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Historique - Naissance des turbines
L’invention de la turbine au XIXe siècle a permis le développement de l'hydromécanique
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La naissance des turbines
Dès la fin du XVIIe apparaît une nouvelle forme d’énergie mécanique avec les machines à vapeur et, dans la première moitié du XVIIIe, cette technologie vient concurrencer l’énergie hydraulique, surtout en Angleterre où la machine à vapeur s’impose dans les manufactures à partir de 1830. En Europe continentale et au Nouveau Monde, l’énergie hydraulique conserve une bonne place. Cette concurrence de la machine à vapeur et le besoin sans cesse croissant de l’industrie en énergie vont stimuler l’innovation. Le milieu du XVIIIe marque le début d’un long processus d’amélioration et de conception des machines hydrauliques. On ne parle pas encore de turbines, l’amélioration porte sur les roues à aubes afin d’augmenter leur puissance et leur rendement. En même temps des ingénieurs explorent des voies nouvelles, c’est finalement un jeune ingénieur français, Benoît FOURNEYRON qui, sur les pas de ses prédécesseurs (en particulier son professeur à l'Ecole des Mineurs de Saint-Etienne : Claude BURDIN, 1788/1873), mettra au point en 1827 la première turbine, une machine encore bien modeste qui ne délivre que 6 chevaux de puissance. Le développement de cette turbine en phase industrielle ne sera pas immédiat, mais à partir de 1832 son essor va être rapide et universel, parallèlement la puissance développée augmente. En Europe, vers 1843, 129 usines sont équipées de turbines Fourneyron. Aux Etats-Unis, en 1895, la première grande centrale hydroélectrique, aux chutes du Niagara, reçoit trois turbines Fourneyron de 3700 kW. |
La turbine radiale et centrifuge
FOURNEYRON
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La turbine radiale et centripète FRANCIS
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La turbine Fourneyron est une machine centrifuge dite à réaction, nous en reparlerons dans le chapitre des turbines. Mais cette machine n’est pas sans défauts. Toujours aux USA, une première turbine de Fourneyron était installée dans une manufacture de textiles du Massachusetts pour fournir l’énergie mécanique. Un jeune ingénieur d’origine anglaise, employé de cette manufacture, James B. FRANCIS entreprit des recherches sur la machine de Fourneyron qui aboutirent, en 1855, avec la mise au point d’une turbine, toujours à réaction mais centripète, au lieu de centrifuge. Si le nom de FOURNEYRON est maintenant oublié, ce n’est pas le cas pour FRANCIS ! |
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Toujours au milieu du XIXe, un autre ingénieur français Louis-Dominique GIRARD met au point une turbine dont l'aspect rappelle une roue à aubes, c'est une machine dite à impulsion, ou à action, son fonctionnement s'apparente à celui d'une turbine radiale centrifuge, mais à injection partielle à un ou plusieurs jets, sous pression et réglables. Turbine adaptée aux hautes chutes, ce sera à la fin du XIXe, la turbine de référence dans les Alpes françaises. Mais la également le progrès ultime viendra d’un ingénieur américain Lester Allen PELTON (voir chapitre des turbines).
ci-contre: principe d'une turbine Pelton à axe horizontal
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| On vient de le voir, la turbine hydraulique apparaît au XIXe, mais son utilisation est limitée par la mise à disposition d’une énergie mécanique utilisable sur place. Par différents procédés on parvenait à la transmettre sur quelques dizaines de mètres, voire quelques centaines : courroies, barres articulées, câbles télédynamiques, eau sous pression, mais le moyen le plus répandu et le plus efficace était l’air comprimé. Très utilisé dans l’industrie minière, l’air comprimé trouvera un large débouché dans le percement des tunnels ferroviaires des Alpes, où il était facile de trouver un torrent pour y installer une turbine avec un compresseur d’air. |
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A ce stade du développement la machine à vapeur offrait encore une supériorité indéniable. En effet pour bénéficier de l’énergie hydraulique, non transportable, il était indispensable de disposer d’un cours d’eau ou d’une chute d’eau, tandis que le charbon utilisé dans la machine à vapeur était livrable sur le lieu d’utilisation. A contrario, l’eau présentait l’avantage d’un coût presque nul.
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suite
Date de création : 30/07/2008 . 12:02
Dernière modification : 29/09/2021 . 17:30
Catégorie : Historique
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