CHAPITRE IX

Turbine mixte. — Turbines américaines. — Turbine Brault, Teisset et Gillet. — Turbine normale. — Turbine Hercule. — Turbine Leffel. — Turbine Bookwalter et Tyler. — Turbine New- American.

Turbines mixtes. — On donne ce nom à des récepteurs qui participent à la fois de la turbine parallèle et de la turbine centrifuge ou de la turbine centripète. En réalité, en Amérique, où ces appareils sont très répandus, on n'utilise que la dernière combinaison, la turbine centripète parallèle.

La couronne mobile reçoit donc Teau par la partie extérieure ; le liquide est d'abord dirigé vers Taxe de rotation, puis il change peu à peu de direction et s'échappe parallèlement à cet axe.

Cet appareil mixte présente sur la turbine centrifuge l'avantage que nous avons déjà indiqué à propos de la turbine centripète ; comme la turbine parallèle, il peut utiliser toute la chute sans être plongé dans l'eau d'aval, car il peut être disposé comme la turbine Jonval. Il peut se monter sur un axe vertical ou sur un axe horizontal; il peut d'ailleurs recevoir les vannages partiels et la disposition hydropneumatique ; mais il est d'une construction plus compliquée que la turbine parallèle. Le rendement pratique n'est pas supérieur à celui des autres types.

Turbines américaines. — Il n'existe aucun pays où

les turbines soient plus employées qu'aux Etats-Unis, où elles utilisent une puissance totale d'au moins 1 200 000 chevaux ; certaines installations ont une importance considérable : telles sont celles de Portland (12000 chevaux), de Holyhoke (20 000 chevaux), du Niagara (250 000 chevaux). Ces applications de la puissance hydraulique constituent pour Tindustrie ajûéricaine une très grande économie, car la puissance développée équivaut à une dépense annuelle d'au moins 4 millions de tonnes de houille.

Presque toutes les turbines américaines sont du type mixte et à réaction ; nous en décrirons quelquesunes parmi les plus connues ou les plus récentes : d'ailleurs un certain nombre de modèles se construisent maintenant en France.

On prête souvent aux turbines américaines des rendements supérieurs à ceux des meilleurs modèles européens ; aucune raison théorique n'expliquant cette supériorité, il est probable qu'oii doit l'attribuer à des divergences dans la manière d'évaluer le débit.

« En réalité, ces turbines l'emportent souvent sur les nôtres par leur bon marché d'achat et d'établissement, la facilité de leur installation, qui tient en principe à l'emploi du type centripète. Leurs aubes, plus hautes et moins nombreuses, permettent d'en augmenter le débit et la vitesse, ou l'énergie, à poids et à prix égal, avec un diamètre et un encombrement moindres. Leurs vannages, par aubes directrices mobiles ou par tambour, sont généralement bien étudiés, notamment celui dé la turbine Hercule (G. Richard)*. »

1. G. Richard, La mécanique générale américaine à V Exposition de Chicago. Paris, 1896. J.-B. Baillière.

TURBINES AMËRICAIN-E8

Turbine Brault, Teisset . et Gillet. — Les turbines construites en Amérique reposent souvent sur un pivot en gaïac, placé à la partie inférieure de Tarbre et par suite dans Teau. Cet organe est ainsi peu accessible, et, comme il est graissé par Teau, il peut arriver, s'il vient à se découvrir au moment des basses eaux, qu'il brûle et arrête ainsi la marche de l'usine.

On peut éviter cet inconvénient en faisant porter la rpue mobile par un arbre creux, qui repose, au moyen d'un pivot, sur la tête d'un arbre fixe qui le traverse et qui est fortement établi sur le bief d'aval. L'entretien du pivot est ainsi rendu très facile.

Cette disposition est appliquée dans la turbine (fig. 27), dont l'arbre creux est guidé en deux points sur sa colonne intérieure, ce qui empêche tout balancement de l'appareil; la vis qui surmonte le pivot permet, au moyen de la manœuvre de Técrou, de relever ou d'abaisser la roue mobile, pour la placer exactement à la hauteur voulue.

Turbine Normale. — Pour les turbines montées avec pivot dans l'eau, les Américains emploient souvent une large pointe en métal reposant sur une crapaudine, formée d'un bois dur, dans lequel on a incorporé par injection une matière lubrifiante, qui fournit le graissage nécessaire au frottement du pivot. Ils se servent même parfois, pour les grandes turbines, de crapaudines à huile d'un frottement excessivement faible. Cependant ces pivots s'usent toujours peu à peu, de sorte que la couronne mobile s'abaisse.

La turbine Normale (fig. 28) est munie d'un dispositif qui permet de remédier à cet inconvénient. La crapaudine en bois dur A se trouve ajustée dans une

j 28. — Turlrine Normole,

pièce cylindrique B, en métal, coulissant sans jeu dans le moyeu du croisillon à 4 branches C, qui fait partie du tube de décharge D de la turbine. Un balancier E est articulé d*un bout, par les bielles G G, à un tourillon traversant un bras du croisillon G ; il vient passer sous la pièce B en la supportant et se prolonge en H en dehors du distributeur. Ce balancier est relié, à cette extrémité, à une longue tige K formant chape, qui traverse la chambre d'^au et aboutit au plancher de Tusine. Là, elle porte un écrou L reposant sur une poutre du plancher et supportant par conséquent tout le poids de la turbine, de ses verticaux et de l'engrenage premier moteur.

Lors de la mise en marche, on serre Técrou L de façon que la turbine tourne juste, sans bruitde frottement, dans Temboitage du distributeur. Si, à un moment donné, on a des doutes sur l'état du pivot, on peut vérifier l'usure en tournant Técrou L et ramener, s'il est utile, le contact entre les emboîtages du moteur.

Si l'on veut remplacer le pivot, on soutient d'abord par en haut, avec un palan, la charge des verticaux et de la turbine, on démonte le balancier E, qui laisse tomber la pièce B portant la crapaudine, on sort par l'emplacement libre de B dans le croisillon le pivot, qui ne tient à l'arbre vertical que par une simple vis pointée ; enfin, on remplace les pièces usées par des pièces neuves de mêmes numéros .

En outre, la turbine Normale est munie d'un vannage cylindrique, extérieur au distributeur, de sorte qu'il n'existe aucun espace inutile entre celui-ci et la couronne mobile. Ce vannage porte, à sa partie inférieure,

j horizontales, qui pénètrent dans les canaux directeurs, sur toute leur largeur, et guident la veine liquide à sa partie supérieure, ce qui évite la perte de rendement accompagnant ordinairement la diminution du débit. Enfin le distributeur porte une cloison démontable qui permei, lorsqu'elle est enlevée, d'introduire le bras pour enlever les corps étrangers qui auraient pu s'arrêter entre les aubes de la roue mobile.

Turbiné Hercule. — Dans la turbine « Hercule « {fig. 29-30), la dépense est réglée par une vanne

Fio. 30. — VuB p«ripecUTe do l'aobiga et d'one aube.

cylindrique qui se meut entre les deux couronnes et est munie de deux crémaillères engrenant avec deux pignons calés sur le même arbre horizontal. Cet arbre est commandé par un engrenage conique extérieur placé au haut de l'appareil.

TURBtNÉ LEF'PEL 93

La figure 29 montre le modèle perfectionné par MM. Singriin frères, d'Epinal. Le pivot C, en forme de champignon, est en bois dur et constamment plongé dans Teau d'aval ; il est implanté dans la crapaudine B, que deux vis maintiennent à la hauteur voulue et empêchent de tourner. On peut aussi employer un pivot hors de l'eau. Le tube d'aval E est notablement raccourci et débarrassé de toute saillie, pour ne pas gêner l'écoulement des liquides ; dans le même but, les bras du croisillon F sont arrondis en haut et en bas.

Chaque aube H est munie à sa partie supérieure d'un patin, en forme de segment circulaire, qui pénètre dans une rainure creusée, au tour, au-dessous du porte-aubes G; on a ainsi un assemblage extrêmement solide. La vanne K est fondue d'une seule pièce avec ses ailettes intérieures. La figure 30 représente une vue perspective de l'aubage entier et d'une aube séparée.

Turbine LeffeL — La turbine Lefi'el est une des plus anciennes turbines mixtes américaines ; elle est encore très répandue, car il en existait aux Etats-Unis, à la fin de 1893, d'après le constructeur, environ 13000^ produisant une puissance totale d'environ 560 000 chevaux. Les principaux modèles sont le Standard et le New Spécial; cette seconde forme ne difi'ère de la précédente que par une plus grande hauteur du vannage et des aubes, ce qui permet d'accroître notablement le débit, et par conséquent la puissance, à diamètre égal.

M. Tyler a imaginé de recouvrir la turbine Lefi'el d'une cloche qui permet de l'utiliser pour les basses chutes, même avec des niveaux très variables.

Turbiné Bookwalter et Tyler. — Cette turbine est une modification de la précédente ; elle possède (flg. 31) deux couronnes d'aubes egeti'g'f séparées par une cloison cylindro-conique dd', qui forme, avec le chapiteau c, l'armature de la roue mobile. Ces deux séries d'aubes reçoivent l'eau d'une même couronne directrice, dont les cloisons (flg. 32), règlent l'ouverture des canaux d'admission E.

Pour les aubes supérieures, l'arête terminale g est à peu près normale à la direction moyenne de l'eau qui s'en échappe, afin de faciliter l'inflexion du liquide parallèlement à l'axe, suivant la courbure de la paroi dd ' ; celle-ci est tracée de façon que la hauteur des aubes aille en croissant de e vers g, pour offrir à la sortie de l'eau un débouché aussi large et aussi libre que possible. A partir de d' (fig. 31), la cloison dd' se rapproche un peu de l'axe et suit autant que possible l'inflexion naturelle de l'eau tombant de egj afin d'augmenter, du haut en bas ou de l'entrée à la sortie de l'eau, la largeur radiale des aubes inférieures; elle se termine enfin par un biseau /, qui forme un ajutage divergent et assure la libre sortie du liquide provenant des aubes supérieures.

Quant aux aubes inférieures g\ elles ont, à l'entrée, une hauteur égale aux deux tiers de celle BD du vannage (fig. 31), afin d'égaliser à peu près les sections radiales du débit des deux rangées dans le plan hh\ Leurs parois, presque verticales jusqu'en i\ s'infléchissent ensuite de manière à donner au liquide une vitesse absolue de sortie verticale. Leur diamètre moyen, fixé par l'expérience, doit avoir une valeur telle que la vitesse propre de ces aubes soit égale à celle

des aubes supérieures ; dans ces conditions, la liaison rigide établie entre les deux couronnes ne produit entre elles aucun antagonisme. On assure encore mieux cette concordance en donnant à l'entrée des aubes eet g' y sur une longueur de 6 à 15 millimètres, suivant le diamètre de Fappareil, une même inclinaison de 45° sur leurs rayons respectifs. Enfin l'élargissement des aubes g" permet d'augmenter leur débit et par suite la puissance du récepteur.

Le vannage est produit par les aubes directrices 0, qui sont pivotées sur les deux plateaux B et F, et sont manœuvrées simultanément par un anneau H, muni de coulisses M, attaquant chaque vanne par son coulisseau Q, disposé de façon que son bras de levier soit maximum au moment où la pression de l'eau oppose à son mouvement la plus grande résistance, c'est-à-dire au commencement de l'ouverture.

Dans les petits modèles, on manœuvre directement l'anneau H au moyen d'un pignon X'; dans les grandes turbines, on rend le fonctionnement plus facile en faisant agir ce pignon sur un large secteur denté, solidaire d'un excentrique dont la bielle est articulée à l'anneau.

Chaque vanne se termine, à la partie inférieure, par une lèvre 0\ qui empêche l'eau de tomber dans les aubes inférieures avant d'avoir reçu la vitesse et la direction convenables.

La turbine Bookwalter-Tyler se construit aussi avec une seule couronne et un vannage à tambour.

La même maison fabrique encore une turbine tangentielle, destinée principalement aux hautes chutes.

Turbine Ne-w-American. — Ce récepteur (tig. 33)