La roue Poncelet |
Roues suspendues sur la Loue à Vuillafan (Doubs) |
Roue-turbine de
Louis-Dominique
GIRARD (1815-1871), 11 mètres de diamètres. Usine
élévatoire
du Canal de l'Ourq, Isles-les-Meldeuses, Services des Canaux,
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Qu'est-ce que c'est
?
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Les turbines :
Faisons un large emprunt à Paul BOYEUX, Traité théorique et pratique des Turbines hydrauliques - Turbines à réaction et turbines à impulsion, Editions Béranger, Paris, 1905 :
…p. 49 : " Pendant
cinquante
ans, on s'en tint à la turbine axiale de Fontaine et à la
turbine radiale de Fourneyron, la première jouissant toutefois
d'une
faveur plus grande, à cause de la supériorité de
son
vannage. Ce n'est que depuis une vingtaine d'années que nos
constructeurs
se sont enfin préoccupés des progrès
réalisés
par leurs concurrents d'Amérique et que le moteur à
réaction
a fini par reconquérir droit de cité dans le pays
d'origine
de la turbine. La faveur tardive dont il a été l'objet
n'en
fut que plus marquée et la turbine mixte dite américaine
à introduction radiale et à échappement à
la
fois radial et axial, tend à supplanter complètement nos
anciens modèles dans les installations d'importance moyenne.
…Conclure...en rappelant
comment
l'idée de ce moteur, conçue (*) par Leonard Euler
(1707-1783),
avait reçu en France, grâce à Benoît
Fourneyron
(1802-1867) et à Pierre-Lucien Fontaine (1809-1895) ses
premières
applications, comment James Francis (1815-1892) , désertant le
chemin
frayé par ses devanciers et renonçant aux types
parallèle
ou centrifuge à impulsion, avait doté le nouveau monde de
la turbine centripète à réaction, comment enfin
l'introduction
en France du moteur mixte, dit américain, type
dérivé
du précédent, avait paralysé la fabrication de nos
anciennes turbines, ne laissant à celles-ci qu'un rôle
assez
limité, quoique à vrai dire le plus brillant dans
l'industrie
de la Houille Blanche, l'exploitation des très hautes chutes . [
Forêt Noire, Lancey ] En France, c'est invariablement à la
turbine américaine qu'on a recours dans les circonstances
ordinaires.
Ce type, jadis si décrié, semble n'avoir plus que des
qualités
depuis qu'il est tombé dans le domaine public
La turbine Francis en
chambre
d'eau est un moteur très répandu depuis le début
du
siècle, c'est une turbine dite "américaine".
C'était
devenu Le Moteur des moulins qui a pris la suite, pour ces
applications,
des turbines parallèles Fontaine-Girard (les plus
répandues
jusqu'en 1890), et des turbines centrifuges Fourneyron.
(* NDRG : seulement
l'idée
- et suivant les lois de l'hydrodynamique publiées en 1746 par
Daniel
Berbouilli 1700-1782 - car c'est son élève Burdin
(1788-1873)
qui l'a fait mûrir , c'est alors seulement que Fourneyron,
lui-même
élève de Burdin, est allé au bout de l'idée
avec la première réalisation industrielle, la
première
vraie turbine en 1832.)
Voilà, ce texte
d'époque
en dit déjà long. Mais il faut consulter aussi une
étude
contemporaine, incontestablement "Le Petit Livre Rouge" de l'histoire
des
turbines françaises. On pourra faire à peine deux
reproches
à cette étude : de ne pas donner ne serait ce qu'un
aperçu
de la question en Europe, et d'être restée
inachevée
faute d'avoir traité d'inventeurs tels que : L-D. Girard, les
Callon,
Jonval, Henschel, etc :
Bruno BELHOSTE, Jean-François BELHOSTE, Serge BENOIT, Claudine CARTIER, Geneviève DUFRESNE, Gérard EMPTOZ, Claudine FONTANON, Louis LEMAITRE,Où l'on voit les tâtonnements et les errements des inventeurs français et européens. avec les recherches torturées d'un Poncelet, et quelques obscures réalisations de turbines centripètes en 1832 du coté de Toulouse, et aussi en Suisse où l'on fabriquait en 1830 les turbines centripètes de l'inventeur Zuppinger.
"Le Moteur hydraulique en France au XIXe siècle", Cahiers d'Histoire et de Philosophie des Sciences, N° 29 - 1990. (épuisé, projet de réédition)
Les mécaniciens
américains,
plus pragmatiques, étaient allés plus vite à
l'essentiel
et faisaient preuve de génie en inventant la turbine "mixte" ,
roue
à réaction où le trajet de l'eau (on
définit
les types de turbine par le trajet de l'eau à l'intérieur
des roues, et son mode d'action) est d'abord centripète puis
devient
parallèle (à l'axe). Avec des formes d'aubes en
hélices
très complexes , qui permirent d'atteindre des rendements
avoisinant
les 90 % .
Autres textes a consulter :
- Noël Meystre (ingénieur Sulzer-Escher-Wyss), "De la roue à eau à la turbine hydraulique", Communication faite lors du Salon International "Pro-Aqua, Pro Vita 1983", Bâle 1983.
- Norman Smith, "L'histoire de la turbine à eau", in : Histoires de machines, Bibliothèque pour la Science, Belin, 1982.
- Louis HUNTER, Les
origines
des turbines Francis et Pelton - Développement de la turbine
hydraulique
aux Etats-Unise de 1820 à 1900, in : Revue d'Histoire des
Sciences
et de leurs applications, T.17 - 1964.
Principe de fonctionnement d'une turbine américaine en chambre d'eau :
Le moteur est
noyé,
monté en traversée du plancher, dans la chambre d'eau.
L'eau
est introduite dans la roue par sa périphérie, en passant
au travers des vannettes (directrices) du distributeur ou "couronne
distributeur",
ou couronne de directrices. La fonction des directrices est multiple :
- ouverture et
fermeture, véritable vanne de la turbine
- réglage
du flux traversant la roue, donc de la vitesse et de la puissance de la
turbine
-
création
d'un tourbillon dans la chambre d'eau, parfois on y rajoute même
des ailerons ou "pré-directrices" à cet effet, autour de
la couronne de vannettes-directrices. On donne de "l'élan" au
liquide.
La roue avec sa forme en
hélice
complexe va transformer le mouvement de l'eau de centripète
à
son entrée, pour l'incurver et la faire sortir parallèle
à l'axe, pratiquement calme et débarrassée de
l'énergie
que lui a prise la roue en la freinant.
Le tube aspirateur joue un
rôle non négligeable, il permet d'utiliser toute la
hauteur
de chute et sa forme divergente récupère encore quelques
pour-cent d'énergie par aspiration.
La grille à
l'entrée
de la chambre pourra par la suite être avantageusement
équipée
d'un râteau "dégrilleur" automatique.
Exrait d'un
catalogue
des turbines DUMONT-Pont-de-Saint-Uze (Drôme)
Entre autres turbines : la Banki : ossberger
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