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REGULATEURS DE VITESSE HYDRAULIQUES.
L'invention concerne des régulateurs hydrauliques destinés à assurer le réglage automatique des réacteurs, turbines à gaz, ou autres ma- chines motrices.
L'objet de l'invention consiste à établir un régulateur d'une forme simple appelé à effectuer, lors d'une modification de la vitesse, un sur-réglage temporaire, avant l'établissement de l'état permanent, assu- rant ainsi la stabilité du fonctionnement.
L'invention comprend un rotor creux destiné à contenir du mer- cure ou un autre liquide et divisé par une cloison en deux compartiments qui communiquent entre eux à leurs périphéries, et dont un est pourvu inté- rieurement de pales de refoulement de liquide, l'autre compartiment étant limité sur un côté par une membrane mobile (ou piston) destiné à effectuer l'action de réglage désirée.
Le dessin annexé représente schématiquement un régulateur éta- bli selon la présente invention est destiné au réglage d'une pompe à carbu- rant à débit variable.
Comme montré dans ce dessins, le régulateur comprend, dans un corps creux a, un rotor creux b de forme cylindrique, ce rotor étant comman- dé (directement ou indirectement) par la machine motrice, par l'intermédiaire d'un arbre c. L'intérieur du rotor est divisé en deux compartiments par une cloison 51 disposée à angle droit par rapport à l'axe de rotation, les deux compartiments étant situés de façon à communiquer entre eux à leur périphé- rie par l'intermédiaire d'un ou plusieurs orifices,2 prévus dans la périphé- rie de la cloison ou autour de cette périphérie, ou situés de toute autre façon appropriée.
Dans l'un des compartiments est prévu un système de pales f, radiales ou autres, la disposition étant telle que toute modification de la vitesse de rotation du rotor est immédiatement accompagnée d'une modification
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analogue de la vitesse de rotation du liquide contenu dans ce compartiment, ce dernier liquide étant de préférence du mercure.
L'autre compartiment est limité sur un côté par une membrane flexible et élastique g (ou un piston), cette membrane (ou piston) étant appelée à imprimer un déplacement à un organe faisant partie du système de réglage de l'alimentation et destiné à être actionné par le régulateur.
Dans l'exemple représenté on voit une boite de soupape 1 venue d'une pièce avec le corps a ou montée sur celui-ci, cette boite étant munie de raccords pour les conduites j, k. La conduite 1 part d'un siège de soupape m prévu dans ladite boite. Dans l'intérieur de cette dernière est logé un levier de commande de soupape n lesté d'un ressort ,2 et portant un organe obturateur J2 destiné à agir conjointement avec ledit siège. Ce levier peut être actionné par un poussoir ± traversant un côté du corps a, ce poussoir étant en contact avec la membrane, (ou piston) g. Le ressort o, sert également à lester cette chambre (ou piston).
Dans l'exemple représenté, le système de réglage de l'alimen- tation consiste en un servo-mécanisme à commande hydraulique, comprenant un cylindre 3: et un piston monté à coulissement dans ce cylindre et lesté d' un ressort t, ce piston étant destiné à faire varier le débit d'une pompe à débit variable u en faisant varier le degré d'obliquité d'un plateau oscil- lant v, tel que décrit dans le brevet anglais N 577.016. Selon une varian- te, le servo-mécanisme peut être appelé à actionner une soupape-papillon, une soupape de dérivation ou tout autre organe de réglage de l'alimenta- tion. Le liquide moteur peut être envoyé sous pression à une extrémité du cylindre r depuis la pompe, ou toute autre source appropriée, à travers un canal w, les deux extrémités du cylindre communiquant entre elles à travers un orifice étranglé x.
L'autre extrémité du cylindre est reliée par la conduite .1 au siège de soupape m. La disposition est telle que, lorsque l'organe obturateur p est appliqué sur son siège, le piston s est déplacé par son ressort 1 vers la position correspondant à une alimentation maxi- mum, tandis que l'écartement de l'organe obturateur de son siège sous l'ac- tion du régulateur a pour effet un déplacement de ce piston sous la pres- sion du liquide moteur, contre l'antagonisme dudit ressort, vers la posi- tion d'alimentation minimum. Le liquide moteur qui pénètre dans la boite de soupape par la conduite 1 est ramené à la pompe, ou vers une autre par- tie du système, par la conduite k.
Le régulateur fonctionne comme suit : Lorsque le ressort tourne à une vitesse uniforme, la pression périphérique (due à la force centrifuge) du liquide contenu dans les deux compartiments est égale dans ceux-ci, tandis que la pression effective agissant sur la membrane (ou piston) présente une valeur., inférieure, qui correspond à la pression moyenne agissant sur sa surface intérieure. En outre, les masses de liquide contenues dans les deux compartiments tournent à la même vitesse.
Lorsque la vitesse du régulateur augmente la vitesse du liquide dans le com- partiment à pales se modifie instantanément de la même quantité sous l'ef- fet de refoulement des pales. Toutefois., et en raison de l'inertie la vitesse du liquide dans l'autre compartiment tend à demeurer inchangée.
Par conséquent, ce dernier liquide sera temporairement soumis à une pres- sion centrifuge périphérique plus élevée dans le compartiment à pales, pression qui sera communiquée à l'ensemble du liquide contenu dans l'autre compartiment, et, de là à l'ensemble de la surface de la membrane (ou pis- ton), ce qui aura pour effet d'imprimer au levier n un mouvement temporai- re exagéré dans le sens de l'ouverture de la soupape, déterminant ainsi une réduction exagérée correspondante de l'alimentation. Toutefois, à la suite de l'accélération progressive de la vitesse de rotation du liquide dans le- dit autre compartiment, la pression centrifuge périphérique de ce liquide finira par équilibrer celle du liquide contenu dans le compartiment à pales.
Lorsqu'un état de stabilité sera atteint, la pression effective agissant sur la membrane (ou piston) dans ledit autre compartiment, sera ramenée à une valeur effective légèrement réduite (bien que supérieure à la pression effective antérieure), ce qui aura pour effet d'amener l'or-
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gane obturateur p, prévu sur le levier n, à la nouvelle position recher- chée.
De même, lorsque la vitesse du régulateur diminue, alors qu'il s'agit d'obtenir un débit de carburant plus élevé, la pression centrifuge périphérique diminue dans le compartiment à pales, déterminant ainsi une chute temporaire exagérée de la pression dans l'autre compartiment, ce qui a pour effet une élévation exagée correspondante du débit du carburant.
Toutefois, lorsque la vitesse du liquide dans l'autre compartiment devient égale à celle du liquide dans le compartiment à pales, la pression effective dans ledit autre compartiment s'élève, en déterminant une alimentation avec le nouveau débit approprié.
Lorsque le régulateur fonctionne et que la membrane ,g se dé- place vers l'extérieur, un vide tend à se créer dans le liquide dans la zone de l'axe du régulateur. Pour pallier cette tendance, on prévoit une capsu- le élastique et compressible z contenant un liquide analogue et disposée dans un alésage axial de l'arbre , cette capsule s'ouvrant vers l'intérieur du rotor b. En outre, l'alésage de cet arbre est en communication, par l'inter- médiaire d'orifices 3 et d'une conduite 4, avec la conduite k dans laquelle s'exerce une pression suffisante pour comprimer la capsule et pour obliger le liquide y contenu de s'écouler vers le rotor, de sorte que ce dernier est maintenu à l'état de remplissage complet.
Grâce à la disposition qui prévoit un sur-réglage temporaire du régulateur lors d'une modification de la vitesse? on réalise, d'une ma- nière très simple, un régulateur stable (c'est-à-dire un -régulateur exempt d'une tendance à une marche hésitante).
Bien que le régulateur selon l'exemple décrit ci-dessus convien- ne au réglage de l'alimentation d'un moteur en carburant, il n'est pas limité à cet usage et peut être utilisé pour d'autres applications analogues.
REVENDICATIONS
1 - Régulateur de vitesse hydraulique pour le réglage automa- tique d'un réacteur, d'une turbine à gaz, ou d'une autre machine motrice., comprenant un rotor creux destiné à contenir du mercure ou un autre liquide et divisé par une cloison en deux compartiments qui comnniqûent entre eux à leurs périphéries et dont un est pourvu intérieurement de pales de refou- lement de liquide., l'autre compartiment étant limité sur un côté par une membrane mobile ou piston destiné à effectuer l'action de réglage désirée.
2 - Régulateur de vitesse hydraulique, comprenant la combinai- son d'un corps creux, d'un rotor creux, tel que revendiqué sous 1 et conte- nu dans ce corps, d'une boite de soupape solidaire dudit corps, et d'une soupape contenue dans ladite boite et actionnée sous l'effet d'un mouvement dérivé depuis la membrane (ou piston) du rotor, en vue de contrôler un servo-mécanisme à commande hydraulique.
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HYDRAULIC SPEED REGULATORS.
The invention relates to hydraulic regulators for providing automatic regulation of reactors, gas turbines, or other prime movers.
The object of the invention consists in establishing a regulator of a simple form called upon to effect, during a modification of the speed, a temporary over-adjustment, before the establishment of the permanent state, thus ensuring stability of operation.
The invention comprises a hollow rotor intended to contain mercury or another liquid and divided by a partition into two compartments which communicate with each other at their peripheries, and one of which is provided internally with liquid delivery blades, the 'other compartment being limited on one side by a movable membrane (or piston) intended to perform the desired adjustment action.
The accompanying drawing schematically shows a regulator established according to the present invention for the adjustment of a variable flow fuel pump.
As shown in these drawings, the regulator comprises, in a hollow body a, a hollow rotor b of cylindrical shape, this rotor being controlled (directly or indirectly) by the driving machine, by means of a shaft c. The interior of the rotor is divided into two compartments by a partition 51 arranged at right angles to the axis of rotation, the two compartments being located so as to communicate with each other at their periphery by means of a or several orifices, 2 provided in the periphery of the partition or around this periphery, or located in any other suitable manner.
In one of the compartments is provided a system of blades f, radial or other, the arrangement being such that any modification of the rotational speed of the rotor is immediately accompanied by a modification
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analogue of the speed of rotation of the liquid contained in this compartment, the latter liquid preferably being mercury.
The other compartment is limited on one side by a flexible and elastic membrane g (or a piston), this membrane (or piston) being called upon to impart a displacement to a member forming part of the feeding adjustment system and intended to be operated by the regulator.
In the example shown, a valve box 1 is seen integrally with the body a or mounted thereon, this box being provided with connections for the pipes j, k. Line 1 starts from a valve seat m provided in said box. Inside the latter is housed a valve control lever n ballasted with a spring, 2 and carrying a shutter member J2 intended to act jointly with said seat. This lever can be actuated by a pusher ± passing through one side of the body a, this pusher being in contact with the membrane, (or piston) g. The spring o is also used to ballast this chamber (or piston).
In the example shown, the supply adjustment system consists of a hydraulically controlled servo-mechanism, comprising a cylinder 3: and a piston slidably mounted in this cylinder and weighted with a spring t, this piston being intended to vary the flow rate of a variable flow pump u by varying the degree of obliquity of an oscillating plate v, as disclosed in UK Patent No. 577,016. According to one variant, the servo-mechanism may be called upon to actuate a butterfly valve, a bypass valve or any other member for regulating the supply. The motor liquid can be sent under pressure to one end of the cylinder r from the pump, or any other suitable source, through a channel w, the two ends of the cylinder communicating with each other through a constricted orifice x.
The other end of the cylinder is connected by line .1 to the valve seat m. The arrangement is such that, when the shutter member p is applied to its seat, the piston s is moved by its spring 1 to the position corresponding to maximum supply, while the distance between the shutter member is The seat under the action of the regulator causes this piston to move under the pressure of the motor liquid, against the antagonism of said spring, towards the minimum supply position. The motor liquid which enters the valve box through line 1 is returned to the pump, or to another part of the system, through line k.
The regulator works as follows: When the spring rotates at a uniform speed, the peripheral pressure (due to centrifugal force) of the liquid contained in the two compartments is equal in them, while the effective pressure acting on the diaphragm (or piston) has a lower value which corresponds to the average pressure acting on its inner surface. In addition, the masses of liquid contained in the two compartments rotate at the same speed.
When the speed of the governor increases, the speed of the liquid in the paddle compartment changes instantly by the same amount under the effect of the paddles being pushed back. However., And due to inertia the speed of the liquid in the other compartment tends to remain unchanged.
Consequently, the latter liquid will be temporarily subjected to a higher peripheral centrifugal pressure in the paddle compartment, which pressure will be imparted to the whole of the liquid contained in the other compartment, and thence to the whole of the surface of the diaphragm (or piston), which will have the effect of imparting to the lever n an exaggerated temporary movement in the direction of the opening of the valve, thus determining a corresponding exaggerated reduction of the supply . However, following the gradual acceleration of the speed of rotation of the liquid in said other compartment, the peripheral centrifugal pressure of this liquid will eventually balance that of the liquid contained in the paddle compartment.
When a state of stability is reached, the effective pressure acting on the membrane (or piston) in said other compartment, will be reduced to a slightly reduced effective value (although higher than the previous effective pressure), which will have the effect of d 'bring the gold-
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shutter valve p, fitted on lever n, to the new position required.
Likewise, when the governor speed decreases, while it is a question of obtaining a higher fuel flow, the peripheral centrifugal pressure decreases in the paddle compartment, thus determining an exaggerated temporary drop in pressure in the another compartment, resulting in a corresponding exaggerated rise in fuel flow.
However, when the velocity of the liquid in the other compartment becomes equal to that of the liquid in the paddle compartment, the effective pressure in said other compartment rises, determining a supply with the appropriate new rate.
When the regulator is operating and the diaphragm, g moves outward, a vacuum tends to be created in the liquid in the region of the axis of the regulator. To overcome this tendency, there is provided an elastic and compressible cap z containing a similar liquid and arranged in an axial bore of the shaft, this cap opening towards the interior of the rotor b. In addition, the bore of this shaft is in communication, via orifices 3 and a pipe 4, with the pipe k in which sufficient pressure is exerted to compress the capsule and to force the liquid contained therein to flow to the rotor, so that the latter is kept in a fully filled state.
Thanks to the provision which provides for a temporary over-adjustment of the governor when changing the speed? a stable regulator (that is to say a regulator free from a tendency towards hesitant operation) is produced in a very simple manner.
Although the governor according to the example described above is suitable for controlling the supply of fuel to an engine, it is not limited to this use and can be used for other similar applications.
CLAIMS
1 - Hydraulic speed regulator for the automatic adjustment of a reactor, a gas turbine, or another prime mover., Comprising a hollow rotor intended to contain mercury or another liquid and divided by a partition in two compartments which comnniqûne between them at their peripheries and of which one is provided internally with blades for discharging liquid., the other compartment being limited on one side by a movable membrane or piston intended to perform the adjusting action desired.
2 - Hydraulic speed regulator, comprising the combination of a hollow body, a hollow rotor, as claimed in 1 and contained in this body, a valve box integral with said body, and a valve contained in said box and actuated under the effect of a movement derived from the membrane (or piston) of the rotor, with a view to controlling a hydraulically controlled servo-mechanism.
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