La turbine Fourneyron

Un peu d'histoire

Remerciement à l'administrateur de site hydroelec dont les images et textes suivants sont extraits

1820 : C'est l'année où un français, Claude BURDIN (1788 - 1873), professeur à l'école des Mines de Saint-Étienne, s'intéresse à la roue hydraulique à réaction. S'appuyant sur les travaux du mathématicien suisse Leonhard EULER sur ce type de roue horizontale (à axe vertical), il est convaincu qu'il faut guider l'écoulement de l'eau et le repartir sur l'ensemble de la roue. Il reprend le principe du distributeur d'eau fixe initié par EULER.

Plaçant ce distributeur au milieu de la roue, contrairement à EULER qui l'avait positionné au dessus, Claude BURDIN expérimente son type de roue dans le Puy-de Dôme sur plusieurs moulins. En 1824, afin d'obtenir un prix technique, il écrit un mémoire sur ces recherches. Mais il n'obtient qu'une médaille au lieu du premier prix. Dans ce mémoire, il baptiste aussi ce nouveau système par le terme « turbine » (du latin turbis – ce qui tourne en rond).

1826 : Un élève de Claude BURDIN, en la personne de Benoît FOURNEYRON (1802 – 1867), s'occupe à son tour du développement industriel de la turbine horizontale de BURDIN. Intéressé lui aussi par un prix de la Société d'Encouragement à l'Industrie Nationale, FOURNEYRON s'emploie à créer une turbine adaptée à une production industrielle. En 1827, dans une forge de Franche-Comté où il travaille, Benoît FOURNEYRON installe une turbine de 4,5 kW avec l'excellent rendement de 83%. Tout fonctionne parfaitement, mais le succès industriel se fait attendre. Enfin, en 1832, le jeune ingénieur trouve son premier client, François CARON, industriel possédant un haut-fourneau à Fraisans dans le Jura. Une roue de 2,2m de diamètre avec une puissance de 37 kW est mise en route avec succès. Le 3 juillet de la même année, FOURNEYRON dépose un brevet pour son modèle de roue, « la roue à pression universelle et continue ». Il obtient le premier prix de la Société d'Encouragement, deux ans plus tard en 1834.

Turbine Fourneyron

En parallèle, en 1827, le polytechnicien Jean-Victor PONCELET (1788 – 1867), plus connu pour ces travaux sur la géométrie, rédige le « Mémoire sur les roues hydrauliques à aubes courbes ». Contrairement à BURDIN et à FOURNEYRON, J-V. PONCELET a étudié les roues verticales. En plus d'aubes courbes, PONCELET propose l'emploi d'un déflecteur tangent en amont de la roue, améliorant ainsi l'écoulement et bien entendu le rendement.

Roue Poncelet

1830 : à cette époque, alors que les français semblent être les plus en avancés sur les roues à eau, aux États-Unis des hommes travaillent eux aussi à l'amélioration du rendement de leur roue de moulins. La révolution industrielle de cette jeune nation va être un formidable « détonateur » pour de multiples inventions et brevets sur le sujet. En 1830, deux roues à réaction sont brevetées : la PARKER et la WING. Les américains appliquent une méthode non scientifique, appelée « taille et essaie ». Typiquement américaine, cette méthode ne repose pas sur des analyses et des études, mais plutôt sur des essais empiriques réalisés par des dizaines de constructeurs. Alors qu'en France et en Allemagne, chaque turbine est dessinée et étudiée, aux États-Unis, elles sont modifiées, rallongées, recoupées jusqu'à l'obtention d'un bon rendement. Cette méthode permettra aux américains de devenir « leaders » dans les turbines en moins d'un quart de siècle.

1835 : rendu célèbre par son prix, Benoît FOURNEYRON fait installer des turbines sur des sites avec des hauteurs de plus en plus élèves. En 1837, les hauteurs de 108 et 114m sont atteintes à Saint-Blaise en Forêt-Noire à l'est de Fribourg (Allemagne) pour une filature. Cette installation est considérée à l'époque comme un exploit, décuplant ainsi la notoriété de FOURNEYRON à travers l'Europe.