<Desc/Clms Page number 1>
"SYSTEME DE PROTECTION POUR ALTERNATEUR VENTILE
EN CIRCUIT FERME"
Dans les alternateurs ventilés en circuit fermé, le fluide servant à la ventilation passe, après échauffemsnt, dans un refroidisseur par surface généralement alimenté par de l'eau froide refoulée, au moyen d'une pompe ou de tout autre système, à travers le circuit refroidissant.
Si, pour une cause quelconque, l'eau de refroidisse- ment vient à manquer, la chaleur n'était plus enlevée au fur et à mesure de sa production, l'alternateur s'échauffera de plus en plus et pourra subir des altérations graves dans ses isolements
Pour parer à cette éventualité, on a déjà imaginé des appareils avertisseurs basés sur la mesure de 13. température
<Desc/Clms Page number 2>
de l'air du circuit fermé; ces appareils mettent en action une sonnerie d'alarme qui avertit de la nécessité, soit d'ar- rêter la machine, soit de modifier la ventilation en mettant celle-ci en circuit ouvert.
Les dits appareils avertisseurs exigent l'utilisa- tion d'une énergie intermédiaire appropriée, comme par exemple, le courant électrique (bobines de relais, thermostat etc...) dont la défaillance est toujours à craindre, alors surtout que ces appareils peuvent rester longtemps sans fonctionner et,'par suite, n'être plus en ordre de marche au moment voulu.
D'autre part, le signal doit être entendu par le préposé à la surveillance de la machine en bon temps et celui- ci doit effectuer la manoeuvre nécessaire pour modifier la ventilation de la machine sans retard préjudiciable. Ces condi- tions peuvent donc n'être pas satisfaites.
On conçoit que la sécurité du fonctionnement d'une machine aussi importante qu'un alternateur ne peut être à la merci de dispositifs dont le fonctionnement présente de tels aléas.
La présente invention a pour objet un système de pro- tection pour alternateur ventilé en circuit fermé permettant d'assurer automatiquement la mise en circuit ouvert de la ven- tilation de l'alternateur, dès que le débit d'eau ralentit dans le refroidisseur : 1 .- sans le secours d'aucun préposé;
2 .- sans avoir recours à une énergie intermédiaire susceptible de faire défaut au moment utile.
Le nouveau système est donc conçu de telle manière que le circuit fermé n'est possible que s'il y a un débit d'eau suffisant dans le refroidisseur. Si ce débit devient moindre ou nul, à la ventilation en circuit fermé se substitue automa- tiquement la ventilation en circuit ouvert.
Un dispositif facultatif assure le fonctionnement, en cas dtobstruction exagérée par encrassement du réfrigérant.
Sur le dessin ci-joint auquel on se. réfère dans la
<Desc/Clms Page number 3>
description qui va suivre :
La fig. 1 représente, à titre d'exemple, en élévation, un alternateur ventilé conformément à la présente invention.
La fig. 2 est un schéma du dispositif supplémentaire.
Les figures 3 et 4 représentent, à titre d'exemple, un détail de ce dispositif, respectivement en élévation et en coupe verticale.
La figure 5 est un diagramme.
A est l'alternateur, représenté schématiquement fig.l.
L'entrée d'air froid dans l'alternateur A a lieu suivant les flèches 1 et la sortie d'air chaud s'effectue par le conduit S.
Le circuit d'air est mis en mouvement par le venti- lateur de l'alternateur A qui peut être, soit calé sur l'arbre, soit attaqué de toute autre manière.
L'air chaud refoulé par le conduit S vient en contact avec le refroidisseur R où il cède sa chaleur à l'eau de re- froidissement qui arrive par le tuyau f et est évacuée, réchauf- fée, par le tuyau g. L'air refroidi est alors aspiré.
Pendant la marche normale, les circuits d'aspiration d'air froid et de refoulement d'air chaud sont pratiquement étanches. D'autre part, il existe entre ces deux circuits, sépa- rés par le refroidisseur R une différence de pression statique qui équivaut à la perte de charge à travers le refroidisseur R.
Cette perte de charge est, en général, voisine de 20 - 25 mm. d'eau.
Ceci étant établi, il convient d'examiner en détail les divers éléments du dispositif, objet de l'invention et leur fonctionnement respectif.
1 .- Il est réalisé par un orifice o de petit dia- mètre, une communication entre le circuit d'aspiration et l'air ambiant, de sorte qu'il ne s'établit par ledit orifice o aucune circulation d'air et que le circuit d'aspiration se met en équilibre avec la pression atmosphérique. Par suite, le circuit de refoulement est à une pression égale à la pression
<Desc/Clms Page number 4>
atmosphérique + 25 mm. ;
2 .-D'autre part, est agencé sur le circuit d'aspi- ration un volet P pouvant pivoter autour de l'axe X et soumis à l'action d'un contrepoids , de façon que ledit volet, dans sa position normale, se trouve légèrement appuyé sur snn siège 1.
Dans cette position et grâce à l'action du contrepoids p. il suffit d'une légère poussée de l'extérieur vers l'intérieur pour déterminer la rotation du volet P et le faire tomber dans la position a, (représentée en traits mixtes), de telle sorte que le circuit d'aspiration soit obturé. Il convient de remarquer, dès maintenant, que pendant la marche en circuit fermé, puisqu'il y a équilibre entre l'extérieur et l'intérieur du circuit d'as- piration, le volet P se maintiendra contre son siège 1 sans qu'aucune cause puisse entraîner sa chute.
3 .- Il est prévu sur le circuit de refoulement un orifice B d'une dimension égale à vingt fois environ l'orifice o, que présente le circuit d'aspiration; cet orifice B est suscep - tible d'être obturé par un clapet d monté à l'extrémité de la tige d'un piston D pouvant coulisser dans un corps cylindrique 'et soumis à l'action d'un ressort de rappel r. Le corps cylin- drique communique par un conduit 1 avec le tuyau f amenant l'eau froide au refroidisseur R et par un conduit 2 avec le tuyau g, évacuant l'eau réchauffée du dit refroidisseur. De cette façon, le piston D reçoit sur chacune de ses deux faces la pression d'eau avant et après le refroidisseur R.
Lorsque l'eau circule normalement dans le refroidisseur R, la pression dans le compartiment l' du corps cylindrique est prépondérante par rapport à la pression dans le compartiment 2' de telle sorte que, malgré l'action du ressort r, le piston D est poussé vers la gauche et maintient le alapet d appliqué sur l'orifice B ainsi fermé. C'est la position représentée en traits pleins sur le dessin.
Si le débit d'eau vient à s'arrêter dans le refroidis- seur r, les pressions en l'et 2' deviennent équivalentes et, sous l'action du ressort r, le piston D coulisse vers.la droite
<Desc/Clms Page number 5>
de sorte que'le clapet d cesse d'obturer l'orifice B. C'est la position représentée en traits pointillés sur le dessin.
4 .- Il est enfin disposé sur le circuit d'aspira- tion, entre le refroidisseur R et le volet P, une série de clapets C convenablement tarés et d'une section suffisante pour évacuer totalement l'air de l'alternateur A dans le cas où celui-ci fonctionne en circuit ouvert.
Il reste à examiner maintenant le fonctionnement de l'ensemble du dispositif, objet de l'invention, en tenant compte des précisions données.
En marche en circuit fermé, la pression dans le circuit d'aspiration est égale à la pression atmosphérique et le volet
P se maintient sur son siège 1; d'autre part, l'orifice B étant fermé, il ne s'échappe aucune parcelle d'air du circuit de re- feulement. Le fonctionnement est donc normal.
Si, pour une cause quelconque, le débit d'eau du re- froidisseur R vient à s'arrêter, le piston D se déplace vers la droite et entraîne,le clapet d dans sa translation, de sorte que l'orifice B se trouve ouvert.
Il s'établit alors à travers l'atmosphère un courant d'air qui sort par l'orifice B et qui rentre par l'orifice o. Ce courant s'établit à la faveur de la différence de pression exis- tant entre le circuit d'aspiration et le circuit de refoulement.
L'orifice B ayant un diamètre beaucoup plus grand que celui de l'orifice o, le passage de l'air à travers l'orifice B n'en traîne qu'une perte de charge infiniment faible ; la perte de charge du circuit ainsi dérivé est localisée presqu'entièrement à l'entrée de l'orifioe o; par suite, on conçoit aisément que le circuit d'aspiration se met automatiquement en dépression, par rapport à la pression atmosphérique, d'une valeur à peu près équivalente à celle de la perte de charge dans le refroidisseur R, soit 25 mm.
Le volet P, convenablement équilibré, reoevant à ce moment une poussée due à la différence des pressions sur ses deux faces, se renverse et vient occuper la position a. Le volet P intercepte ainsi le circuit fermé de sorte que l'air refoulé par
<Desc/Clms Page number 6>
l'alternateur A se décharge par les clapets C qui se soulèvent suffisamment pour dégager toute la ventilation à l'air libre.
Une légère modification apportée au système décrit ci-dessus permet de parer à un encrassement exagéré du réfrigé- rant ou refroidisseur, au cas où la circulation d'eau est assu- rée par une pompe centrifuge.
Ce perfectionnement est motivé par les considérations suivantes :
Les conditions souvent sévères d'encombrement couram- ment imposées ont amené les constructeurs de réfrigérants à pré- voir des tubes de diamètre de plus en plus faible. Ces tubes s'en- crassent plus ou moins rapidement suivant la propreté de l'eau et leur rugosité intérieure, de sorte que, sans des nettoyages fréquents, leur débit et, par suite, leur efficacité se trouve- raie1t réduits à des proportions dangereuses.
Dans cette hypothèse, la perte de charge augmente plu- tôt que de diminuer, de sorte que le nouveau système de protection ne peut pas fonctionner.
L'obstruction envisagée ci-dessus s'aggrave d'une façon continue, de sorte qu'elle ne peut échapper à des observations régulières des thermomètres; toutefois, on conçoit que la meilleure solution pour les exploitants peu favorisés quant à la propreté de l'eau, serait de les libérer de toute sujétion relativement aux défauts de surveillance, en permettant le fonctionnement du système , même en cas d'obstruction, lorsque cette dernière de- vient dangereuse.
Dans ce but, on ajoute dans la conduite de refoulement f (fig. 1), (par exemple dans une partie verticale de cette der- nière dans laquelle l'eau circule de bas en hait, en direction du réfrigérant), une soupape à couple variable dont les caracté- ristiques seront mises en évidence ci-après.
La soupape est constituée par un corps-S en bronze, (fig. 2) par exemple' en forme de coin ou de toute autre forme convenable. Ce corps S peut osciller autour d'un axe horizontal A. Sur les deux extrémités de cet axe A. qui sortent 03 partetd'autre
<Desc/Clms Page number 7>
de la tuyauterie sont calés, dans une position quelconque, deux leviers L (voir fig. 3 et 4), sur lesquels peuvent coulis ser et se visser deux poids 9:' qui permettent de donner au poids total P' de la soupape S la valeur la plus convenable et à son centre de gravité G une position bien déterminée.
On règle ces deux éléments variables de façon que le couple dû à la pression dynamique, en régime normal, soit un peu supérieur au couple p r cos Ó qui tend à faire tomber le corps S.
Ainsi, lors d'une diminution tolérable du débit dans la conduite de refoulement f due à une obstruction du réfrigérant, la soupape S ne s'incline pas encore et oppose au contraire une perte de charge, de plus en plus faible, ce qui tend à régulariser le débit.
Il convient maintenant d'examiner ce qui se passe lors d'une obstruction continue du réfrigérant, en se reportant au diagramme de la figure 5 qui montre la courbe pression-débit de la pompe.
En un point quelconque : h- h1+h2 h= pression donnée par la pompe, h1= perte de charge due au réfrigérant, h2 = perte de charge due à la soupape.
Soit B'le point de fonctionnement normal. de B'à C', tant que la diminution de débit est tolé- rable, h2 diminue. A partir de C', le corps S s'incline et pour chaque valeur du débit Q retrouve une nouvelle position d'équi- libre : l'angle ci. de la soupape est choisi de telle sorte que l'inclination s'effectue d'une façon continue sans le moindre à-coup. ci diminuant, le couple P P cos Ó et, par conséquent, h2, augmentent alors très rapidement et si on choisit Ó assez proche de 90 dans la position correspondant au régime normal, h2 maximum peut valoir 6 à7 fois h2 minimum.
Comme h2 augmente fortement, hl doit diminuer et at- teindre une valeur telle que l'appareil de protection
<Desc/Clms Page number 8>
fonctionne.
Il est à remarquer que, grâce au réglage par les leviers L, laconduite de refoulement paît avoir une direction quelconque.
. Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'agencerdifférement les éléments constitu- tifs du nouveau système de protection pour alternateur ventilé en circuit fermé, de manière à réaliser des variantes présen- tant les caractéristiques sus-indiquées et se comportant pra- tiquement de la même façon que l'exemple décrit-ci-dessus; no- tamment, le piston D se déplaçant dans un corps cylindrique pour fermer l'orifice B pourrait être remplacé par tout autre dispositif répondant au même but tel que membranes en caout- chouc ou tout autre système approprié.