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Le détecteur électrostatique suivant la présente in vention permet de mesurer les déplacements et les vibrations d'un arbre tournant, sans aucun contact matériel avec ce dernier, et dans des conditions de pression et de température telles qu'il peut être employé à l'intérieur ,de turbines à vapeur ou bien de turbo-alternateurs refroidis à l'hydrogène.
Dans la plupart des machines tournantes modernes, le constructeur cherche à obtenir des paliers les plus rigides possible Avec l'emploi de tels paliers rigides, les différentes courbes élastiques correspondant aux différents modes de vibra-
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tions (différentes vitesses critiques) présentent des noeuds sensiblement à l'endroit des paliers,
Le constructeur obtient ainsi sur ces paliers des amplitudes faibles de vibrations causées par un déséquilibrage même important. En cela, il s'assure d'obtenir les garanties qui peuvent lui être demandées par l'utilisateur, mais les vibrations relevées sur le palier deviennent, avec l'accroisse- ment du déséquilibrage, de moins en moins significatives.
Pour remédier à cet état, il convient donc d'éloigner des paliers le point de mesure et de s'approcher le plus possi- ble d'un ventre de vibrations, même si l'on doit pénétrer à l'intérieur d'une turbine, par exemple, où la température peut s'élever vers 500 c ou plus, et la pression vers 100 hpz.
Pour réaliser ces conditions, le présent dispositif, tel que représenté schématiquement au dessin, utilise la va- riation de la capacité C entre une armature fixe a1 et l'arbre tournant a2 l'armature a1 étant concentrique à l'abre A2 sur une partie de sa périphérie.
En reliant cette capacité, par l'intermédiaire d'une résistance B1 à une source haute tension constante S, il est facilende comprendre que la tension entre l'arbre a2 et l'ar- mature a1 varie avec le mouvement latéral de l'arbrè, à la condition toutefois que la fréquence du mouvement latéral soit supérieur à la fréquence de coupure que présente nécessairement l'ensemb le.
Pour le dispositif présent, lequel fonctionne même aux plus basses fréquences, on alimente l'ensemble condensa- teur C et résistance R1 par un générateur S à haute fréquence.
Il faut évidemment que la fréquence dudit générateur soit au moins une dizaine de fois supérieure à la plus haute fréquence de vibrations mécaniques qui peut se présenter, soit 100 Hz pour les turbogroupeso
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Si on désire que la phase des vibrations soit bien' conservée, il faut que la fréquence du générateur H.F. soit encore bien plus élevée. Pratiquement, une H.F. comprise entre 50 et 500 KHz semble bien indiquée, car elle permet de conserver correctement la phase des vibrations, d'une part, et d'obtenir une conductance suffisamment faible entre l'élec- trode a1 et l'arbre a2 d'autre part.
Il est aussi particuliè- rement intéressant d'opérer avec une tension efficace élevée du générateur H.F., et des valeurs de 100 à 200 volts effica-' ces, et même plus, peuvent être envisagées.
Pour effectuer la mesure de la tension de l'électrode a1 il faut placer un préamplificateur le plus près possible de celle-ci. Compte. tenu des conditions de température du voisinage, le préamplificateur peut généralement être placé à moins de deux mètreso La figure représente la première lampe L de ce préamplificateur.
Comme on est pratiquement conduit à employer un câble coaxial entre l'électrode ai et le préamplificateur, on choisit un câble à faible capacité au mètre, et, pour réduire cette capacité encore nuisible, on relie le blindage du câble à la cathode de la première lampe du préamplificateur monté en "cathode follower".
Le câble coaxial peut être soumis à une température assez élevée et un câble coaxial en Teflon (tétra-fluoro- éthylène polymérisé) est, par exemple, particulièrement indi- qué dans l'état actuel de la technique.
Pour réduire aussi les capacités parasites que pré- sente l'électrode a1 vis-à-vis des parties fixes voisines, on peut aussi utiliser un blindage a relié à la même cathode.
L'impédance R2 disposée entre la cathode de la lampe L et la masse étant suffisamment faible, la tension s entre la cathode et la masse est suffisamment représentative pour
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que l'on puisse utiliser par la suite tous les montages usuels et notamment pour la détection nécessaire afin d'ob- tenir la composante BF qui est alors fonction du déplacement relatif entre l'arbre a2 et l'armature a1
La capacité Co et la résistance R3 placées à la sortie du générateur HF sont introduites pour àssurer sur la grille du premier tube un potentiel moyen suffisamment élevé pour obtenir un fonctionnement bien linéaire dans le domaine d'utilisation qui peut être assez grand.
Si des déplacements considérables de l'arbre néces- sitent un espace important entre l'armature a1 et l'arbre a2 on peut prévoir une deuxième armature placée diamétralement et montée en "push-pull". On obtient alors une réponse plus linéaire.
La difficulté du présent dispositif est l'étalonnage en amplitude. Pour la tourner et obtenir ainsi un étalonnage presque absolu, il suffit de débrancher la capacité Ç (a1 a2) et de brancher sur le système préamplificateur-câble coaxial une capacité rapidement variable dans le temps et dans des limites parfaitement connues. En connaissant la surface active entre les électrodes a1 et a2, d'une part, et la réponse de l'ensemble branché au condensateur rapidement variable, d'autre part, on peut obtenir l'étalonnage, puisque la variation de la capacité correspond à une épaisseur connue "1" d'un condensateur dont la surface est égale à la surface active précédente.