert.- Mme. Emily Pelsser.

Magasinier: - M. Guido Brockmans

une quipe soutenue par de nombreux bnvoles.

3. Introduction.

2.1.Lnergie hydraulique un potentiel non ngligeable :

Nos socits puisent des quantits croissantes d'nergie dans le patrimoine plantaire qui amis des centaines de millions d'annes pour se constituer ; charbon, ptrole et gaz rsultent

principalement de la dcomposition des vgtaux et forts primaires.A l'allure que nous menons depuis 1850, dbut de l're industrielle, il nous faudra moins dedeux sicles pour puiser ce patrimoine irremplaable l'chelle de l'histoire de l'espcehumaine.

La consommation de l'nergie effectue jusqu' prsent conduit une injustice crasante : lespays riches s'approprient une part du capital nergtique mondial hors de proportion avec lataille de leurs populations, au dpens du dveloppement des plus pauvres. En effet, les paysindustrialiss consomment prs des trois quarts des ressources nergtiques mondiales alorsque leurs populations ne reprsentent qu'un cinquime de la population mondiale ! 2 milliards

d'individus sur les 6 milliards que compte la plante n'ont pas accs l'lectricit.

Laccs lnergie est un des enjeux majeurs du dveloppement en gnral et plusparticulirement pour les artisans du Sud. Souvent, la seule possibilit pour eux estlacquisition dun groupe lectrogne mais malheureusement, ce dernier ne pourra pas tremaintenu. En effet, lincomptence de lutilisateur et des mcaniciens locaux, la nondisponibilit des pices de rechange et leur prix exorbitant font que la dure de vie desmoteurs est souvent trs limite. Une panne importante occasionnant de grands frais sonnera,souvent, larrt des activits.

Les pollutions engendres par les modes de consommation d'nergie sont maintenant connues

de tous (effet de serre, mares noires, accumulation de dchets toxiques ...).Le protocole de Kyoto va obliger le Canada, l'Europe, le Japon, la Russie, pour les principaux

pays, rduire leurs missions de gaz effet de serre (GES) entre 2008 et 2012. Toutefois,ces rductions ne suffiront pas rduire les rejets de CO2 et des autres GES lchelle de la

plante. Cette premire tape ne sera probablement que le dbut dun long processus pourparvenir une relle baisse des missions. L'enjeu est primordial et dsormais reconnu par laquasi-totalit de la communaut scientifique.

Une seule voie apparat donc soutenable : faire des conomies d'nergie trs significatives, etn'employer, terme, que les nergies renouvelables. Pendant des sicles, l'nergie des riviresa t utilise comme source d'nergie mcanique pour moudre le grain, lever l'eau, scier le

bois, presser les olives pour obtenir de l'huile... Depuis le XXme sicle est apparuel'hydrolectricit qui permet la transformation en nergie lectrique.


9/117

9

A ct des grands barrages qui dveloppent chacun une puissance de l'ordre de plusieurscentaines de mgawatts (jusqu' 10 000 MW pour quelques grands barrages trangers), ilexiste des petites centrales (moins de 10 MW) et des microcentrales (0,5 MW) exploites aufil de l'eau, c'est--dire sans rservoir de stockage. Ces petites centrales ont souvent un impactngligeable sur l'environnement (du fait de leurs dimensions) mais sont plus sujettes auxvariations saisonnires de dbit. Elles sont donc mieux adaptes aux lieux isols et dues l'initiative de particuliers ou de collectivits locales.

2.2.La JLAKIT : Une turbine Banki conue pour les pays du SUD :

Dans le cadre de leur collaboration les ateliers de mcaniques JLA WILLOT et lasblCODART (ONG de droit belge) ont mis au point la turbine JLAKit.Cette turbine hrite de la longue exprience des ateliers Willot dans la construction desturbines traditionnelles JLA et de lexprience de CODART dans le transfert de technologievers les pays du SUD.

Caractristiques de la JLAKit.

1) Sites :

Cette turbine convient pour des sites dont la hauteur deau se situe entre 2 et 22.5 m.Le dbit nominal utilis par la machine est compris entre 40 et 294 l/s.Pour une hauteur deau de 22.5 m et un dbit de 150 l/s la puissance rcupre est de 32.5 kW.

2) Principe gnral :

Elle est constitue de tles cintres rigidifies par des profils standards, de pices plusmassives spcifiquement conues comme les paliers, et de pices dusage courant en

construction mcanique, le tout livr en kit. La transmission du couple se fait par courroiepour obtenir un rendement maximum; ladmission de leau est horizontale, laccs la vanne(de type aileron) et au rotor est possible.De type mcano soud, la JLAKit peut-tre monte facilement avec de faibles moyenstechniques, lobjectif premier tant den permettre lassemblage tout atelier sommairementquip. Il suffira en effet demboter les diffrentes pices, suivant un mode opratoire simpleet clairement dfini, puis de les souder aux endroits indiqus.Cette conception la rend comptitive en terme de cot.

3) Poids et encombrement :

La largeur de ladmission est limite un maximum de 300mm ; pour cette valeur, lesdimensions de la turbine sont :Longueur : 685 mmLargeur : 575 mmHauteur : 505 mmPoids : 207 kg

4) Usages possibles :

Comme toutes les turbines hydrauliques, rappelons que la JLAKIT reste une alternativeprfrable lnergie thermiquePar sa conception, la turbine JLAKIT offre une souplesse dutilisation : en effet, comme pourles turbines JLA classiques, les deux bouts darbre sont toujours disponibles.


10/117

10

Dune part, elle peut entraner un alternateur et produire alors de lnergie lectrique pour unusage domestique ou pour lalimentation de machines de transformation de produits agricoles.Pour des communauts rurales, lnergie lectrique peut tre disponible travers un rseaulectrique ou via la charge de batteries lectriques.

Dautre part, il est loisible lutilisateur dentraner des machines de transformation agricoleen prise directe. Une transmission par courroie permettra datteindre la vitesse optimale de lamachine rceptrice. Dans cette dernire hypothse, lutilisateur saffranchirait des contraintestechniques et financires relatives la production de lnergie lectrique.Les potentialits de cette turbine sont multiples : nous proposons une liste non exhaustive de

puissance et capacit des machines utilisables dans les milieux ruraux :

- un moulin manioc de 450kg/heure : 7,5kW- une dcortiqueuse paddy de 250kg/heure : 3 kW- lextraction des huiles vgtales 100l/heure : 3 kW

Enfin, une pompe de 7,5 kW peut porter 15 mtres de hauteur, un dbit de 130 m d eau enune heure. Si on considre les besoins en eau de 60 litres/ habitant/jour, la pompe peut fournirles besoins journaliers dun village denviron 2000 personnes.

En conclusion :

On peut noter que la JLAKIT est une machine qui contribue au dveloppement

1- Par lamlioration du bien tre dans les milieux ruraux en permettant laccs leau (hygine et bonne sant) et llectricit (conservation des aliments)

2 - Par sa contribution lamlioration du pouvoir dachat par laugmentation dela valeur ajoute de la production rurale.

3 - Par sa contribution limplantation de petits ateliers dartisans en fournissantlnergie ncessaire au fonctionnement de machines-outils


11/117

11

Chapitre 2

Mthode davant projet.

La premire tape dans la conception dune turbine est la dtermination de ses

grandeurs caractristiques, la plus importante tant son rendement. Celui-ci est maximumquand on choisit les bonnes relations entre les paramtres de la turbine, ce qui permet unamortissement rapide de linstallation hydraulique.

1. Description et principe de fonctionnement.

2.1.Historique de la turbine Banki :

Invente par lingnieur australien A.G.M. Mitchell en 1903, elle portait alors le nom

de radial flow turbine . Donat Banki, professeur hongrois, dveloppa la turbine et larendue plus populaire par ses publications de 1917 et 1919. Fritz Ossberger, ingnieurmcanicien allemand, eut connaissance de linvention de Mitchell et tablit avec lui desrelations professionnelles. En 1922 Ossberger obtint un brevet pour la turbine initialementdveloppe par Mitchell et commercialisa la turbine dsigne par free stream turbine .Depuis, peu de choses ont volu par rapport la turbine originale.

La turbine Banki porte encore dautres noms :- Turbine Ossberger- Turbine Banki-Mitchell- Roue double impulsion- Roue flux radial

2.2.Domaine dutilisation :Les paramtres qui caractrisent une turbine sont :- la hauteur manomtrique (Hman) ou lnergie cde par chaque kilo de fluide la

traversant, exprim en m,- la vitesse de rotation (N) de la roue en tours/min.- et la puissance (P) recueillie larbre en Watt, mais en cv dans la formule de la

vitesse spcifique suivante.

Ces trois paramtres sont regroups en un seul appel vitesse spcifique. Lallure delcoulement et la forme gnrale de la machine, donc le choix du type de turbine, dpendentuniquement de cette dernire dont la valeur est donne par :

ns = N*P1/2

H5/4


12/117

12

Les turbines JLA possdent une large gamme dutilisation ( figure 2.1 )

- les hauteurs de chute vont de 2 m 70 m,- les dbits de 50 600 l/s,- les puissances vont de 1 150 kW ou de 1.34 201.15 cv,- les vitesses de rotations vont de 50 tr/min 2000t r/min.

Figure 2.1 Domaine dutilisation

Chaque type de turbine ne fonctionne bien, avec un rendement suffisant, que dans uneplage de donne de la vitesse spcifique, pour les turbines JLA cette plage est comprise entre

11.4 et 140.

2. Thorie de la turbine Banki.

Soit c la vitesse absolue, w la vitesse relative tangentielle laubage et u la vitessedentranement du rotor.

Dans les turbines JLA, deux lames deau, de section rectangulaire, sont diriges vers lapriphrie de la roue de telle sorte que les aubages en arc de cercle soient attaqustangentiellement par la vitesse relative W1. A la sortie du premier passage dans la roue, leau,qui conserve une certaine nergie cintique, traverse, en vitant larbre, lespace intrieur etattaque les aubages de telle sorte que la vitesse relative W3 soit tangente aux aubages dusecond passage, de forme bien videmment identiques celles du premier passage. Anouveau, une partie de lnergie cintique est rcupre et leau quitte la roue. Dans cesconditions dattaque des aubages du premier et du second passage, lcoulement est bienguid et lon peut considrer que leau quitte les aubages avec des vitesses relatives tangentesaux aubes. La figure 2.2 donne les triangles des vitesses en 1, 2, 3, 4.

Les turbines Banki sont action pure, la dtente se faisant entirement en dehors de laroue mais on la dit aussi action et raction quand elle travaille en dpression.


13/117

13

?

?

?

?

?

?

Figure 2.2 - Triangle de vitesse en 1, 2, 3, 4.


14/117

14

2.1.Caractristiques de la JLAKit :Site :Hauteur deau brute : Hb = 15.5 m

nette : H = 15 mDbit : Q = 226 l/s

Rotor :

Angle entre tangente aubage et diamtre intrieur rotor : ? 2= 78Angle entre tangente aubage et diamtre extrieur rotor : ? 4 = 24Angle d'attaque de leau : ? 1 = 17 = 0.2965 radDiamtre extrieur du rotor : D1 = 293 mmDiamtre intrieur du rotor : D2 = 162 mm

Admission :Arc dalimentation : ? = 105 = 1.832 rad

Les aubages tant identiques pour les deux passages :? 3 = ? ?? 2 et ? 4 = ? ?? 1.

On a videment :U1 = U4 et U2 = U3.

2.2.Dtermination du rendement :

Lquation dEuler applique au rotor scrit, en appelant W le travail rcupr larbre :

W = (U1*C1u U2*C2u) + (U3*C3u U4*C4u),o C1u, C2u, C3u et C4u sont les composantes de la vitesse absolue dans la direction de

U en 1, 2, 3 et 4.Cette quation exprime que le travail accompli est gal la variation dnergie cintique deleau dans le rotor par unit de masse.

? ?

?

?

?

Figure 2.3 - Triangles des vitesses en 1.


15/117

15

? Figure 2.4 - Triangles des vitesses en 4.

Les aubages des rotors JLA sont dessins de sorte que ? 2 = ? ?? 3 = 78.Il vient dans ce cas :

C2u = U2*sin 78 = 0.978*U2C3u = U3*sin 102 = 0.978*U3

comme U2 = U3 on a C2u = C3u, de plus U1 = U4?W = U1*(C1u C4u)

Des triangles des vitesses, on tireC1u = U1 + w1u = U1 w1*cos ? 1C4u = U4 + w4u = U4 w4*cos ? 4

et il vientW = U1*(-w1*cos ? 1 + w4*cos ? 4).

En ngligeant les pertes de charge, ainsi que la variation de cote entre 2 et 3, la relationde Bernoulli applique entre 2 et 3 donne

p2 + *?

*C2 = p3 + *?

*C3 o p2 = p3?

patm

On en tire C2 = C3, qui avec ? 3 = ? 2 ? et U2 = U3, montre que les triangles desvitesses en 2 et 3 sont identiques. Il vient alors w2 = w3.

??

Figure 2.5 - Triangles des vitesses en 2 et 3.


16/117

16

En ngligeant les pertes par frottement sur les aubages et les variations de cote, larelation de Bernoulli en mouvement relatif applique entre 1 et 2 et entre 3 et 4 donnerespectivement :

p1 + *? *w1 *? *U1 = p2 + *? *w2 *? *U2p4 + *? *w4 *? *U4 = p3 + *? *w3 *? *U3Avec p1 = p2 = p3 = p4? patm , U1 = U4 et U2 = U3, il vient, puisque w2 = w3,w4 = w1.En ralit, cause des frottements sur les aubages, w4 = ? *w1, avec ? ??lgrement

infrieur lunit.

Remarque :Il se produit un vide dans les turbines possdant un bti tanche et un conduit daspiration

plongeant dans leau du niveau aval. Lair se trouvant dans la conduite est entrane par leauscoulant vers le bas et en raison de la pression atmosphrique, la colonne deau remontedans le conduit .Les pressions lintrieure de la turbine peuvent alors tre infrieure la

pression atmosphrique dans le cas o la machine est parfaitement tanche lair ambiante.

On sait que la rgulation du vide crer dans une turbine Banki permet doptimaliser sonrendement. On ne tiendra pas compte de ce phnomne dans cette tude car on ne sera garantide ltanchit globale de la machine quaprs les premiers essais sur site. Pour plusdinformation sur ce phnomne vous pouvez consulter le mmoire de Schauss Nicolasintitul : Etude, mise en place et automatisation dun systme daspiration pour augmenterle rendement dune turbine Banki et comportant la rfrence 4291 la bibliothque deGramme

Le travail maximum rcuprable, Wmax, dans une telle roue sobtient en supposant quetoute lnergie cintique disponible dans le jet de sortie de la tuyre est rcupre (dans ce cas

C4 serait nulle) et que, de plus la tuyre est parfaite (dans ce cas C1 vaudrait C1th). On a donc

Wmax = C1th / 2.

La relation de Bernoulli applique entre 0 et 1 donne,

p0 + *? *C0 + ? *g*z0 = p1 + *? *C1 + ? *g*z1Avec p0 = p1 = patm et C0 = 0, il vient, en appelant H0 la valeur de (z0 z1),C1th = v (2*g*H0).

A cause des pertes de charges dans la tuyre, C1 est infrieure C1th et on crit

C1 = ? *C1th ou ? ?est lgrement infrieur lunit.

Le travail peut scrire

W = U1*(-w1*cos ? 1 + ? *w1*cos (? ?? 1))= -U1*(1 +?? )*w1*cos ? 1 = -U1*(1 + ?? )*(U1 C1u)= U1*(1 +?? )*(C1*cos ? 1 U1).

On introduit le rendement indiqu, ? i, par

? i = W/Wmax = W/C1th/2 = 2*? *W/C1 = 2*? *U1/C1*(1 + ? )*(cos ? 1 U1/C1)


17/117

17

Rendement en fonction de U1/C1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

U1/C1

rendement

17

30

Figure 2.6 reprsentation graphique du rendement de la turbine en fonction de U1/C1.

On constate que le rendement sannule pour deux valeurs particulires du rapport U1/C1, savoir

U1/C1 = 0, le rotor est larrt,U1/C1 = cos ? 1, fonctionnement vide. Dans ce cas, le rotor tourne la vitesse

demballement qui est plus ou moins le double de la vitesse nominale.

Lexpression de ? i montre quil est parabolique en U1/C1. Il passe par un maximum pourU1/C1 = cos ? 1/2 et vaut ? i_max = ? /2*(1+? )*cos? 1.? i_max est donc dautant plus lev que

- ? ?est lev (pertes de charge dans la tuyre est faible), de lordre de 0.95- ? ?est lev (pertes de charge sur les aubages faibles), de lordre de 0.95- ? 1 est faible, il est gal 17 pour la JLAKit, on le prend dhabitude compris entre 15-

20.

On obtient alors un rendement indiqu maximum ? ? i_max = 0.95/2*(1+0.95)*cos17 = 0.805

? ? i_max = 80.5%

atteint pour U1/C1 = cos 17 = 0.4782

Notons que ? i_max est trs sensible la valeur de ? 1 puisque pour? 1 = 30, ? = ? = 0.95, celui-ci tombe 66%. Il est donc important de construire la tuyreavec prcision (respect de ? 1) et qualit (? ?lev). Pour obtenir une valeur de ? ?leve, lesaubages seront polis et les bords dattaque et de fuite seront affts.

? 1 =

? 1 =


18/117

18

2.3.Vitesse de rotation du rotor obtenue au rendement maximum :

La vitesse de rotation optimale, N, peut scrire partir de U1 = ? *r1 =2*? *N/60*D1/2.Avec U1 = C1*cos? 1/2 et C1 = ? *v(2*g*H0), il vient

D1 = 30/? *v(2*g)*? *cos? 1*1/N*vH0N = 30/3.14*v(2*9.81)*0.95*cos17*v15/D1 = 131.22*vH0?N = 508.23 tr/min

Notons que H0 est plus faible que la hauteur de chute brute Hb puisquil faut maintenirle rotor lgrement au dessus du plan de restitution aval (fig. 2.2).

Le diamtre intrieur de la roue D2 est choisi aussi proche que possible de D1 afin delimiter les pertes de charge et de laisser au fluide suffisamment de place pour quil puisseattaquer convenablement les aubes du second passage. Cependant le fluide doit tre bienguid et un nombre daubes minimum est ncessaire.

Le rotor JLA possde 31 aubes et D2 = 162/293*D1 = 0,551*D1, un choix courant est de Z =20 30 et D2 = 2/3*D1 = 0.667*D1.

2.4.Longueur du rotor :

La longueur du rotor, B, est conditionne par le dbit passer (fig.2.2).En appelant ? larc dalimentation, il vient, pour la section de passageS1 = D1/2*? *B*k,

k tant le coefficient dobstruction des aubages (~1).

La vitesse mridienne dentre vaut Cm1 = C1*sin?

1 et le dbit volumique vautQ = S1*Cm1 = D1/2*? *B*k*? *v (2*g*H0)*sin? 1, soitQ = 0,139* D1*? *B*N (k = 1, ? 1 = 17, ? = 0.95).Larc de lalimentation de la JLAKit est de 105 (conditionn par lemploi de la vanne

aileron), gnralement il varie entre 40 et 100.Il vient alors avec ? = 1.83 rad

B = 39.03*Q/(N*D1) = 0.7757*Q? B = 0.1753 m

2.5.Gomtrie et position dune aube du rotor :

A lextrieur, laube doit tre tangente w1. Langle ? 1 se calcule parw1*cos ? 1 = U1 C1*cos? 1

avec U1 = C1*cos? 1 au point de fonctionnement optimal. On a doncw1*cos? 1 = -U1 = -C1*cos? 1/2.

Le triangle des vitesses (fig. 1.3) est alors tel que OM = ON = C1*cos? 1/2, do dansle triangle OPN :

tg(? ?? 1) = C1m/ON = (C1*sin? 1)/(C1*cos? 1/2) = 2*tg? 1 et avec ? 1 = 17.? ? 1 = 148.6 et ? 4 = 31.4


19/117

19

Le rotor JLA est dessin de telle sorte que ? 1 = 156 et ? 4 = 24.

Avec le choix de ? 2 = 78, il faut donc dessiner un aubage en arc de cercle de rayon Rentre r = D1/2 et r = D2/2 (fig. 1.7).

?

?

?

Figure 2.7 Position dune aube.

Dans le triangle CSP : |CP| = (D2/2)+R D2*R*cos (? ?? 2)Dans le triangle POC : |CP| = (D1/2) + R D1*R*cos (? ?? 1)

etR = (D2) (D1) .

4*( D1*cos? 1 D2*cos? 2)Avec

D2 = 162, D1 = 293, ? 1 = 156 et ? 2 = 78 il vient? R = 49.4 mm

Les aubes utilises ont pour caractristiques : Rconvexe = 40 mmRconcave = 51.5 mmDonc un R

moyen= 45.75 mm

Il reste fixer la position du centre de cet arc :CP = v (R + (D2/2) D2*R*cos(? ?? 2))

Avec R = 45.75, D2 = 162 et ? 2 = 78.CP = 100.97 mm

Les aubages peuvent tre dcoups dans des tuyaux de commerce. Afin de calculer lalongueur acqurir, il y a lieu de connatre langle au centre de laubage ?, il est gal 71.5.


20/117

20

Remarque :

Les pertes ont t considres comme constante pour tous les points de calcul ralis pourobtenir les courbes prsentes dans ce chapitre. En ralit, il existe diffrent type de pertesvariant chacun suivant ces propres paramtres.Les diffrentes pertes prsentes dans la turbine sont :

- Les pertes hydrodynamiques se produisent au niveau de la veine de fluide, elles sontproportionnelles au carr du dbit. Elles rsultent soit du frottement sur les facesinternes des canaux pour les pertes continues , ou sont provoques par unemauvaise adquation des directions des vitesses et des canaux pour les pertes parchocs .

- Les pertes par fuites internes.

Figure 2.8 Dbit de fuite.

- Les pertes par frottements mcaniques dans les paliers et les organes dtanchit. Unevaleur approche est de les considrer comme proportionnelles la puissance fournie.

Un dbit de fuite existe entrela tle dflectrice suprieurede ladmission et les aubagesdu rotor de la JLAKit. Pour lelimiter, on rduira aumaximum la distance entreces deux pices au montage.Ce dbit constitue une perte,

car une partie de leauturbine ne passe pas dans laroue et ne produit donc pas de

puissance.

qfuite


21/117

21

2.6.Rsultat sur Excel :

Les formules thoriques dveloppes ci-dessus ont t entres dans Excel afin de pouvoirobtenir les grandeurs caractristiques de la JLAKit pour dautres sites et de faire apparatredes graphiques nous donnant les tendances des paramtres lorsquune donne varie.

Tableaux :

Figure 2.9 tableau des donnes de la turbine et du site remplir par lutilisateur.

Donnes :

Hauteur d'eau H [m] : 15

Dbit Q [m/s] : 0,226

Diamtre extrieur du rotor D1 [mm] : 293

Diamtre intrieur du rotor D2 [mm] : 162

[] [rad]

?1 :? 156 2,72

?2 :? 78 1,36

?3 :? 102 1,78

?4 :? 24 0,42Angle d'attaque de l'eau ? 1 : 17 0,30

Arc d'alimentation ? : 105 1,83

? ? 0,95

? ? 0,95

k 1

Rapport de transmission pour entraner une machine N1 [tr/min]= 1500 : r = N1/N2

Travail rcupr : W [J]

Puissance rcupre [W] : P = ? *Q*W


22/117

22

Remarque :La ligne verte correspond aux donnes de notre cas.

?_indiqu?

0,805

H variable et Q = cst = 0,226 m/s

? ??[m]? B [m] N2 [tr/min] C1 [m/s] U1 [m/s] r W [J] Wmax [J] P [kW] Pmax [W] C [N*m]

15,00 175,28 508,23 16,30 7,79 2,95 118,43 147,15 26,527 32961,60 498,68

4,00 339,42 262,45 8,42 4,02 5,72 31,58 39,24 7,074 8789,76 257,52

6,00 277,14 321,43 10,31 4,93 4,67 47,37 58,86 10,611 13184,64 315,40

8,00 240,01 371,16 11,90 5,69 4,04 63,16 78,48 14,148 17579,52 364,19

10,00 214,67 414,97 13,31 6,36 3,61 78,95 98,10 17,685 21974,40 407,17

12,00 195,97 454,57 14,58 6,97 3,30 94,74 117,72 21,222 26369,28 446,04

14,00 181,43 491,00 15,74 7,53 3,06 110,53 137,34 24,759 30764,16 481,77

16,00 169,71 524,90 16,83 8,05 2,86 126,32 156,96 28,296 35159,04 515,04

18,00 160,00 556,74 17,85 8,54 2,69 142,11 176,58 31,833 39553,92 546,28

20,00 151,79 586,85 18,82 9,00 2,56 157,90 196,20 35,370 43948,80 575,83

23,00 141,55 629,33 20,18 9,65 2,38 181,59 225,63 40,675 50541,12 617,51

Q variable et H = cst = 15 m

Q [m/s] B [m] P [kW] Pmax [W] C [N*m]

0,226 175,28 26,527 32961 498,68

0,08 62,60 9,474 11772 178,10

0,10 78,25 11,843 14715 222,63

0,12 93,90 14,211 17658 267,15

0,14 109,55 16,58 20601 311,68

0,16 125,20 18,948 23544 356,20

0,18 140,85 21,317 26487 400,73

0,20 156,50 23,685 29430 445,25

0,22 172,15 26,054 32373 489,78

0,24 187,80 28,422 35316 534,30

0,26 203,45 30,791 38259 578,83

0,28 219,10 33,159 41202 623,35

N2 [tr/min] ?_indiqu? C1 [m/s] U1 [m/s] r W [J] Wmax [J]

508,23 0,80 16,30 7,79 2,95 118,43 147,15

Figure 2.10 Tableaux des rsultats thoriques correspondant aux donnes de la Figure 2.8.


23/117

23

Graphique :

Couple rcupr l'arbre du rotor en fonction de la hauteur d'eau :

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

Hauteur d'eau [m]

Couplercuprlaroue[N*m]

Q = 294 l/s

Q = 226 l/s

Q = 200 l/s

Q = 150 l/s

Q = 100 l/s

Q = 40 l/s

Figure 2.11 C = fct(H).

Couple rcupr l'arbre du rotor en fonction du dbi t :

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Dbit d'eau [m/s]

Cou

plercuprlaroue[N*m]

H = 22.5 m

H = 20 m

H = 15 m

H = 10 m

H = 5 m

H = 2 m

Figure 2.12 C = fct(Q).


24/117

24

Puissance rcupre m'arbre du rotor en fonction du dbit :

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Dbit [m/s]

Puissancel'arbredurotor[kW]

H = 22.5 m

H = 20 m

H = 15 m

H = 10 m

H = 5 m

H = 2 m

Figure 2.13 P = fct(Q).

Puissance rcupre en fonction de la hauteur d'eau:

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

Hauteur d'eau [m]

Puissance[kW]

Q = 294 l/s

Q = 226 l/s

Q = 200 l/s

Q = 150 l/s

Q = 100 l/s

Q = 40 l/s

Figure 2.14 P = fct(H).


25/117

25

Vitesse de rotation du rotor en fonction de la hauteur d 'eau :

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

Hauteur d'eau [m]

Vitessederotation[tr/m

in]

Figure 2.15 N = fct(H).

Largeur de l'admission en fonction de la hauteur d'eau :

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00

hauteur d'eau

Largeurdel'admission

Q = 294 l/s

Q = 226 l/s

Q = 200 l/s

Q = 150 l/s

Q = 100 l/s

Q = 40 l/s

Figure 2.16 B = fct(H).


26/117

26

Largeur du rotor en fonction du dbit :

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Dbit [m/s]

Largeurdurotor[mm

]H = 2 m

H = 5 m

H = 10 m

H = 15 m

H = 20 m

H = 22.5 m

Figure 2.17 B = fct(Q).

2.7.Conclusion sur les courbes obtenues :

- Figure 2.11 :La courbe reprsentant le couple en fonction de la hauteur deau est croissante et du second

degr, elle suit bien lallure de celle de la vitesse de rotation du rotor comme lannonce laformule C = P*? . On remarque que la contribution des premiers mtres de hauteur deau lacration du couple est plus importante comme nous montre lvolution du coefficientangulaire.

- Figure 2.12, Figure 2.13 et Figure 2.14 :Couple et puissance en fonction du dbit ou de la hauteur deau son linaire et croissant quandrespectivement H ou Q reste constant, ce que laissais prvoir la formule P = ? *g*H*Q*? . Ensupposant bien sur que la largeur de la turbine volue avec le paramtre.

- Figure 2.15 :La courbe de la vitesse de rotation en fonction de la hauteur deau est bien du second degr etcroissante comme lannonce la formule : N = Cst*v H.

- Figure 2.16 :La largeur du rotor en fonction de la hauteur deau est une hyperbole, ceci est du C 1 =Cst*v H qui se trouve au dnominateur de la formule.Physiquement lallure de la courbe sexplique par le fait que plus la hauteur deau estimportante, plus grande est la vitesse de leau et donc la quantit deau par unit de tempstraversant la machine est aussi plus importante. Pour une mme puissance, on diminue donc lalargeur de la machine. Et inversement pour une diminution de hauteur deau.

- Figure 2.17 :La largeur du rotor en fonction du dbit est croissante et linaire, vu que B = cst*Q.


27/117

27

Chapitre 3

Conception de la turbine.

Ce chapitre expose les choix de conception adopts. Il faut savoir que le processus depassage dune ide ou dun concept une ralit est un processus cratif et itratif long. La

ralisation des plans des diffrentes pices est la partie du projet qui ma pris le plus de temps.Les changements apports durant la conception ne seront pas tous prsents ici, car ils sonttrop nombreux.

1. Introduction.

La turbine JLA est produite par moulage pour la plupart des pices de la machine, exceptionfaite du rotor. La version actuelle de la JLA, en fonte, avait pour but davoir un rapportencombrement puissance le plus faible possible et une durabilit comparable aux turbinesOssberger.Il sagit dtudier la conception dune machine rpondant une demande lowcost pour des

puissances de moins de 30 KW et principalement conue pour des entranements mcaniquesde petits moulins et autres. Le rotor est celui des turbines JLA avec un axe plus petit.

Les choix adopts dans la conception de la JLAKit sont guids par lintention de produire unemachine fiable et lowcost, en restant au niveau de pays en voie de dveloppement qui

pourront la monter avec de faibles moyens techniques. Un peu le style Skat, Entech, Olade,mais en plus simple et en proposant directement les plans avec les fournitures (paliers,roulements, joints, tles dcoupes au laser et aubages tirs), soit des produits haut degamme mis disposition des ateliers des pays du Sud, pratiquement prix cotant.

La fiabilit est un critre important, car dans les pays o elle sera utilise, une panne ,mmebnigne, peut arrter la machine plusieurs semaines, le temps ncessaire lenvoi de la picede rechange, souvent importe, et de faire venir un ouvrier qualifi.

Lowcost, car il existe dj des turbines Banki de mme puissance, fiables, mais nonfinanables pour de telles rgions.

Le choix dune machine mcano soud, envoye en kit, comportant des tles cintres, estdict par loutillage prsent dans les pays en voie de dveloppement, qui se rsume souvent un poste souder et une meuleuse. De plus le produit nexiste pas encore sur le march.

Les diffrents problmes sont notamment :

Pour ladmission :- Le choix de lorientation de la conduite force par rapport la bride dentre de la

turbine. Doit-elle tre verticale, horizontale ou incline comme cela se fait Butembo ?- La rigidit de la structure en tle cintre de 8mm pour linjecteur nest pas suffisante.

Pour la vanne :- Quel type choisir : Papillon, guillotine, secteur, aileron,- La vanne sera telle dmontable? Lassemblage sur laxe sera t-il soud, frett,

- Quelle conception de paliers choisir en regard des difficults de prcision en mcanosoud.


28/117

28

En gnral :- Garantir laccs au rotor et la vanne.- Toutes les excutions seront faites en fonction de la largeur dinjection de leau dans le

rotor qui sera la dimension variable permettant dadapter la machine plusieurs sites.- La conception des brides permettant la liaison de la conduite force la turbine et de la

jupe daspiration.- Eviter tout montage entranant des problmes dtanchit.- Raliser des fixations pour les machines entranes qui pourraient tre fixs directement

au dessus de la turbine ou en articulation avec tension de la courroie par le poids durcepteur.

2. Admission.

2.1.Orientation de ladmission :

Elle peut-tre soit horizontale, oblique ou verticale ; on remarque une tendance chez la

plupart des constructeurs la placer horizontalement. Nous choisissons cette dernire quisemble la plus approprie, car :- Il est plus simple de dmonter une turbine admission horizontale.- Une entre incline coince la turbine entre le plan de fixation du bti et celui de la bride

de la conduite force ; il en rsulte des contraintes importantes sur la machine aumoindre mouvement de la conduite.

- Le dernier socle de maintien de la conduite rigidifie lensemble de cette dernire.Par contre une admission oblique rduit les travaux de gnie civil et fait conomiser un coude.

Figure 3.1 Orientation de ladmission.

2.2.Choix de langle dadmission ? :

Les essais raliss par M. Willot sur ces turbines ont montr une diminution du rendementlorsque langle dadmission dpasse les 120. Cependant la JLAKit nest pas destine degrands dbits. Avec un rotor dune largeur maximale de 300 mm, les dbits calculs avec uneentre 120 sont trop importants (voir rsultats ci-dessous).Mr Willot prfre un angle de 80, car on ne cherche pas la puissance maximum avec unemachine possdant un rotor trs court.

Aprs ltude dune injection possdant un angle de 80, on sest rendu compte que le choixde la vanne aileron, par son encombrement, influence le choix de cette valeur. On a donc opt

pour un angle de 105 permettant lutilisation dune admission moins imposante et intgrantmieux la vanne aileron.


29/117

29

Figure 3.2 Aire dadmission du rotor.

b0 : largeur utile du flux dadmission lentre du rotor

= largeur du rotor 2*(largeur flasque admission + largeur de dviation du fluide)= 300 2*(8+11) = 262 mm

L : longueur de larc de laire dadmission= ? *D1*? /360 = 3.14*293*105/360 = 255.56 mm

A : aire dadmission du flux deau= b0*L = 262*255.56 = 66957.01 mm

Qr : dbit deau requis pour cette aire dadmission= A*v

avec v la vitesse du flux deau perpendiculaire laire dadmission. Cette composantede la vitesse absolue est quivalente la vitesse radiale cm.

?

Figure 3.3 Vitesse radiale du flux dentre dans le rotor.

Qr= A*cm = b0*L*c*sin ? = b0*D1*? *? /360*v(2*g*H)*sin ?

Aire dadmission


30/117

30

Pour une admission de 120 et une hauteur deau de 15m le dbit maximum est deQr_120 = 262*10

-3*293*10-3*3.14*(120/360)* v (2*9.81*15)*sin 17 = 0.403 m/sPour une admission de 80 et une hauteur deau de 15m le dbit maximum est deQr_80 = 262*10

-3*293*10-3*3.14*(80/360)* v (2*9.81*15)*sin 17 = 0.269 m/s

2.3.Calcul de la hauteur de la bride dentre, hb :

Soit la surface de la bride dentre = surface dadmission nette sur le rotor, Sb = San.San est gale laire dadmission du flux deau moins laire occupe par les aubages, avec unangle dadmission de 105 leau rencontre 8 aubages dune paisseur de 5mm.? b0*hb = b0*L?8*5*b0? hb = 255.26?40 = 215.26 mmUn angle dadmission de 80 nous donne hb = 204.55 mmLe profil de ladmission devant tre le plus court possible, on choisi hb = 200 mm vu quunesurface dadmission due un angle de 80 est suffisante.

2.4.Largeur de ladmission par rapport au rotor :

Lorsque leau quitte ladmission pour rentrer dans le rotor, la veine de fluideslargi. Pour sassurer que toute leau provenant de ladmission traverse le rotor, lacote dsignant la largeur entre les faces internes des profil latraux de ladmission,doit tre de 22 mm infrieure la cote reprsentant la dimension entre les facesinternes des flasques du rotor. Ainsi les risques de voir une partie du dbit passer cot du rotor sont limits.

Figure 3.4?Largeur de ladmission.


31/117

31

2.5.Courbure de la tle dflectrice de ladmission :

Pour garantir un angle dadmission correct des lignes de flux deau dans le rotor, lquationr*cu = constante doit tre satisfaite.Lunique courbe rpondant cette condition est la spirale logarithmique : elle forme un angleconstant entre sa tangente et la droite passant par lorigine.Elle est donne par lquation :

r(? ) = ek? avec k = tg ? ??

Calcul des rayons, R, permettant de tracer la tle dflectrice suprieure deladmission :

R = r(? )*(D1 + j)

Diamtre rotor [mm]: D1 = 293

Angle d'admission de l'eau [] : ? 1 = 17

Jeu entre rotor et admission [mm] : j = 2

??[rad]? r [mm] R [mm]

0 1,000 148,5000,087 1,027 152,501

0,175 1,055 156,657

0,262 1,083 160,878

0,349 1,113 165,212

0,436 1,143 169,663

0,524 1,174 174,287

0,611 1,205 178,982

0,698 1,238 183,804

0,785 1,271 188,756

0,873 1,306 193,900

0,96 1,341 199,1241,047 1,377 204,489

1,134 1,414 209,998

1,222 1,453 215,721

1,309 1,492 221,533

1,396 1,532 227,501

1,484 1,574 233,702

1,571 1,616 239,998

Figure 3.5 Tableau reprenant les cotes de la tle dflectrice suprieure.


32/117

32

? =0

? =90

Figure 3.6 Courbure de la tle dflectrice de ladmission.

2.6.Rigidification de linjecteur :

Pour rsoudre ce problme on mettra 3 profils UPN 80 sur la partie suprieure de ladmissionsencastrant dans la tle latrale dpaisseur 15 mm de la turbine. Ils seront prlevs dunemme barre pour avoir des embotements les plus prcis possible. La partie infrieure deladmission sera rigidifie par un fer U moulur froid 60*30*4 mm. Utiliser deux profilsdiffrents est un inconvnient, mais il est impossible dutiliser un UPN 80 pour la partieinfrieure car on serait alors oblig de le fixer par une aile.

Figure 3.7 Rigidification de ladmission par des profils marchands.


33/117

33

Une seconde solution propose serait de renoncer aux UPN et de transmettre les effortsentirement via des tiges 20 filetes aux extrmits et les entretoises. Il faudrait crer desnervures sur le profil suprieur de ladmission laide de fers plats, dcoups forme etsouds, afin dviter la flexion de cette pice. Le dfaut de cette solution est une perte derigidit de lensemble de la turbine et limpossibilit de raliser des fixations au dessus decelle-ci pour les machines entranes ou le dplacement de la turbine laide danneaux delevage.

3. Bride dentre et accs la vanne.

La bride sera constitue de deux parties, lune utilisant une UPN 80 servant la rigidificationde ladmission et lautre de fers plats dpaisseur 4mm souds.

Figure 3.8 Partie infrieur de la bride dentre.

La seule possibilit existante pour dmonter la vanne est de la sortir par le cot de ladmissionen retirant un profil latral. Ceci entrane des problmes dtanchit entre le profil latraldmontable et la bride dentre. Pour y remdier on utilisera un joint de type para encaoutchouc, dpaisseur 2 mm, press entre ces deux pices. Ce joint rsiste trs bien labrasion.La bride est donc entirement soude ladmission sauf du ct dmontable o le joint paraassure ltanchit.


34/117

34

Figure 3.9 Accs la vanne.

Pour permettre le maintien du profil latral dmontable contre les tles dflectrices infrieureset suprieures de ladmission, on utilisera 4 tiges filetes M16 situes le plus prs possible deces tles afin de limiter la flexion des oreilles de maintien lors du serrage.

3.1.Moyen mis en uvre pour faciliter le montage :

Des encastrements ont t raliss entre les profils latraux et les tles dflectrices deladmission. Les possibilits derreurs au montage sont ainsi rduites, les pices tant

parfaitement localises les unes par rapport aux autres, ladmission se monte comme un jeu deconstruction Lego .Lextrmit des encastrements sont biseaut pour permettre aux pices de semboter plusfacilement si elles prsentent un dfaut de pliage.

Figure 3.10 Montage de ladmission.

Le joint para se logedans un chambrageusin dans le profillatral dmontable.

La bride estsoude ladmissionsur troisfaces.

Les extrmits sont biseautes 45, lestles dflectrice sont ainsi pousses vers le

bas par ces derniers, ce qui permet deminimiser le jeu entre les pices.

Encastrement de8 mm.


35/117

35

3.2.Localisation latrale de ladmission dans la turbine :

Elle est assure par 16 entretoises constitues de tube iso moyen noir ". Ces dernires sontemmanches sur les tiges filetes M16 entre les tles latrales et ladmission.

Figure 3.11 ?Vue du dessus montrant les entretoises positionnant latralement ladmission parrapport au rotor.

4. Vanne.

4.1.Choix du type de vanne :

a) Vanne dcrite par Joe Cole dans son livre Croosflow turbine abstract :

Entretoisesintrieures.

Tiges filetesM 16.

Entretoisesextrieures.

Rotor


36/117

36

Cette vanne offre la possibilit dutiliser une rgulation par coussin dair ou manivelle simple raliser. Malheureusement, elle perturbe trop le fluide en position intermdiaire et on doitfournir un effort trop important la fermeture. Elle ne sera donc pas retenue dans notreconception.

b) Vanne aileron :Son choix se justifie, car :

- Les plus grands fabricants lutilisent : Ossberger, Entech, JLA, - Elle ne perturbe pas trop lcoulement lorsquelle est en position intermdiaire.- Elle est simple fabriquer.

Figure 3.12 Vanne aileron de la JLAKit.

Remarque :- La vanne sera soude sur laxe, pour viter de lusiner, via deux fers dcoups au laser.

Ces deux liaisons ne doivent pas rendre tanche lintrieur du corps de la vanne, unecirculation deau lintrieur de celle-ci nest pas gnante.

- Le corps de la vanne est constitu de 2 tles dpaisseur 8 mm plies. Les lignes decontact avec la vanne et ladmission assurant la fermeture correcte du circuit doivent se

trouver sur la mme tle suprieure, afin dliminer tout dfaut de positionnement crerlors du montage. De plus les soudures assurant la liaison des 2 pices ne peuvent treface au flux. Ces arguments nous ont oblig raliser un demi cylindre complet sur latle suprieure, rendant difficile le pliage de cette pice.

Figure 3.13 Tle suprieure de la vanne.

Le pliage de cettepartie de la vanne

nest pas garanti partous les chaudronnierscontacts.Cela dpend des V de

pliage et des pressesquils ont leurdisposition.


37/117

37

4.2.Positionnement de la vanne dans ladmission :

La vanne aileron divise le flux en deux. Daprs Mr Willot le parcours du jet infrieur estmoins efficace car il fini par rencontrer laxe. On positionne la vanne de manire ce que leflux infrieur soit moins important que le suprieur.Rapport de flux mesur :T12 : 35/16JLA : 10/7OLADE : 9/7GATE : 7/9La position de laxe par rapport la vanne est trouve en amenant le centre de pousse deleau au centre de laxe de la vanne, ce qui quilibre les forces de pressions en limitant lecouple appliqu au systme de commande.

4.3.Etanchit de la vanne :

Ltanchit complte de la vanne en position ferme nest pas une priorit dans ce type de

machine : larrt complet sera fait via des dispositions du gnie civil passant par une mise sec de la conduite. Il est prfrable de laisser tourner la machine mme avec une fuite pourautant que la vitesse ne soit pas suprieure la vitesse normale de travail.Dans le but de limiter les fuites via les flancs de la vanne cette dernire est 1.5 mm plus largeque ladmission, ce qui nous permet de les ajuster lors du montage. En dposant un peudencre sur les flasques latraux de ladmission et en mettant la vanne en contact avec celle-ci, on pourra ainsi dterminer si la vanne touche partout ; si cest le cas elle sera tanche,sinon il faut lajuster en retirant de la matire aux endroits imprgns dencre. Onrecommence lopration jusqu lobtention de deux faces noires.Lajustage des deux lignes de contact permettant la coupure du flux deau se raliseen retirant de la matire au bec de la vanne qui est 5 mm trop long pour permettre

cette opration.

Figure 3.14 Positions ouverte et ferme de la vanne.

Remarque :Certaines turbines ont ladmission compartimente (rpartition du flux suivant le rapport 1/3 et2/3) la vanne est divise en deux parties permettant de garder un rendement lev lorsque ledbit varie. La JLAkit ne possdera pas cette caractristique par simplicit.

Lignes de contact assurantla fermeture de la vanne

Bec de la vanne ajustable


38/117

38

5. Paliers de la vanne.

On choisi dutiliser une rotule comme lment intermdiaire entre laxe et le palier car ellepossde de nombreux avantages. La rigidit est une caractristique qui rend le mouvementdifficile, alors que la flexibilit facilite lauto- alignement et la capacit supporter descharges sans souffrir de fatigue au cours du travail. Les rotules lisses compensent les dfautsdalignement et la flexion de larbre, les concentrations de contrainte dans les paliers et leurusure prmature.Toute la construction sera non seulement plus robuste, entranant une dure de vie plus

longue et une fiabilit accrue, mais sera aussi plus simple, puisque de lgers dfautsdimensionnels pourront tre plus facilement tolrs.On utilise une rotule SAR1-25 autolubrifiante en chrome dur + PTFE dont lalubrification, la maintenance et linspection ne sont pas ncessaires.

Quelques rgles de bonne pratique sont respecter lorsque lon conoit des paliers pour uneturbine:

- Rduire les longueurs afin de limiter la flexion de larbre.

- Eviter les embotements profonds qui seront difficilement dmontables aprs larouille.- Choisir une matire premire facilement usinable, ST 52, si on utilise de la fonte en

coule continue plus facile pour lusinage et moins sujette la corrosion.- Permettre lhumidit de sortir des paliers en crant un gouttage dans sa partie

infrieue.- Fixer la position axiale dun roulement et laisser la possibilit lautre de se dplacer

lgrement pour viter lapparition de contraintes de compression ou de traction dues la dilatation.

5.1.Evolution des plans du palier de la vanne :

1)

Figure 3.15 Premier palier dessin.

Remarques :- La porte entre les 2 rotules est trop grande.- Le couvercle trou possde un embotement trop long.- On peut rduire le nombre de points dgouttage.- Lutilisation de circlips pour localiser laxe de la vanne est inutile car elle est bloque

latralement par les flasques latraux de ladmission.


39/117

39

2)

Figure 3.16 deuxime palier dessin.Remarque :

- La porte entre les 2 rotules peut encore tre rduite.

3)

Figure 3.17 Palier final de la vanne et tanchit des paliers.

5.2.Etanchit des paliers de la vanne :

Repre 1 : Quad-ringOn en met un au niveau du couvercle trou, cette opration a un faible cot.Conditions de fonctionnement dun quad-ring :Arbre : Ra=0.1-0.3 ? m et tolrance H7Domaines dapplications :Application dynamique ou statique correspondant dans une large mesure aux joints

toriques mais en offrant une meilleure tanchit et de nombreux autres avantages.

Repre 2 : V-seal

Repre 3 : Bagues dtanchitPour leau ERIKS estime que la lubrification naturelle est suffisante.

Repre 4 : Trou permettant lgouttage dune ventuelle fuite.

Remarque :Les paliers du prototype sont usins en acier St52. Des plans de paliers en fonte ont

aussi t crs ; ils seront utiliss pour une production de la turbine en moyennesrie.

132

4


40/117

40

6. Rgulation de la vanne.

Assemblage du systme de rgulation larbre de la vanne :

La liaison larbre de la vanne se fera laide dun systme permettant le rglage de laposition angulaire de la vanne aprs montage, cette dernire tant solidaire de laxe. On utiliseune bague de serrage Blocax qui contrairement lemploi dune clavette nous permettraun ajustement de la position de la vanne.

Tableau donnant le couples (M) et effort axiale (Fa) transmissibles ainsi que le diamtreminimum du moyeu (Dm) en fonction de la limite lastique du matriau, exprime en N/mm:

BLOCAX A Vis de serrage Efforts transmissiblesCode d D L B N *I Couple de

serrageM[Nm]

Fa[kN]

Pm[N/mm]

Pa[N/mm]

BLA25 25 50 26 20 8 6*18 16 N/m 430 34 110 220

? 0.2 [N/mm]200 250 300 350

Dm 71 65 62 60

Figure 3.18 Dimension de la bague de serrage et du moyeu.

Vrification du moment transmissible par la bague :

M? K1*v(Mt + (Fa*d)/4)Avec K1 = 1.5 (mouvement irrgulier)

Fa = 0Mt = 19.76 N*m

430 ? 29.64 OKChoix du systme de rgulation :


41/117

41

Le systme utilis doit interdire une manuvre rapide de la vanne qui produirait un coup de

blier.

Finalement on a choisi un renvoi dangle vis sans fin (irrversible) de la marquemotovario du type NVR 040.

Figure 3.19 Photo et principe de fonctionnement dun rducteur vis sans finNVR040 de chez Motovario.

Figure 3.20 Performance du NVR040 pour une vitesse dentranement de 500 tr/min.

Le moment transmissible par le NVR040 est bien suprieur au moment transmettre.

Le premier systme dessin est constitu dune vis permettant latranslation dun crou entre deux coussinets. A laide de deux leviers, le

dplacement linaire de lcrou est transform en mouvement de rotation.Ce systme permet une grande dmultiplication du mouvement de lavanne et est irrversible. Il est malheureusement compliqu raliser etcoteux par rapport dautre solution.


42/117

42

7. Bride de sortie.

Elle est ralise avec des UPN 80 et sert en mme temps de bti et dassise la turbine.

Dimension :

Figure 3.21 Schma en coupe de la JLAKit gauche et visualisation du trajet rel suivi parleau dans une turbine Banki droite.

La photo de droite ci-dessus nous permet de dterminer la longueur de la bride de sortie. Pourque le fluide ne soit pas gn lorsquil quitte le rotor par les tles constituant la partieinfrieure de la machine, on est oblig dincliner celle se trouvant lavant du rotor. Ce qui a

pour consquence daugmenter la longueur de la turbine et donc de la bride.

Fixation de la bride la turbine :

Figure 3.22 Fixation de la turbine la bride de sortie servant de bti, gauche la solutionabandonne et droite la version dfinitive.

Tle principale p. 15

Rondellebiaise de 8%

UPN 80 de la bridede sortie.

Cornire + gousset

Vis M8

Vis + crou M12

Rondelle Grower


43/117

43

La premire ide tait de tarauder directement des filets M8 dans lpaisseur de 15mm de latle principale. Ce choix est proscrire, car les vis risquent de gripper et de casser lors dunventuel dmontage. On utilise la place trois cornires 40*30*4 rigidifie par deuxgoussets : elles sont soudes sur le flanc de cette tle et fixes la bride via des vis + crousM12. Si les M12 grippent, on peut les couper et les remplacer sans devoir forer et tarauder.

Figure 3.23 Bride de sortie et cornire de fixation.

8. Assemblage du rotor sur larbre.

Lassemblage est constitu de 2 moyeux fretts chaud sur l'arbre. Les flasques sontsouds sur ces disques ; ils maintiennent les aubes et transmettent le couple aux moyeux. On

peut ventuellement utiliser des bagues coles au loctite au niveau des joints, mais la solutionla plus simple et la plus fiable est la soudure.

9. Choix du systme de transmission entre la turbine et le

rcepteur.

Habituellement, elle s'effectue au moyen dune courroie plate haut rendement qui al'avantage d'amortir tous les petits -coups fournis par le rseau comme une coupure brutaledu disjoncteur.

Linconvnient des courroies plates, par rapport aux autres types de courroies, est une tensionimportante ncessitant des roulements plus robustes que pour un autre systme. On pourraitutiliser des courroies crantes ou trapzodales, mais leur rendement est infrieur celui dunecourroie plate et lamortissement de la centrale sera plus long vu la perte de rentabilitentrane par leur utilisation.


44/117

44

10. Palier et roulement du rotor.

9.1.Evolution des paliers du rotor et de ltanchit des roulements :

1)Au dpart, le numro de srie des paliers tait impos par Mr Willot. Il sagissait du F513 roulement conique. Les modifications apporter aux paliers taient lusinage dun alsage pourrecevoir une bague dtanchit et la ralisation dune saigne de 4mm dpaisseur pourlvacuation dune ventuelle fuite deau.Aprs la demande dune offre de prix (>400 euro) cette solution a t abandonne.

Figure 3.24?Schma de principe du premier palier et de ltanchit des roulements.

Le joint sans contact tait destin protger le joint lvre contre les impurets. La dure devie de ce type de bague est pratiquement illimite et dpend surtout de la qualit de sonmontage. Les conditions de fonctionnement ncessitent de positionner le grand diamtre ducot du fluide arrter, et la rainure de drainage dans la zone basse de la partie fixe. Ces

bagues ne supportent pas les faux ronds de rotation qui doivent tre rduit au minimum. Ellespermettent un jeu axial maximum de 0.5mm seulement. Le voilage latral de la baguetournante peut tre vit en lappuyant contre un paulement au niveau de larbre.

Notre montage nest pas ais raliser : il ne possde pas dappui axial du joint sur larbre ni lagarantie dun jeu axial infrieur 0.5 mm ; cette option est donc abandonne. Elle seraremplace par lemploi dun V-seal qui vitera le chambrage de la tle principale prvu pourloger le joint sans contact.

Palier FAG F513.

Alsage usin pourrecevoir une baguedtanchit.

Joint labyrinthe sanscontact GMN

Saigne permettantlvacuation des fuites.

Porte bagues dtanchit


45/117

45

2)Une autre solution serait dutiliser 2 joints en graphite (voir photo 2.25) press contre une

bague en matriaux polymrique.

Figure 3.25

Sur les deux photos, on aperoit les joints en graphite utiliss pour raliser ltanchit duroulement et la bague de serrage du joint en matire polymrique.Il est nanmoins rejet pour la conception de la JLAKit car il augmente exagrment la portede larbre entre les paliers.

3)Un nouveau choix de palier a t ralis en se basant sur le programme fourni par lafirme FAG notre demande. Ce programme donne les rfrences du roulementoptimal et de son palier, en fonction des charges et de lutilisation du produit.

Rfrence : FAG ROLLING BEARING CATALOGUE V2.0Les paliers seront fabriqus localement (vu leur prix) aprs en avoir ralis les plans.

9.2.Etanchit finale des roulements :

Pour assurer la fiabilit des roulements, ils doivent tre parfaitement isol de leaucirculant dans la turbine, cest pourquoi on a cr deux parois tanches entre le rotor et leroulement. La premire est constitue dune tle de 6 mm dpaisseur ; le passage de laxe durotor se fait au travers dun porte- bague dtanchit, comportant deux bagues en tte bche

entre lesquelles se trouve de la graisse. Ce systme permet de protger des fuites directesprovenant du rotor.En second lieu on trouve le palier et la tle latrale principale protgeant le roulement des

projections indirectes.


46/117

46

Figure 3.26?Etanchit des roulement et palier du rotor.

Repre 1 : Bague dtanchit type RCes bagues sont utilises sur des arbres rotatifs pour assurer ltanchement dhuile ou degraisse. Exceptionnellement, elles peuvent tre utilises pour ltanchit dautres

produits comme leau. Son choix est dtermin par le milieu tancher, la temprature admiseet la vitesse de glissement de larbre. La bague dtanchit est compose de Nitrile pourllastomre, lanneau de renfort est en acier inoxydable et le ressort dorigine en acier au

carbone est remplac par de lacier inoxydable.Conditions de fonctionnement :Le nombre de tours/min autoriss et la vitesse de glissement sont respects.

Repre 2 : Bague dtanchit type M + V-seal.Le V-seal est un joint intgralement en caoutchouc massif qui se monte sur un arbre o ilassure une tanchit axiale contre une surface dappui. Sa fonction permet dassurer unetanchit efficace contre les projections deau .Le V-seal remplit deux fonctions : il sert dedflecteur et de joint dtanchit en tournant avec larbre auquel il adhre par tensionnominale. Leau est expulse par force centrifuge bien loin de la lvre dtanchit.

Les V-seal peuvent tre monts contre le manteau mtallique des bagues dtanchits de typeM, ce qui permet directement dobtenir une surface dappui respectant les conditions defonctionnement du V-seal.Matriaux : qualit Nitrile pour leau : N.B.R.

Repre 3 : Porte bague dtanchit + Bague dtanchit type R.

Repre 4 : Tle dtanchit.

Repre 5 : Speedi-sleeve / Erisleeve

6

2

3

4

5

7

8

1


47/117

47

Leur montage est rapide et fiable : fabriqus en acier inoxydable, ils offrent une surface deglissement idal qui optimalise la dure de vie des bagues dtanchit.La fiabilit de la JLAKit tant trs importante, nous plaons des speedi-sleeves sous chaque

bague dtanchit du rotor qui permettent despacer les entretiens et vitent que les lvres desbagues dtanchit nendommagent laxe long terme.

Remarques :

Les paliers du prototype sont usins et en acier. Des plans de paliers en fonte ont aussi tcres, ils seront utiliss pour une production de la turbine en moyenne srie. Ces paliersserviront pour toutes les JLAKit, ils seront adapts aux roulements de plus petite dimension parlajout dune bague intrieure au palier.

11. Maintenance et entretien.

Le graissage seffectue gnralement tous les trois mois. La JLAKit possde quatregraisseurs, dont deux pour alimenter les paliers du rotor et deux autres pour les portes- bagues

dtanchit. Les graisseurs sont rassembls par deux au dessus des paliers du rotor.Voir figure 3.26 repre 6.La lubrification des portes bagues dtanchit est assure par un tube en cuivre mou dediamtre 4x1 (voir figure 3.26 repre 7). Il est reli aux diffrentes pices via des raccords

bicne Serto en laiton (voir figure 3.26 repre 8).Les graisseurs sont du modle H1 hydraulique ; ce sont les moins chers dumarch car produits en grand nombre.Lors de toute action de maintenance ou suite une fuite anormale, il faudra vrifier ltat des

bagues dtanchit et joints et les remplacer sils prsentent une anomalie.

12. Choix des matires premires.

Inox ou acier : avantage et inconvnient .

Vu lambiance humide dans laquelle est utilise la machine, les problmes de corrosion et deformation de rouille seront importants si on nutilise pas des matriaux protgs par untraitement de surface adquat ou passif ce genre dattaque.Par exemple, lemploi dun acier de type St37 ou St52 non trait rendrait lembotement desUPN 80 dans la tle principale impossible dmonter. La rouille prenant beaucoup plus de

place que lacier, les profils encastrs dans le chambrage des tles deviendront solidaires de

ces dernires. Malheureusement, la forme du profil offre une grande surface dattaque pourla rouille. La solution serait dopter pour un acier inoxydable comme matire premire. Il fauttudier limpact de cette solution en vrifiant quelle est infrieure 20% du cot total de laturbine, ce qui la rendrait acceptable.

Galvanisation plus peinture :

Je me suis rendu chez Galvaco Ouffet avec les plans de ladmission de la turbine afin dediscuter des ventuels problmes que lon pouvait rencontrer lors de ce type de traitement desurface. Il est sorti de cette runion les points suivants :

-La temprature du bain tant de 450C, ladmission se dformera (gauchissement possible deplus de 1mm) cause des tensions internes causes par le soudage des UPN sur les tles


48/117

48

dflectrices de ladmission et aussi par la non - homognit de la temprature de la picelorsquelle entre dans le bain. Donc il est possible quaprs la galvanisation, les UPN necorrespondent plus aux chambrages dans lesquels elles doivent tre embotes. Un traitementthermique est donc conseill avant cette opration pour liminer les contraintes rsiduelles. Ilfaut aussi crer des points de passage pour le liquide du bain dans les UPN par unchancrement des pattes des profils latraux de ladmission, ce qui permet de rduire le tempsde passage dans le bain et donc la dformation.

-La vanne doit tre dmonte de ladmission pour cette opration, sinon elle sera colle par lezinc sur les flasques latraux ; il sera difficile par la suite de la faire tourner autour de son axe.De plus, lintrieur de la vanne ne sera pas trait si elle nest pas galvanise sparment.

-Le frottement crer entre la vanne et les flasques latraux de ladmission lors de sa rgulationliminera rapidement la couche protectrice de zinc dune paisseur maximale de 150 micronsappliqus sur quatre faces.

-Le fait de peindre les pices aprs galvanisation induit une passivation de la couche de

Documents

conception-dimensionnement-et-fabrication-d-une-tubine-banki-de-type-jla-mecano-soude.pdf