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Turbines Cross-Flow JLA

  1. Le principe de la Cross-flow
  2. La gamme Cross-flow
  3. Domaine d'utilisation
  4. Applications

Le principe de la Cross-Flow

1903 :
L’ingénieur Australien A.G.M. Mitchell invente le principe de la turbine Cross-Flow.
1917 :
Le professeur Donat Banki, d’origine hongroise, publie différents travaux sur le sujet.
1920 :
La firme allemande Ossberger obtient des brevets pour certaines améliorations techniques et commercialise massivement ces turbines.
1949 :
Mockmore et Merryfield, de l'Université de l'état d'Oregon, publient un ouvrage complet traitant de la théorie de la turbine Cross-Flow et des résultat obtenus sur leur prototype.
1982 :
U. Meier, pour le SKAT, entame la rédaction de plans de construction d'une Cross-Flow destinée à un transfert de technologie vers les Pays du Sud (séries T1 à T12).

En plus de sa faible vitesse d'emballement, un des grands avantages de cette turbine est la relative simplicité de sa construction, car il n'y a que deux voire trois pièces en mouvement :

  • le rotor (sans poussée axiale) ;
  • les organes de réglage du débit, au nombre de 1 ou 2. 

Sa particularité réside dans le fait que l'eau traverse deux fois le rotor : les aubes périphériques sont entraînées par un flux successivement radial centripète et radial centrifuge.

Le rotor est totalement insensible aux feuillages, brindilles, algues, emballages plastiques, etc. Ceux-ci sont éjectés après un demi-tour sous l’effet conjugué du flux d’eau et de la force centrifuge.

Du point de vue du rendement maximum, la turbine Francis est supérieure à la Cross-Flow pour un débit égal à 80% du débit nominal. Mais la Cross-Flow a un meilleur rendement lors de l’utilisation pour de faibles portions du débit nominal (jusqu’à +/- 1/6e du débit nominal pour un compartimentage 1/3 - 2/3). Le rendement maximum n’est pas toujours le meilleur facteur de choix pour une turbine, tout dépend de la fréquence d’occurrence des débits turbinés.
 

La gamme Cross-Flow JLA

Pour de petites installations hydroélectriques, le matériel conventionnel reste assez cher. Pour résoudre ce problème, nous avons mis au point des modèles de turbines hydrauliques Cross-Flow standardisés, très robustes. A partir de trois mètres de hauteur utile, ces turbines  remplaceront avantageusement les roues de nos ancêtres.

Conception

Nous ne transigeons pas sur la qualité de nos machines. Nos turbines JLA sont construites pour durer et être exploitées en service continu durant des dizaines d’années avec un minimum de maintenance.

Les objectifs visés lors de la conception de nos machines sont :

  • machines compactes ;
  • grande fiabilité mécanique ;
  • bonnes performances avec des débits variables ;
  • service garanti sur toute la plage de débits turbinables

Corps de turbine et paliers

Le corps de la turbine est construit en fonte, ce qui présente les avantages suivants :

  • Excellente coulabilité et facilité d’usinage, donc coût réduits
  • Excellente résistance à la corrosion
  • Stabilité dimensionnelle

Les paliers, en fonte également, sont :

  • spécifiques à nos turbines
  • munis d’un système à deux bagues d’étanchéité à graissage central, assurant l'étanchéité du corps de la turbine
  • protégés de toute entrée d’eau
  • équipés de roulements à rotule sur rouleaux de haute qualité largement dimensionnés

Tous les éléments de la turbine sont facilement accessibles, ce qui rend le démontage éventuel de chaque composant (rotor, roulements, etc.) très aisé. L’entretien se limite au graissage périodique des paliers et des bagues d’étanchéité. Le contrôle de l’état du rotor peut se faire facilement par démontage du capot.

Le corps de la turbine étant étanche, il est possible d'exploiter la totalité de la hauteur de chute en réglant la dépression présente dans le corps de la turbine.

Admission d’eau

Suivant la disposition du site, l’admission de l’eau est soit verticale soit horizontale.

Le contrôle du débit se fait via un faible couple de manœuvre sur une ou deux vannes spécialement profilées, équipées d’un axe en inox et étanches à la fermeture. Celles-ci séparent le flux d’eau en deux et le mettent en forme afin qu’il pénètre sans choc dans le rotor.

La commande de ces modérateurs de débit peut être réalisée facilement par vérins électriques, vérins hydrauliques ou manuellement.

Rotor

Le rotor est constitué d’aubages en acier laminé spécialement profilés en vue d’optimiser le rendement de la turbine. Cintrés à la presse, ils sont ensuite encastrés entre deux flasques et soudés avec soin, suivant une procédure propre aux ateliers de JLA & Co. Lorsque la hauteur de chute augmente, des disques de renfort intermédiaires sont ajoutés afin de rigidifier l’ensemble. Le rotor est ensuite galvanisé à chaud et recouvert d’une peinture époxy spécifique aux applications hydrauliques, ce qui lui procure une très bonne résistance à la corrosion ainsi qu’a l’abrasion.

Tous nos rotors sont équilibrés dynamiquement. Ils sont symétriques et la prise de force peut donc se faire à gauche, à droite ou même des deux côtés, suivant la disposition.

Rendement

Nos turbines JLA sont spécialement étudiées pour répondre aux exigences d’installations à débit variable. Nos turbines à deux vannes permettent de travailler dans une très large gamme de débits (du débit nominal jusqu’au sixième de celui-ci) avec un rendement de 75 (minimum garanti) à 80 % (rendement moyen maximum).

Installation

L’installation d’une Cross-Flow JLA est simple, nécessite peu de frais et respecte l’environnement. Facile à contrôler et à entretenir, elle est d’une longévité exceptionnelle.

Les turbines Cross-Flow JLA sont prévues pour êtres montées sur un châssis métallique au-dessus du canal de fuite, et ce, au niveau le plus bas mais hors d’atteinte des crues.

En cas de faible chute avec un niveau aval variable, la turbine munie d’une jupe d’aspiration est installée de manière à ce que, quel que soit le niveau aval, la totalité de la hauteur de chute disponible soit utilisée efficacement.
 

Domaine d’utilisation

JLA29

Hauteur de chute : de 2,5 à 80 m

Débit d’équipement : de 30 à 600 l/s

Puissance mécanique : de 2 à 120 kW

Vitesse : de 200 à 1.100 tr/min

JLA52

Hauteur de chute : de 2,5 à 12 m

Débit d’équipement : de 500 à 1200 l/s

Puissance mécanique : de 10 à 100 kW

Vitesse : de 110 à 250 tr/min

Si vous retrouvez les caractéristiques de votre site dans les domaines d’utilisation ci-dessus, nous vous fournirons un équipement parfaitement adapté. Et si ce n’est pas le cas, rien n’est perdu ! Notre expérience en solutions sur mesure est à votre disposition, contactez-nous pour en discuter.
 

Applications

Les applications d’une turbine Cross-Flow JLA sont nombreuses :  

  • Production d’électricité, par couplage au réseau national ou production autonome en site isolé
  • Application hydromécanique, par couplage à un récepteur mécanique: pompe, moulin, pompe à chaleur, scierie, étage de multiplication, etc.