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"DISPOSITIF DE SURETE POUR GENERATEURS DE VAPEUR AVEC FOYER SOUS PRESSION ET TURBINE A GAZ"
Avec les générateurs de vapeur à foyer sous pression, dans lesquels la pression est produite dans des chambres de combustion par des compresseurs et maintenue par la résistance à l'écoulement des tuyères d'une turbine à gaz, il faut que la puissance de la turbine à gaz et celle du moteur auxiliaire d'entraînement, au cas où il en est prévu un pour secon- der la turbine à gaz, ait toujours une valeur telle qu'elle demeure en équilibre avec la consommation de travail du compresseur et, le cas échéant, des machines de travail qui sont
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encore entraînées avec lui, comme par exemple des pompes de circulation d'eau et d'alimentation en combustible.
Or, cet équilibre peut être détruit lorsque, par suite d'une défaillance du réglage du moteur auxiliaire d'entraînement, celui-ci fournit un appoint de puissance supérieur à ce qui est néces- saire en outre de la puissance de la turbine à gaz,ou lorsque, par suite de la rupture d'un tuyau, de grandes quantités de vapeur pénètrent dans la chambre de combustion où elles produisent une élévation de la prossion. Dans les deux cas, la turbine à gaz tendra à s'emballer et cela, dans le second cas, d'autant plus tôt que si la pression s'élève dans la chambre, le débit de la soufflerie cesse et la consommation de puissance par le compresseur tombe de ce fait à une faible fraction de sa valeur normale.
Suivant l'invention, on évitera le risque d'un emballement du groupe à turbine à gaz en produisant au moyen d'un régulateur de sûreté, lorsque la turbine à gaz dépasse sa vitesse maximum admissible, l'ouverture d'une soupape qui détourne de cette turbine le courant de gaz de combustion.
Ce dispositif de sûreté est représenté au dessin.
La Fig. 1 montre schématiquement l.a disposition et la Fig. 2 la soupape elle-même. Du générateur de vapeur proprement dit (non représenté), les gaz de' combustion dont la pression n'est que de peu inférieure à celle du compresseur arrivent,à travers le surchauffeur 1, à la turbine à gaz 2 qui commande le compres- seur 3. Les gaz brûlés s'y détendent en fournissant du travail et passent au réchauffeur 4. En outre de la turbine à gaz 3 est prévu également un moteur auxiliaire d'entraînement 5 qui peut être, par exemple, une turbine à vapeur.
Ce moteur auxiliaire sert principalement au démarrage du générateur de vapeur et à fournir un complément de puissance en cas d'insuffisance de la
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turbine à gaz, ainsi qu'à produire une accélération plus rapide du compresseur lorsque la charge du générateur de vapeur augmente subitement. Le dispositif de sûreté est constitué par l'appareil 6 qui permet à l'espace en aval du surchauffeur 1 de communiquer directement avec, par exemple, l'espace en amont du réchauffeur 4. Cet appareil est actionné par un régulateur de sûreté 7 monté, par exemple, sur l'arbre du moteur auxiliaire d'entraînement. Lorsque la vitesse du groupe dépasse la valeur maximum admissible, le régulateur de sûreté intervient et provoque l'ouverture de la soupape contenue dans l'appareil 6.
Les gaz brûlés peuvent dès lors s'échapper directement à l'extérieur ou bien, comme il est indiqué dans l'exemple d'exécu tion suivant la Fig. 1, être amenés en amont du réchauffeur.
Si les sections de passage pour les gaz de combustion dans le réchauffeur sont faibles, comme c'est le cas par exemple pour les générateurs de vapeur à foyer sous pression où les gaz brûlés circulent à de très grandes vitesses, les gaz détournés de la turbine subissent une certaine accumulation, de sorte que la chute de pression dans la turbine à gaz est fortement diminuée, et que dès lors cette turbine se trouve immédiatement freinée.
Lorsque le moteur auxiliaire d'entraînement possède luimême un régulateur de sûreté, on peut utiliser ce régulateur également pour commander la soupape dans l'appareil 6. Le dispositifse présente d'une façon particulièrement simple lorsque, pour transmettre le réglage du moteur auxiliaire, on emploie de l'huile sous pression, c'est-à-dire qu'on utilise la comman- de par pression d'huile fréquemment employée avec les turbines à vapeur. On peut alors actionner le dispositif de sûreté au moyen du même réseau d'huile sous pression qui sert, par exemple, pour régler les vannes de vapeur du moteur auxiliaire. La
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Fig. 2 montre une soupape à commande par l'huile.
La chambre 10 communique avec une chambre en amont de la turbine à gaz ét la chambre 11 avec l'atmosphère ou avec le récbauffeur. Ces deux chambres sont séparées par une soupape 12. Sur la même tige que cette dernière est fixé le piston 13 sur lequel s'exerce la pression de l'huile du réseau d'huile sous pression.
L'huile sous pression arrive par le tuyau 14. L'orifice 15 permet de maintenir la pression sur le piston, et par suite de compenser aussi les pertes d'huile résultant de défauts d'étan- chéité du piston. 16 désigne le tuyau d'échappement de l'huile. En marche normale, le piston 13 est poussé vers le bas par la pression de l'huile, et la soupape 12 est ainsi maintenue fermée. Par contre, si la vitesse dépasse la limite admissible, le régulateur de sûreté ouvre le réseau d'huile, de sorte que la pression disparaît et que la soupape est dès lors soulevée par le ressort 17. Pour que ce mouvement s'effectue très rapidement, il faut pourvoir à un écoulement rapide de l'huile située au-dessus du piston.
A cette fin, on a prévu le tiroir cylindrique 18, qui, lorsque la pression disparaît'dans la chambre 19, est soulevé par le ressort 20 et par la pression d'huile prédominant encore au-dessus du piston 13 ; tiroir démasque alors de grandes sections pour l'écoulement de l'huile située au-dessus du piston 13, la dite huile s'échappant par les trous percés dans la tige de soupape et par le tuyau d'écoulement 16.
La soupape 12 peut servir non seulement de dispositif de sûreté contre l'emballement du groupe turbine à gazcompresseur, mais aussi de dispositif de sûreté contre des pressions trop élevées dans la chambre de combustion et dans les tubes de chauffe. A cet effet, par le moyen d'une soupape de limitation de pression 8 (Fig. 1), on règle la pression de
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l'huile de façon telle que le tiroir cylindrique 18 (Fig. 2) soit projeté vers le haut par la pression de l'huile dès que cette pression au-dessus du piston 13 a dépassé une certaine valeur par suite de la montée du piston sous l'effet de la pression des gaz au-dessous du plateau de soupape 12, permet- mant ainsi à l'huile de s'écouler par les passages 21 et 16.
Cette soupape fonctionne alors cornue une soupape ordinaire de sûreté ou de limitation de pression qui, au lieu de la charge d'un poids ou d'un ressort, a reçu celle de la pression d'huile du système de réglage.