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Grâce à l'utilisation de pressions plus élevées pour le fluide de travail, d'une part, et à l'utilisation plus favorable des matières de construction, d'autre part, l'inertie spécifique dynamique des rotors de turbo-groupes a progressivement diminué depuis quelques années. Cependant, le raccordement de chauffeurs d'eau d'alimentation aux carters des turbines à vapeur a créé des espaces nuisibles altérant le réglage et dont l'action n'a été que partiellement évitée par l'interposition de clapets de retenue.
De plus, des espaces relativement grands ont été créés dans les conduits de communication-) de turbines équipées de boites séparées à clapets de réglage, parce que ces conduits deviennent plus rigides par unité de longueur au fur et à mesure qu'on augmente l'épaisseur de la paroi, et doivent donc recevoir une plus grande longueur. Les températures du fluide de travail, qu'on choisit également de plus en plus élevées, agissent dans le même sens.
A la suite du développement précité, les conditions imposées au réglage des tours-minute des turbines sont devenues plus rigoureuses. Le processus du réglage a de plus en plus tendance au mauvais amortissement, et le déclenchement de charges importantes entraîne facilement des vitesses de fonctionnement très excessives.
On pourrait tenter de remédier, auxdéfauts précités par l'ad- jonction d'un régulateur accélérométrique. Mais un régulateur de ce genre exige un mécanisme d'entraînement beaucoup plus précis que celui d'un régulateur de tours-minute ordinaire. Même dans ces conditions il introduit encore facilement une instabilité non désirée dans le fonctionnement d'une chaudière à haute pression qu'on doit, de préférence, mettre à l'abri des faibles variations de puissance de courte durée. Il convient également de ne pas négliger que les impulsions fournies par un régulateur accélérométrique sont faibles, comparées aux impulsions émises par un régulateur de tours-minute, et que ces impulsions exigent par conséquent une amplification avant de pouvoir être superposées aux impulsions du régulateur de vitesse.
Si cette amplification donne lieu à de petites inexactitudes, il est facilement possible que la coincidence des fréquences soit contrariée. Ces inexactitudes peuvent exercer une action désagréable surtout au cours du fonctionnement en parallèle de plusieurs turbines.
Il est donc avantageux de ne pas faire intervenir un organe répondant à l'accélération du rotor pour l'obtention d'un effet de stabilisation, et de n'utiliser un organe de ce genre qu'au moment de la suppression de charges importantes, c'est-à-dire au moment du dépassement d'une certaine limite d'accélération,pour le faire agir sur le mécanisme de distribution de façon qu'il en résulte un mouvement rapide de fermeture des soupapes du régulateur avant toute élévation importante du nombre de tours-minute.
On connaît déjà des appareils de ce genre dont le fonctionnement dépend de la différence entre la puissance fournie par le générateur et la puissance développée par le fluide moteur-gaz ou vapeur- dans la turbine. D'autres appareils de ce genre entrent en action dès que la vitesse du manchon du régulateur de tours-minute dépasse une valeur déterminée.
L'objet de la présente invention est un régulateur de toursminute à dispositif accélérateur comportant un poussoir régulateur central.
Selon l'invention, l'extrémité inférieure de ce poussoir régulateur remplit la fonction de plongeur coulissant dans un joint d'étanchéité pour pénétrer dans une chambre remplie d'un liquide sous pression amené à une position d'évacuation, au moment du dépassement d'une accélération limite déterminée, par un.volant monté coaxialement par rapport à l'axe de rotation du régulateur, en vue du décalage de la gamme de tours-minute du régulateur vers un nombre de tours-minute inférieur. La pression du liquide diminue alors sous le poussoir et la gamme des réglages est ramenée sur des nombres de tours-minute inférieurs dès le début de l'action de régla-
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ge, ce qui accélère la fermeture du dispositif d'évacuation.
Un régulateur de ce genre peut remplacer sans aucune modification de construction tous les régulateurs de tours-minute ordinaires.
Ceci est particulièrement important lorsqu'il s'agit de régler non seulement le nombre de tours-minute, mais également les pressions de prélèvement et de mélange, le serrage spatial des organes de commande ne laissant alors aucune place dans le mécanisme amplificateur pour des organes accélérateurs complémentaires.
Si le régulateur est construit de façon que, pendant les réglages sans dépassement de l'accélération limite, la pression hydraulique agissant sur le plongeur du poussoir du régulateur annule tout juste la réaction du liquide sur l'extrémité supérieure du poussoir oscillant qui commande le dispositif amplificateur, il est possible de prévoir des masselottes très légères. Ces masselottes se laissent alors assez facilement accélérer pour que l'action du volant du régulateur intervienne pour ainsi dire sans aucun retard au moment du dépassement de l'accélérationlimite.
Un mode.de réalisation de l'objet de l'invention est représenté à titre d'exemple sur le dessin annexé.
La figure 1 est une vue en coupe du régulateur.
La figure 2 est une vue sur l'extrémité inférieure du régulateur après l'enlèvement du fond.
Le sens de rotation du régulateur est indiqué par une flèche.
La partie du régulateur répondant aux variations du nombre de tours-minute est constituée d'une manière connue en soi par un levier coudé monté dans un bâti 1 et pouvant osciller sur un tourillon 2. Ce levier présente une branche à peu près verticale 3 et une branche à peu près horizontale 4. Sur la branche 3 est vissée une masselotte 5 qui est bloquée par un contre-écrou 6. La branche à peu près horizontale 4 du levier coudé est articulée par un tourillon 7 à un poussoir 8. Ce poussoir remplit la fonction de plongeur . A cet effet, il est prolongé vers le bas par un tube 9 pouvant coulisser dans une douille d'étanchéité 10 présentant une tête sphérique en prise avec une cavité également sphérique pratiquée dans un volant 11 centré sur l'axe de rotation du régulateur .
Le tube plonge dans une chambre 12 pratiquée au centre du volant et remplie d'huile sous pression . Le côté inférieur de la chambre est fermé par une rondelle 13 fixée par des vis, prolongée vers le bas par une tuyè- ère 14 à branche de sortie horizontale. Le plan de l'orifice de sortie de la tuyère 14 est parallèle à l'axe de rotation du régulateur.
Le poussoir 8 est muni d'une bride périphérique 15 contre la face inférieure de laquelle s'appuie un ressort de compression à tension préalable 16. La tension de ce ressort peut être augmentée ou réduite par vissage ou dévissage d'on écrou 17, ce qui permet la mise au point du régu- laieur sur la gamme désirée des nombres de tours-minute.
Le poussoir 8 présente un canal longitudinal. L'extrémité supérieure de ce canal est obstruée par un obturateur à orifice d'étranglement 18 par lequel l'huile sous pression arrivant par une tuyère suiveuse 19 passe à l'intérieur du poussoir et descend ensuite dans la chambre 12 du volant 11.
Pendant le fonctionnement sans accélération, ou tant que les variations de fréquence sont faibles, la tuyère 14 est masquée par une lame élastique 20 appliquée sur son orifice. Malgré l'orifice d'étranglement 18, la pression hydraulique régnant sous le poussoir 8, 9 reste donc la même que dans la tuyère suiveuse 19. Le diamètre du tube ,9 du poussoir, qui plonge dans la chambre 12, est égal au diamètre intérieur de la tuyère
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suiveuse 19. La pression de l'huile n'exerce donc aucune action sur le poussoir 8, 9.
Le volant 11 est prolongé vers le haut par une fusée centrale sur l'extrémité supérieure de laquelle est vissée une bague de roulement 21. Cette bague roule sur des billes 22 qui roulent à leur tour dans une cuvette conique d'une tubulure centrale 23 du bâti 1, filetée sur le'pourtour extérieur. Une autre couronne de billes 24 est interposée à la base de la fusée. Le volant peut donc facilement tourner autour de l'axe de la fusée qui coincide avec l'axe de ce volant et avec l'axe de rotation du bâti. Pendant le fonctionnement du régulateur sans aucune accélération, le volant est constamment rappelé à sa position neutre de départ par un organe élastique, qui peut être un ressort de compression 25 déformé en torsion et en flexion à chaque déviation.
Le compartiment dans lequel est monté le volant 1 est rempli d'huile assurant l'amortissement. Cet amortissement est renforcé par le fait que le volant présente sur le pourtour extérieur des rainures longitudinales 26. L'espace au-dessous de la tuyère 14 est fermé vers l'extérieur par un fond 28 fixé au bâti 1 par des boulons 27. Les boulons divisent les rainures en deux cellules. Lorsque le volant oscille, l'huile d'une cellule est refoulée dans l'autre, de sorte que les oscillations sont très rapidement amorties.
Sur la rondelle 13 fixée sur la face inférieure du volant est monté un tiroir 29, symétrique à l'axe de l'orifice de sortie de la tuyère 14 et pouvant coulisser dans la direction de cet axe. Sur le côté gauche, ce tiroir est maintenu par les têtes de vis 30. Sur le côté droit, il est maintenu par un doigt 31 en prise avec un écrou 32. Ce tiroir 29 est muni d'ailes 33 disposées de part et d'autre de la tuyère 14 et orientées perpendiculairement par rapport au plan du tiroir. Ces ailes appliquent la lame de ressort 20 contre l'orifice de la tuyère. Le dispositif peut être facilement agencé de façon que la pression du ressort bloque automatiquement l'écrou 32 pour l'empêcher de se dévisser.
Après l'enlèvement d'un bouchon 34, on peut procéder au réglage de l'écrou 32, ce qui permet de régler la tension du ressort.
Dans la paroi latérale du bâti et à l'intérieur de celui-ci est vissée une broche de butée 35. Lorsque le volant occupe sa position neu- tre de départ, l'extrémité libre de la broche de butée est séparée du res- sort par un intervalle 36.
Le bâti du régulateur est monté à l'extrémité supérieure sur un tourillon 37, tandis que l'extrémité inférieure est guidée par un tou- rillon 37. Il est entraîné en rotation par le moteur, par l'intermédiai- re d'un mécanisme de transmission à engrenages non représenté.
Au-dessus du régulateur, la tuyère suiveuse 19 est solidaire d'un piston différentiel amplificateur 39. Ce piston est monté à coulis- sement vertical dans un cylindre 40. L'huile sous pression passe par un canal 41 sur la face supérieure du grand piston, ensuite par un canal 42 sur la face inférieure de ce grand piston, et agit par l'intérieur de la tuyère suiveuse 19 sur le poussoir 8. A l'extrémité supérieure du piston amplificateur sont articulés les organes de commande qui doivent être ac- tionnés. Ces organes ne sont pas représentés sur le dessin.
Le fonctionnement du régulateur est le suivant : également une augmentation du nombre de tours du régulateur, la masselotte 5 est solli- citée vers l'extérieur et fait pivoter dans le sens horaire le levier cou- dé 3, 4 articulé en 2 au bâti 1. Le poussoir 8, 9 glisse vers le bas et ' comprime le ressort 16. Par suite de ce déplacement, la fente d'échappepent entre la tuyère suiveuse et la face correspondante du poussoir de- vient plus grande, la pression régnant sous la face inférieure du piston amplificateur baisse et ce piston descend sous l'action de la pression hydraulique agissant sur la face supérieure. Il ne s'arrête que lorsque le poussoir 8, 9 s'arrête lui-même et lorsque la fente entre la tuyère
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suiveuse et la face supérieure du poussoir a été ramenée à la largeur ini- tiale.
Pendant les déplacements qui viennent d'être décrits, la pression hydraulique sous la face inérieure du piston suiveur a naturellement varié à cause des résistances à vaincre- qui résultent des frottements et de l'inertie. Mais ces variations n'exercent qu'une faible action ou aucune action sur le poussoir, puisque la pression régnant sous ce poussoir varie dans la même proportion que la pression au-dessus de ce poussoir, et puisque les surfaces sur lesquelles agit la pression hydraulique sont les mêmes ou à peu près les mêmes en haut et en bas.
L'ensemble comprenant la masselotte centrifuge 5, le levier coudé 3, 4, le poussoir 8, 9 et le ressort 16 présente une fréquence propre assez élevée, et ses oscillations peuvent être déclenchées par des réactions d'écoulement à l'orifice de la tuyère suiveuse, et par les mouvements d'un train d'engrenages transmettant le mouvement de rotation de l'arbre de la turbine à l'arbre du régulateur. Pendant ces oscillations, le poussoir remplissant la fonction de plongeur refoule rapidement l'huile en va-et-vient par l'orifice d'étranglement 18. Grâce aux pertes d'énergie qui en résultent, les oscillations sont largement amorties.
Les fortes accélérations temporaires, qui résultent fréquemment des inexactitudes dans les engrenages et des jeux dans le mécanisme du régulateur, doivent surtout rester sans action sur l'organe accélérateur du régulateur. Etant donné qu'elles se présentent à haute fréquence, il est possible de les séparer des accélérations relativement modérées, mais d'une durée plus longue, qui se présentent dès que la charge imposée à la turbine est brusquement annulée.
Cette séparation est obtenue par le fait que le volant 11 est couplé au bâti 1 par le ressort de compression 25. Après une accélération temporaire et une avance angulaire du bâti par rapport au volant, celui-ci revient donc toujours à une position neutre par rapport au bâti. La broche de butée 35 est simplement réglée de façon qu'un intervalle déterminé 36 soit maintenu entre sa pointe et le ressort à lame 20 lorsque le volant 11 occupe sa position neutre.
Etant donné que les avances et les retards angulaires résultant du train à engrenages, et qui se superposent au mouvement de rotation uniforme, se maintiennent dans des limites étroites, la pointe de la broche de butée s'éloigne et se rapproche continuellement du ressort à lame 20 sans cependant toucher celui-ci malgré les fortes accélérations temporaires. La tuyère 14 reste donc fermée pendant le fonctionnement avec de faible écarts de la charge par rapport à la charge moyenne.
Par contre, lorsqu'une charge électrique relativement importante est brusquement éliminée, il en résulte une période d'accélération plus longue par rapport à la durée des mouvements du poussoir 8, 9 et du volant 11. Par rapport au bâti, ce volant est alors en retard dans une proportion telle que le ressort à lame 20 qu'il porte vient toucher la broche de butée. Si l'accélération limite prédéterminée est dépassée, le couple d'accélération du volant suffit pour écarter le ressort à lame de la tuyère 14. La chambre 12 remplie de liquide sous pression est alors ouverte.
La pression de l'huile sous le tube 9 du poussoir baisse, et le poussoir 8, 9 descend parce qu'il n'est plus équilibré, tandis que la masselotte centrifuge 5 se déplace vers l'extérieur avant que le nombre des tours-minute de la turbine n'ait le temps d'augmenter sensiblement.
La gamme des nombres de tours-minute du régulateur est alors reportée vers une position plus basse.
Il en résulte naturellement que le piston amplificateur descend et arrête l'arrivée du fluide moteur par l'intermédiaire de sa timonerie.
L'accélération-limite, à laquelle le dispositif accélérateur
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du régulateur commence à entrer en action,peut être augmentée par une tension plus forte du ressort à lame 20, tandis qu'il est possible de la réduire par une tension moins forte du ressort lorsque la machine motrice est arrêtée. A cet effet, on visse ou dévisse l'écrou 32, de sorte que le tiroir 29 est déplacé vers la gauche ou vers la droite.
REVENDICATIONS.
1. Régulateur de tours-minute à dispositif accélérateur, comportant un poussoir central, caractérisé en ce que ce poussoir remplit par son extrémité inférieure la fonction de plongeur pénétrant par coulissement dans un joint d'étanchéité dans une chambre remplie d'un liquide sous pression qui est ouverte, au moment du dépassement d'une accélération-limite déterminée, par un volant rotatif centré sur l'axe de rotation du régulateur, en vue du déplacement de la gamme des réglages du régulateur vers une position plus basse.