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Dispositif de réglage pour installations de turbines à vapeur avec accumulateur et turbine à soutirage.
Dans les installations de forces motrices combinées avec un réseau de chauffage, les chaudières doivent être protégées contre les variations brusques de charge. On prévoit à cet effet outre des turbines à soutirage des réservoirs accumulateurs, qui en cas d'excé- dent momentané de vapeur-sont alimentés par l'intermédiaire de vannes de charges, soit directement par la chaudière, soit par une prise de vapeur à la turbine. Si la vapeur vient à manquer, les accumulateurs entrent en jeu. Il débitent par l'intermédiaire de vannes de décharge une certaine quantité de vapeur. Cette vapeur est introduite au moins en un point de la turbine en aval de la prise alimentant le réservoir.
Elle peut également être amenée à une prise de vapeur pour le chauf- fage en aval de la prise alimentant le réservoir. Les vannes de charge
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et de décharge sont alors commandées par des régulateurs de pression en fonction de la pression régnant dans les chaudières et les prises de vapeur ou en un point de la turbine en aval de la prise alimentant le réservoir.
On exige des installations de ce genre : que la tur- bine à soutirage, en ce qui concerne la puissance fournie, se comporte aussi favorablement qu'une turbine normale à condensation avec une chaudière ausceptible de faire office d'accumulateur, 2) que les appareils consommateurs de vapeurs de chauffage de l'installation soient alimentés par les accumulateurs, sans aucune perturbation, exacte- ment comme si la turbine n'existait pas, même en cas de variation brusque de la puissance fournie par la turbine.
Cette deuxième condition est largement tributaire de la première car, si une variation brusque de la puissance à fournir par l'arbre de la turbine n'était correctement interceptée par un régula- teur de vitesse convenable que d'après la première condition, il en résulterait une perturbation dans la distribution de la vapeur aux points de chauffage et, par conséquent, les pressions de soutirage et avec elles la chute d'enthalpie utile et le débit de la turbine se- raient ultérieurement modifiés de sorte que l'équilibre établi par le régulateur de vitesse serait de nouveau dérangé.
Les turbines à soutirage, dans lesquelles certaines quantités de vapeur doivent être prélevées avec des pressions déter- minées se composent de plusieurs parties séparées pour la vapeur, et connectées en série par l'intermédiaire d'organes régulateurs. Les quantités nécessaires de vapeur sont dérivées directement en amont des organes régulateurs qui commandent l'entrée de la vapeur dans les différentes parties de la turbine. Dans les installations à chaudières susceptibles de faire office d'accumulateurs, et sans accumulateurs distincts, il est connu de commander ces turbines à l'aide de régula- teurs combinés compensés de façon que lesdites conditions 1)et 2) soient remplies. A cet effet, le débit de vapeur de chacun des organes régulateurs est modifié d'une même quantité par le régulateur de vi- tesse en cas de variations de la puissance.
En cas de modifications dela quantité de vapeur nécessaire en une prise déterminée, le débit de vapeur est modifié de quantités égales par les organes régulateurs en amont de ce point, et de quantités différentes mais égales entre elles, par les organes.régulateurs en aval de ce point, et ceci de façon que la modification de la puissance fournie par les parties de la turbine en amont de la prise soit égale et de signe contraire à la modification de la puissance fournie par les sections de turbine en aval de la prise. Un "régulateur combiné" de ce genre est facile à calculer de façon que, quelle que soit la charge, les mêmes variations @
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de charge correspondent à des variations égales de vitesse de rotation.
Du reste, le brevet suisse 218.969 décrit des moyens permettant de maintenir ce rapport, même si une fraction de la turbine passe au fonctionnement à vide ou au fonctionnement à pleine charge.
D'autre part, il est connu dans les installations à accumulateurs de commander les vannes de charge ou de décharge en fonction de la pression à l'intérieur de la conduite de charge ou de décharge de façon que la vanne(de charge soit ouverte en cas de pression croissante dans la conduite de charge, et que la vanne de décharge soit ouverte en cas de pression décroissante dans la conduite de dé- charge, tandis que les vannes se ferment dans le cas contraire. Pour une forte arrivée de vapeur dans la conduite de charge et une consomma- tion élevée de vapeur par la conduite de décharge, il séproduit simul- tanément une charge et une décharge dans un accumulateur de ce genre.
En conséquence, lorsqu'un accumulateur ainsi commandé est connecté en parallèle avec une section de turbine, il se produit des pertes d'énergie inutiles. Or, comme condition 3) il doit être exigé que ces pertes d'énergie soient évitées dans une installation génératrice de force motrice.
Pour compenser les variations de vapeur de charge et de soutirage dans les'installations comportant des chaudières non susceptibles de faire office d'accumulateurs, il est connu de combiner la turbine avec un accumulateur complémentaire. Mais même si la tur- bine de ces installations est équipée d'un régulateur combiné, et si l'accumulateur est raccordé par l'intermédiaire de vannes de charge et de décharge de la manière précédemment décrite, il n'est pratique- ment pas possible de remplir les trois conditions ci-dessus indiquées.
En effet, si au moins une partie de la turbine est équipée d'un régu- lateur combiné compensé, le débit de vapeur varie dans les premiers organes d'admission actionnés par ce régulateur, lorsqu'il se pro- duit des variations de puissance, tandis que, si la conduite allant à la vanne de charge de l'accumulateur prend son point de départ en amont de ces organes d'admission, la vanne de charge se réglera tou- jours de façon que ces variations de débit de vapeur soient bien com- pensées, mais seulement après une variation préalable de pression dans la conduite depharge. Même lorsque la puissance de la turbine est réglée par le fait que le débit de vapeur est influencé par les sections en aval du point de raccordement de la vanne de décharge, et que la vanne de décharge compense les variations du débit de vapeur dans ces sections,
il se produit des variations de pression de la vapeur, de sorte que la condition 2) n'est pas remplie.
Or, l'invention a pour objet un dispositif régulateur pour installations de forces motrices à vapeur, comportant accumulateur
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et turbine à soutirage, dans lesquelles au moins une quantité de va- peur doit être soutirée de la turbine avec une pression déterminée, et cette turbine à soutirage comporte au moins deux parties reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un organe régulateur pour la vapeur, la prise de vapeur étant placée en amont d'un organe régula- teur commandant l'arrivée de la vapeur dans la partie suivante de la turbine.
Le but de 11-invention est de créer un dispositif de ce genre permettant de remplir les conditions indiquées précédemment en 1) et 2) et d'obtenir ainsi un processus de réglage stable et com- pensé. A cet effet, et suivant l'invention, lorsqu'il se produit des variations de puissance pendant la charge de l'accumulateur, sa vanne de charge et un organe régulateur commandant l'arrivée de la vapeur dans l'une des sections de la turbine, sont déplacés pratiquement en même temps de façon que le débit de vapeur à travers la vanne'de charge varie d'une quantité égale et de signe contraire au débit de vapeur à travers ledit organe régulateur.
D'autre part, en cas de va- riations de puissance pendant la décharge de l'accumulateur, l'organe régulateur en aval de la prise de vapeur et une vanne de décharge de l'accumulateurreliée à la prise de vapeur sont pratiquement déplacés en même temps de façon que le débit à travers la vanne de décharge varie d'une quantité égale au débit de vapeur à travers l'organe régu- lateur placé en aval de la prise de vapeur.
Dans une installation du genre indiqué, la condition indiquée en 3) peut être remplie de préférence par le fait qu'un régu- lateur de pression, connecté à la même chambre de passage de la vapeur que la vanne de charge et l'organe régulateur commandant l'arrivée de la vapeur dans l'une des parties de la turbine, actionne exclusivement la vanne de charge lorsqu'elle est ouverte, tandis qu'il actionne ledit organe régulateur pendant la décharge, la vanne de charge étant fermée, avec exclusion d'un régulateur de vitesse et d'au moins un régulateur de pression répondant à la pression de soutirage.
De préférence les rapports de transmission des moyens règlant la course de l'organe régulateur en aval du point de prélève- ment en fonction de l'unité de variation de la vitesse de rotation de la turbine peuvent être déterminés de façon qu'à chaque unité de varia- tion de la vitesse de rotation de la turbine corresponde une même variation de puissance, aussi bien pendant la décharge que pendant la charge.
Le dessin annexé à titre d'exemple montre schématiquement des modes d'exécution de l'objet de l'invention.
La figure 1 représente une installation en combinaison avec une turbine à soutirage simple.
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La figure 2 représente une installation en combinaison avec une turbine à soutirage double.
La figure 3 montre un mode d'exécution d'une vanne de charge ou de décharge.
La figure 4 est une coupe à plus grande échelle à travers un amplificateur de force.
Dans la figure 1 1 désigne une conduite de vapeur vive raccordée à au moins une chaudière non représentée, pouvant s'adapter lentement à la puissance demandée. Elle se divise en une conduite 2 allant à la vanne régulatrice 3 d'une première partie de la turbine 13, et une conduite 6 qui établit la liaison avec une vanne de charge d'accumulateur 7. La vanne de charge 7 comporte un cône mobile 8 et un tube de départ 9 évasé en forme de cône, qui est raccordé par une conduite 10 à un tube de charge 12 plongeant dans le liquide rem- plissant un accumulateur 11. Du. compartiment de vapeur de cet accumula- teur 11 part une conduite 25 allant à une vanne de décharge 19. Celle- ci comporte un cône mobile 20 et un tube de départ 21 évasé en forme de cône.
Par une conduite 22, ce dernier est relié à une conduite de prélèvement 23 qui est raccordée à l'extrémité de sortie de la première section de turbïne 13.
Le cône 8 de la vanne de charge 7 est articulé par une tige 30 à l'extrémité 34 d'un balancier 37. Un ressort 86, prenant appui sur un point fixe 87, exerce une pression sur un plateau 85 rendu solidaire de la tige 30. L'extrémité 39 du balancier 37 est articulée sur une tige 40 qui actionne le cône 4 de la vanne régulatrice 3.
En son centre, c'est-à-dire en 36, le balancier 37 est monté oscillant sur une tige de piston 35, rigidement reliée à un piston 32 sur lequel agit un ressort de compression 33. Ce piston coulisse à frottemtn doux, mais d'une manière aussi étanche que possible, dans un cylindre 31 qui est relié à la conduite 2 par une conduite 5.
La tige 40 actionnant la vanne régulatrice 3,4 est articulée en 38 sur un fléau 43 sur lequel est articulé en 44 le manchon d'un régulateur de vitesse 41. Celui-ci est entraîné d'une manière non représentée par un arbre 42, relié à l'arbre de la turbine. Une tige 46, qui est articulée en 45 sur le fléau 43, déplace le cône d'étranglement 16 d'une vanne régulatrice 15, reliée par une conduite 14 à la première partie 13 de la turbine, et par une conduite 17 à une deuxième partie 18 de la turbine. L'échappement de cette dernière est relié par une con- duite 24 à un condenseur non représenté ou à un réseau de basse pression d'une capacité de consommation suffisante.
Les roues motrices tournant à l'intérieur des deux parties dela turbine 13 et 18 sont clavetées sur un arbre commun 561 qui transmet la puissance à une génératrice non
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représentée. Sur l'extrémité de,droite 47 du fléau 43 est articulée une tige 48 qui porte un balancier 49 pouvant osciller autour de l'extrémité inférieure 52 de cette tige. Sur l'extrémité de gauche 51 du balancier 49 est articulée une tige 59 qui porte le cône d'étrangle- ment 20 de la vanne de décharge 19. Un ressort de compression 50, prenant appui sur un point fixe 60, exerce une pression sur un plateau à ressort solidaire de la tige 59. L'extrémité de droite 53 de ce balancier 49 est articulée par une tige 54 sur la tige d'un piston 56.
Ce dernier, sur lequel agit un ressort 55, coulisse sans frottement, mais d'une manière étanche dans un cylindre fixe 57, dont la chambre limitée par le piston 56 est relié par une conduite 58 et par la con- duite 22 à la conduite de prélèvement 23. Les organes 80, 81, 82, 821 83,84 indiqués en pointillé représentent des amplificateurs de force de construction connue, destinés à transmettre au piston 32 ou la tige 40, à la tige 46, au régulateur de vitesse 41, au piston 56 et à la tige 59 des efforts régulateurs tels que les poussées exercées par les ressorts 86 et 50, ainsi que les frottements et réactions de la vapeur sur les cônes de vannes 8,4,16 et 20 soient vaincus.
En supposant que les efforts régulateurs des pistons 32,56 et du pendule 41 soient supérieurs d'un multiple aux poussées des ressorts 86 et 50 et, en supposant d'autre part que les frottements du mécanisme régula- teur, ainsi que les réactions de la vapeur sur les cônes étrangleurs soient négligeable par rapport aux poussées des ressorts, on peut également négliger ces éléments 80, 81,82, 821 83 et 84 dans l'étude des mouvements du mécanisme régulateur ce qui a été fait dans ce qui suit.
Dans la figure 1, le mécanisme régulateur est montré dans la position de décharge dans laquelle le ressort 86 presse le cône 8 de la vanne de charge 7 sur son siège. Etant donné que, d'après la supposition faite dans ce qui précède, la course du piston 32 ne doit dépendre que de la pression de vapeur dans les conduites 1 et 2, non seulement le point d'articulation 34 du balancier 37, mais également le point 36 et, par'conséquent.même le point d'articulation 39 sont des points fixes aussi longtemps que l'arrivée de la vapeur par la conduite 1 reste constante. Par conséquent, le cône 4 de la vanne régulatrice 3 ne se déplacera pas.
Or, si la puissance à fournir par l'arbre 561 de la turbine décroît, par exemple, la vitesse de rotation augmente aussitôt et le pendule 41 du régulateur de vitesse abaisse le fléau 43 Celui-ci oscille alors autour du point momentanément fixe 38 dans le sens des aiguilles d'une montre et il rapproche de son siège le cône 16 de la vanne régulatrice 15. Le débit de la vapeur à travers la deuxième section de turbine 18 est ainsi réduit et, pour un nombre
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de tours de rotation légèrement plus élevé, l'équilibre de puissance est rétabli. En même temps, le fléau 43 abaisse la tige 48 et le ba- lancier 49. Etant donné que, d'après la supposition faite précédemment, la position du piston 56 n'est fonction que de la pression dans la con-. duite 23, le point d'articulation 53 du balancier 49 reste momentané- ment immobile.
Ce balancier 49 oscille donc dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre et rapproche de son siège le cône d'étranglement 20 de la vanne de charge 19. Les rapports des bras de levier, ainsi que les dimensions des cônes de vanne, sont choisis de façon que la quantité de vapeur sortant de l'accumulateur 11 par la vanne de décharge 19, pour pénétrer dans la conduite de prélèvement 23, diminue de la même quantité que le débit de vapeur à travers la vanne régulatrice 15 de sorte que, par les mouvements décrits ci-dessus, le départ de vapeur par la conduite 23 reste invariable. Si aucun changement de consommation ne se produit dans le réseau branché sur cette conduite 23, la pression dans ce réseau reste donc également constante et le piston 56 continue à demeurer-dans sa position.
Tous les mouvements du mécanisme régulateur ont lieu en sens inverse lors- que la puissance à fournir par l'arbre 561 de la turbine augmente.
Par exemple, si le débit de vapeur à fournir par la conduite 23 augmente, la puissance fournie et la quantité de vapeur vive restant invariables, il se produit une descente du piston 56 par suite de l'abaissement de la pression dans la conduite 23, et le balancier 49 oscille dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son point-de pivotemen52 momentanément fixe et il entraine vers le haut le cône d'étranglement 20 de la vanne de décharge 19, jusqu'à ce que 1.'équilibre de départ soit pratiquement rétabli sans aucune réaction sur les vannes régulatrices 3 et 15. Par contre, si la quanti- té de vapeur à fournir par la conduite 23 diminue, la pression dans cette conduite augmente légèrement et soulève le piston 56 qui rapproche de son siège le cône 20.
De cette manière, l'équilibre des quantités de vapeur est de nouveau rétabli.
Si d'autre part, pendant la décharge, la quantité de vapeur arrivant par la conduite 1 augmente, la pression s'élève dans cette conduite et soulève le piston 32. Par conséquent, le balancier 37 oscille autour de son point d'articulation 34 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre et entraîne la tige 40, de sorte que le cône 4 de la vanne régulatrice 3 est davantage écarté/de son siège et la partie de turbine 13 reçoit une quantité de vapeur plus grande, avec une pression légèrement plus élevée.
Mais la tige 40 soulève également l'extrémité de gauche 38 du fléau 43 et fait basculer celui-ci dans le sens des aiguilles.d'une montre autour de l'articula- tion 44, dont la position reste fixe par suite de la vitesse de rota-
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tion pour le moins momentanément invariable de la turbine 13, 18.
Le cône 16 de la vanne régulatrice 15 et le cône 20 de la vanne de décharge 19 sont donc rapprochés de leurs sièges. En général, durant cette opération régulatrice, la diminution du débit de vapeur dans la vanne régulatrice 15 est plus que compensée par la vanne de décharge 19, de sorte que le régulateur de pression 55,56, 57 doit intervenir pour une correction. Ceci provient du fait que le rapport de trans- mission des bras de levier doit être convenablement choisi pour un basculement du fléau 43 autour du point 38 qui se produit en cas de variations de la vitesse de rotation, et que ce rapport prend une autre valeur lors du basculement du fléau 43 autour du point d'arti- culation 44 du manchon.
Hais, étant donné que les quantités arrivant par la conduite 1 ne varient que lentement, le régulateur de pression 55,56, 57 peut rectifier ultérieurement, pratiquement sans ralentisse- ment et, par conséquent, il ne se produit pas de variation perceptible de pression dans la conduite de prélèvement 23.
Si la quantité de vapeur arrivant par la conduite 1 continue d'augmenter, le piston 32 continue également de monter. La vanne 3 s'ouvre davantage et le cône de la vanne de décharge 19 finit par s'appliquer sur son siège. Si, pour une puissance fournie con- stante, une vitesse de rotation et un débit de soutirage également constants, c'est-à-dire avec des points d'articulation 38,39 momen- tanément fixes - c'est-à-dire avec une vanne régulatrice 3 bloquée par le fléau 43 - l'arrivée de vapeur fraîche continue à augmenter, le régulateur de pression 31,32, 33 fait basculer le balancier 37 dans le sens des aiguilles d'une montre autour du point 39. Ceci se produit à l'encontre de l'action du ressort 86 et la tige se soulève avec le cône 8.
Par rapport à l'accumulateur 11, on passe ainsi imperceptiblement du fonctionnement de décharge au fonctionnement de charge.
Si, pendant ce fonctionnement de charge, la puissance à fournir diminue, par exemple, ce qui a pour effet de faire augmenter la vitesse de rotation de l'arbre 561 de la turbine, le manchon du pendule 41 s'abaisse et, pour un prélèvement constant, fait basculer le fléau 43 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre autour du point 47. Les cônes de vanne 4 et 16 sont donc rapprochés de leurs sièges, de sorte que le débit de vapeur par la vanne régula- trice 3 diminue de la même quantité que dans la vanne régulatrice 15.
Le débit de vapeur dans les deux parties de turbines 13, 18 est donc réduit et, par conséquent, il en est de même pour la puissance fournie.
Pour une vitesse de rotation légèrement plus grande, cette dernière prend alors la valeur demandée. L'arrivée de vapeur de soutirage à la prise 23 reste invariable. En même temps, le balancier 37 oscille
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dans le sens. des aiguilles d'une montre autour du point d'articula- tion 36 momentanément fixe et soulève ainsi davantage la tige 30 avec le cône 8 de la vanne de charge 7, l'augmentation du débit de vapeur à travers cette vanne étant ainsi rendue égale à la réductionde ce débit dans les vannes régulatrices 3 et 15, de sorte qu'il ne se produit aucune accumulation dans la conduite 1 et que, par conséquent, le régulateur de pression 31,32, 33 n'a pas à intervenir.
Si, au lieu de diminuer, la puissance à fournir augmente, tous les éléments du dispositif de commande se déplacent dans le sens opposé à celui du cas précédemment décrit.
Si, pendant le fonctionnement de charge, le débit de soutirage évacué par la conduite 23 augmente, la pression à l'inté- rieur de cette conduite s'abaisse. Sous l'action du ressort 55, le piston 56 du régulateur de la pression de soutirage 55,56, 57 se déplace vers le bas et fait osciller le balancier 49 dans le sens des aiguilles d'une montre autour du point d'articulation 51, de sorte que la tige 48 fait.osciller le balancier 43 dans le sens des aiguilles d'une montre autour du point d'articulation 44 du manchon du pendule de régulateur de vitesse 41. Le cône 16 de la vanne régula- trice 15 est ainsi rapproché de son siège , tandis que le cône 4 de la vanne régulatrice 3 est écarté de son siège.
La première section de turbine 13 laisse donc passer une quantité de vapeur plus grande, et la deuxième section 18 une quantité de vapeur plus petite, et ceci jusqu'à ce que, grâce à l'augmentation en résultant dans la conduite 23, la quantité soit celle exigée en ce point par l'augmentation de la consommation. Mais, d'autre part, on choisit de manière connue les rapports des bras de levier du balancier 43 de façon que la puissance totale fournie par la turbine reste invariable, et qu'il ne se pro- duise aucune variation de la vitesse de rotation.
Lors de l'oscilla- tion du balancier 43 autour du point 44, la tige 40 fait en même temps osciller le balancier 37 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre autour du point d'articulation 36, et le cône 8 de la vanne de charge 7 est ainsi rapproché de son siège, le débit de vapeur plus grand dans la vanne régulatrice 3 étant compensé par une réduction de débit de vapeur dans la vanne 7.
Du fonctionnement du dispositif régulateur décrit en référence à la figure 1, il résulte que ce mode de construction remplit pratiquement les conditions indiquées précédemment en 1) à 3).
Par le fait que, pour une vitesse de rotation variable de la machine lors du passage du fonctionnement en décharge au fonctionnement en charge, le balancier 43 change son point d'oscillation 38 pour passer au point d'oscillation 47, il se produit pendant le fonctionnement en décharge, pour chaque unité de variation de la vitesse de rotation, une plus grande modification de la course du cône de vanne 16 que pendant .Le fonctionement en charge, et le défaut d'effet de la
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vanne régulatrice 3, qui se produit pendant la décharge, est ainsi compensé. On obtient, pendant les deux modes de fonctionnement et pour chaque unité de variation de la vitesse de rotation, les mêmes varia- tions de puissance sur l'arbre 561 de la turbine.
L'irrégularité de commande de la turbine reste donc la même pour les deux modes de fonctionnement de sorte que sa stabilité reste également invariable.
Pour le reste, on peut à ce sujet se reporter au brevet suisse 218.969.
Etant donné que dans le dispositif représenté la vanne de charge 7 comporte un cône divergent 9, on obtient que le débit de vapeur à travers cette vanne est indépendant de la pression règnant dans l'accumulateur 11. Dans la vanne de décharge 19, par contre, le cône divergent 21 a simplement pour effet que le débit de vapeur à travers cette vanne devient proportionnel à chaque pression absolue règnant dans l'accumulateur.
Dans le mode d'exécution d'après la figure 1, l'accumu- lateur 11 de la turbine à prélèvement simple 13, 18 est relié sur le côté de charge à au moins une chaudière non représentée. Mais le plus souvent l'accumulateur est intercalé dans un étage de pression infé- rieur de la turbine et la vapeur est détendue de la pression de chau- dière à la pression de lraccumulateur dans une pré-section de turbine.
Un mode d'exécution de ce genre a été représenté dans la figure 2. Dans celle-ci, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent les mêmes chiffres de référence. Dans la disposition d'après la figure 2, une conduite d'arrivée de vapeur 101 est divisée en une conduite 104 allant vers une vanne régulatrice 109, et en une conduite 1011 reliée à une vanne de charge auxiliaire 102. Par une conduite 103, cette dernière est reliée à une conduite de charge 10 de l'accumulateur qui est également raccordée à la vanne de charge 7.
En sortant de la vanne régulatrice 109, la vapeur entre dans une section de turbine 100 qu'elle quitte par deux tubulures 2 et 6. De la tubulure 6 part une conduite de prélèvement 1041 Les roues motrices tournant à l'intérieur de la bâche de la partie de turbine 100 sont calées sur le même arbre 56 que les roues des parties de turbine 13 et 18. L'arbre 561 transmet la puissance à une génératrice non repré sentée. Un cône 105 mobile dans le boîtier de la vanne de charge auxi- liaire est articulé sur un balancier 107à l'aide d'une tige 106. D'autre part, ce balancier est articulé par une tige 108 sur un piston 110 qui coulisse d'une manière étanche, et autant que possible sans frottement, dans le cylindre fixe 111 d'un régulateur de pression et sur lequel agit un ressort de compression 112.
La chambre formée par le piston 110 et le cylindre 111 est reliée par une conduite 113 à la conduite de dérivation 104. Le balancier 107 est articulé sur une tige 1131 qui déplace le cône 114 de la vanne régulatrice 109. Le côté aval de cette vanne régulatrice 109 est relié à la section de turbine 100.
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D'autre part, la tige 1131 est articulée en 115 sur un balancier 116 qui, en 117, est articulé sur le manchon du régulateur à boules 41.
Sur l'extrémité 118 du balancier 116 est articulé un fléau 43. Les autres éléments de ce mode de construction, qui correspondent aux mêmes éléments du mode d'exécution d'après la figure 1 sont, ainsi qu'il a été dit et qu'il a déjà été fait dans ce qui précède, désignés par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 1, de sorte que les explications données au sujet de cette dernière sont également valables pour les éléments correspondants de la figure 2, sauf pour la commande de la vanne de décharge 19,20. En effet, dans le mode d'exécution d'après la figure 2, la tige 59 n'attaque pas directement la tige du cône de vanne 20, mais elle est articulée sur une coulisse 120 en forme de croissant, pivotant autour d'un point fixe 119.
Dans cette coulisse s'engage un balancier 122 qui peut pivoter autour de son point d'articu- lation 121 sur une tige de vanne 124 et sur lequel est articulée une tige 123 en 130 qui est également articulée sur la tige d'un piston 125. Le piston 125 coulisse d'une manière étanche, et autant que possi- ble sans frottement, dans un cylindre fixe 126 et il est soumis à l'action d'un ressort de compression 127. La chambre 128 qui, sur le côté opposé du ressort 127, est formée par le piston 125 et le cylindre 126, est en communication par les conduites 129 et 25 avec la chambre à vapeur de l'accumulateur 11.
Lorsque la puissance à fournir par la turbine 100, 13, 18 par l'intermédiaire de l'arbre 561 est plus grande que la puissance pouvant être obtenue dans la partie de turbine 100 par une arrivée constante de vapeur par la conduite 101, le cône 105 de la vanne de charge auxiliaire 102 est appliqué sur son siège. Le piston 110 et le cône 114 de la vanne régulatrice 109 ne s'écartent pas d'une position déterminée. Même le point d'articulation 115 du fléau 116 reste fixe dans l'espace, de sorte que la course de l'extrémité 118 du balancier 116 n'est fonction que de la vitesse de rotation du pendule 41 ou de l'arbre 561 de la turbine, exactement comme dans la disposition d'après la figure 1.
D'autre part, en supposant que le piston 125 est coincé à l'intérieur du cylindre 126, le rapport des courses de la tige 59 et du cône de vanne 20 reste constant comme dans la disposition suivant la figure 1. Par conséquent, si la quantité de vapeur prélevée par la conduite 1041 varie et, avec elle, la pression sur le côté sor- tie de la partie de turbine 100, la partie restée mobile du dispositif de commande fonctionne exactement comme dans le cas de la figure 1, lorsque la quantité de vapeur arrivant par la conduite 1 de cette fi- gure varie. Tous les autres mouvements régulateurs se produisent égale- ment exactement comme dans la disposition suivant la figure 1, de sorte que le fonctionnement décrit au sujet de cette figure s'applique tex- tuellement au dispositif que montre la figure 2.
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Si la compensation produite par la tringlerie du régula- teur doit être maintenue pour tous les états de charge de l'accumu- lateur 11 à chaque course de la tige 59 doit correspondre un débit de vapeur précis à travers la vanne de décharge 19,20. Ceci est réalisé d'une manière comme par le mecanisme à coulisse 120,122, 123, 125, 126, 127.
Si, pendant le fonctionnement en décharge, la pression à l'intérieur de l'accumulateur 11 décroît, le ressort 127 agissant sur le piston 125 se détend. Ce piston pousse donc la tige 123 et, avec elle, le balancier 122 vers la gauche, de sorte qu'à une course donnée de latige 59 correspond une course du cône 20 plus grande qu'avant le déplacement décrit. De préférence, le cône 20 est profilé de façon telle que, pour une pression déterminée à l'intérieure de l'accumula- teur, le débit de vapeur à travers la vanne 19 soit proportionnel à la course de la tige de vanne 124 et, d'autre part, la course x du piston 125 est rendue fonction de la pression absolue p à l'intérieur de l'accumulateur, d'après la formule x a/p Dans cette formule, a désigne une constante.
Elle peut également être réalisée si les spires du ressort 127 sont constituées de façon que le nombre des spires appuyées croisse au fur et à mesure que la compression augmente. Mais, pour obtenir une bonne approximation, on peut également monter plusieurs ressorts, dont l'un touche constamment le piston 125 et dont les autres le touchent successivement au fur et à mesure de la progression de la course, d'abord le deuxième, ensuite le deuxième et le troisième, etc.. Ces moyens sont connus par la con- struction de régulateurs de vitesse à grande zone de régulation. Bien er-tendu, on peut employer d'autre moyens connus qui sont utilisés dans les régulateurs de vitesse du genre indiqué ci-dessus.
Le fonctionnement des éléments coopérant avec les balanciers 107 et 116 est le suivant : Par exemple, si la quantité de vapeur arri- vant par la conduite 101 diminue, la vanne auxiliaire 102,103 étant fermé, il se produit tout d'abord un abaissement de la pression dans les conduites 104 et 113.
Par conséquent, le ressort 112 pousse le piston 110 vers le bas et le balancier 107 oscille dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son point d'articulation 130, momen- tanément fixe, sur la tige 106, et le cône de vanne 114 est poussé par la tige 1131 sur son siège jusqu'à ce que la pression demandée soit de nouveau atteinte dans la conduite 101. En même temps le ba- lancier 116 oscille dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre autour du point d'articulation 117 du manchon du régulateur de la vitesse de rotation 41 et soulève ainsi le fléau 43 qui, pendant l'opération de charge, oscille autour du point 47 de la tige 48, point momentanément fixe.
A partir de ce moment, le débit de vapeur à travers
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les vannes 3 et 15 augmente d'une même quantité, tandis que le débit à travers la vanne de charge 7 diminue de la même quantité. De plus, étant donné que, par l'intermédiaire de la partie 100 de la turbine, une quan- tité moindre de vapeur arrive dans les tubulures 2 et 6, le piston 32 descend également et rapproche le cône 4 complémentairement de son siège. Le processus régulateur est ainsi terminé, car les longueurs des bras du balancier 116 sont accordées l'une sur l'autre de façon telle que les mouvements de ce balancier suffisent pour compenser la chute de puissance dans la section 100 de la turbine, par une augmentation de même grandeur de la puissance dans les sections 13 et 18 de la turbine.
Le mouvement régulateur complémentaire du piston 32 peut être admis sans difficulté, étant donné que le courant de vapeur dans la conduite 101 ne varie que lentenemt et que, par conséquent, le piston 32 peut facilement suivre, même s'il ne fonctionne que lentement.
Lorsque le dispositif de commande se trouve dans la position de décharge, la vanne auxiliaire 102 étant fermée, et que la quantité de vapeur arrivant par la conduite 101 diminue, le fléau 43 oscille au- tour du point momentanément fixe 38 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, par suite du déplacement du cône de vanne 114 et du balancier 116, et les cônes 16 et 20 des vannes 15 et 19 sont déplacés de la manière décrite soi. sujet de la figure 1. Le piston 32 intervient ultérieurement pour rectifier complémentairement la position des cônes de vannes 4, 16,20, d'après l'arrivée réduite de la vapeur en aval de la partie 100 de la turbine.
Lorsque la puissance absorbée par l'appareil d'utilisation accouplé à l'arbre 561 de la turbine s'abaisse au-dessous de la puis- sance que produit la première partie 100 pour la quantité de vapeur arrivant parla conduite 101, le balancier 116 oscille tout d'abord dans le sens des aiguilles d'une montre autour du point d'articulation 115, et produit ainsi positivement la fermeture des vannes 4 et 16, Dès que ces vannes sont appliquées sur leurs sièges, le point 118 de- vient point fixe et le balancier 116 pousse alors vers le bas la tige 1131 articulée sur son extrémité 115 et rapproche ainsi de son siège le cône 114 de la vanne régulatrice 109.
En même temps, le balancier 107 oscille autour de sont point d'articulation 131 et soulève à l'encontre de l'action du ressott de compression 132 la tige 106 et le cône 105 de la vanne de charge auxiliaire 102. De cette façon la fraction de vapeur retenue par la vanne régulatrice 109 pour réaliser l'équilibrage des puissances, est évacuée par l'intermédiaire de la vanne de charge auxiliaire 102,105 dans l'accumulateur 11, de sorte que le régulateur de pression 110, 112, 111 reste immobile.
Les vannes de charge et de décharge peuvent être constituées de la manière indiquée à titre d'exemple par la figure 3 Dans ce mode
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de construction, un boîtier de vanne 301, avec tubulure d'entrée 302 et tubulure inférieure de sortie 303, comporte un "siège" inférieur 304 tubulaire, dont les arêtes d'entrée sont bien arrondies, et un "siège" supérieur 305, évasé en forme de cône. Le cône mobile de la vanne comporte une portion inférieure 306, essentiellement conique, et une portion supérieure 307, essentiellement cylindrique. Les portions 306,307 sont solidaires d'une tige de commande 308 qui sort de la chambre à vapeur par un presse-étoupe ménagé dans le couvercle 309 du boîtier 301. Le couvercle 309 forme une deuxième tubulure de sortie.
Le cône de vanne 306, 307 n'est pas muni de sièges propre- ment dits mais, lorsqu'il est fermé, il vient s'appliquer par des arêtes bien arrondies sur des contre-arêtes bien arrondies des sièges 304 et 305. En même temps, la longueur axiale des sièges est égale à un multiple de la course de la vanne, de sorte qu'il reste une fente évasée en forme de cône entre les sièges et le cône de vanne, même lorsque celui-ci a parcouru sa course entière, la longueur axiale de cette fente est égale à un multiple de la largeur de la fente la plus étroite d'ouverture et une grande partie de la vitesse sonique atteinte dans la fente d'ouverture la plus étroite est de nouveau transformée en pression.
Dans le dispositif régulateur que montre la figure 2, on peut également prévoir des dispositifs amplificateurs tels qu'ils sont in- diqués en pointillé dans la figure 1 et désignés par les chiffres 80, 81, 82, 821, 83,84. Un dispositif amplificateur de ce genre, de con- struction connue, est représenté à titre d'exemple et à plus grande échelle dans la figure 4. Dans ce cas une tige 401 traverse le couver-- cle d'un cylindre 402 avec un faible jeu. D'autre part, l'extrémité inférieure de cette tige est conformée en tiroir distributeur, dont les pistons 409 et 411 commandent des canaux annulaires 405 et 410.
Ces derniers sont ménagés dans un piston 403. Le canal annulaire 405 est en communication par un canal 412 avec la chambre au-dessous du piston 403, tandis que le canal annulaire 410 est en communication par un canal 404 avec la chambre au-dessus du piston 403. Le piston 403 coulisse dans le cylindre 402. Les orifices 406 et 420 donnent accès à l'intérieur du cylindre 402 et débouchent dans des évidements 407 et 421 ménagés dans la périphérie extérieure du piston 403. De l'évidement 407 un canal 408 conduit vers l'intérieur du piston 403 où il!débouche entre les deux pistons 409 et 411. De l'évidement 421, deux canaux 422 et 415 conduisent vers l'intérieur du piston et le premier débouche au-dessus du piston 409, tandis que le deuxième débouche au- dessous du piston 411.
Une tige 414 est solidaire du piston 403 et
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passe vers l'extérieur avec un faible jeu à travers un orifice central ménagé dans le fond du cylindre 402. Le dispositif est ali- menté en huile sous pression par l'orifice 406 et, après avoir fourni son travail de commande, cette huile est évacuée par l'ori- fice 420.
Le dispositif amplificateur décrit fonctionne de la manière suivante : Lorsque la tige 401 est déplacée vers le bas, par exemple, il se forme entre l'arête supérieure du piston 411 et l'arête de commande supérieure du canal annulaire 410 une fente par laquelle l'huile sous pression peut pénétrer dans la chambre annulaire cor- respondante et, de là, par le canal 404, dans la chambre au-dessus du piston 403. Etant donné qu'il se forme en même temps une autre fente entre l'arête de commande supérieure du piston 409 et du canal annulaire 405, l'huile contenue dans la chambre au-dessous du piston 403 peut s'échapper par les canaux 412,422 et le canal 420. Le piston 403 coulisse donc vers le. bas jusqu'à ce que lesdites arêtes de commande supérieures aient de nouveau disparu.
Lorsque la tige 401 est soulevée au lieu d'être abaissée, l'huile passe par des fentes qui sont dégagées sur les arêtes de commande inférieures des pistons 409 et 411 et le piston 403 coulisse vers le haut. Il est clair que la tige 401 peut être déplacée presque sans effort, tandis que - abstraction faite d'un petit retard - la tige 414 suit exactement le mouvement, même si elle doit vaincre de grandes résistances extérieures. Lorsque les résistances s'opposant aux mouvements de la tige 401 deviennent irréductibles, ce qui se produit par exemple lorsque l'une des vannes actionnées par cette tige s'applique sur son siège, le piston 403 reste immobile. Mais la tige 401 est toujours libre.
Si cette tige doit être immobilisée en même temps que le piston 403, ce qui est le cas par exemple dans le dispositif représenté par la figure 1 en combinaison avec les amplificateurs 81,82, 84, la tige 414 doit être munie d'une butée 413 qui réduit la course de la tige 401 à la longueur nécessaire .
Au lieu de la butée 413, on peut également prévoir sur la tige 401 une bague de butée qui vient s'appliquer contre le couvercle du cylindre peu de temps après l'arrêt de l'organe actionné par le piston 403.
Au lieu des différents organes régulateurs constitués par des vannes régulatrices décrites en référence aux différentes figures, on peut également prévoir un groupe d'organes régulateurs actionnés simultanément ou successivement.
Pour plus de clarté, les différentes figures montrent des tiges d'accouplement. Mais, si on le désire, ces tiges peuvent également être remplacées d'une manière connue par des tuyauteries
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à huile sous pression avec pistons et pistons différentiels, des di- spositifs de transmission électrique à distance, ou similaires.