Installation comportant au moins un autogénérateur à piston libre et une turbine à gaz. L'invention est relative à une installation comportant au moins un autogénérateur à piston libre et une turbine à gaz entraînée par les gaz moteurs débités par l'autogénéra- teur, les moyens de réglage de cette installa tion comportant, d'une part, un organe tra vaillant en fonction de la vitesse de la tur bine et qui règle la quantité de combustible introduit dans l'autogénérateur et, d'autre hart,
un organe travaillant en fonction d'une des pressions de marche de l'installation et commandant un canal d'échappement de gaz de façon telle que ce canal ne soit ouvert pour réduire la masse des gaz moteurs arrivant à l'admission de la turbine que pour les valeurs de ladite pression de marche inférieures à une valeur déterminée.
La réduction de la masse de gaz arrivant à la turbine en laissant échap per du gaz est nécessitée, aux régimes infé rieurs à celui qui correspond à une pression de marche déterminée, par le fait que pour ces régimes inférieurs on ne peut adapter, par le simple réglage de la quantité de combus tible introduit dans l'autogénérateur la masse de gaz fournie par l'autogénérateur à la masse de gaz que la turbine peut absorber à ces ré gimes.
Lorsqu'on fait démarrer une telle installa tion, il est évident que la turbine met un cer tain temps pour atteindre sa vitesse normale. Jusqu'au moment où la turbine aura atteint cette vitesse, le régulateur du combustible injecté dans l'autogénérateur agira de façon à provoquer l'injection du maximum de com bustible, de sorte que la pression à l'entrée de la turbine montera très rapidement, ce qui peut provoquer des troubles dans le bon fonc tionnement de l'installation, lors de la pé riode de démarrage.
L'invention a pour but de permettre de remédier à cet inconvénient.
A cet effet, l'installation selon l'invention est câractérisée par un dispositif de réglage supplémentaire à commande manuelle permet- tant de réduire la masse des gaz moteurs arri vant à l'admission de la turbine par rapport à celle qui y arriverait soiLs l'influence des organes de réglage automatiques seuls.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'in vention et trois variantes.
La fig. 1 montre, schématiquement, cette forme d'exécution de l'installation et en même temps indique chacune des trois variantes de cette forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes des tinés à faciliter la. compréhension du fonc tionnement de ladite forme d'exécution et de ses variantes.
L'autogénérateur de l'installation repré sentée par la fig. 1 comporte un cylindre mo teur. 1 muni d'un injecteur de combustible 2, ainsi que d'orifices d'admission 3 et d'orifices d'échappement 4, ces orifices étant commandés par l'élément moteur 5 du piston libre qui travaille dans ledit cylindre 1 et qui est, soli daire de l'élément compresseur 6 de ce piston qui travaille dans un cylindre compresseur 7, ce dernier étant muni de soupapes d'admis sion 8 et de refoulement 9.
L'autogénérateur pourrait aussi être un autogénérateur à pistons libres opposés reliés entre eux par un dispositif de synchronisa tion.
La. pompe d'injection de combustible 10 est entraînée à partir du piston libre 5-6, par l'intermédiaire d'une tige 11 solidaire de ce piston, d'une bielle 12 et d'un levier 13.
Le cylindre moteur 1 est entouré d'un car ter 14 qui sert, de réservoir d'air d'alimenta tion et de balayage dudit cylindre et qui est, alimenté par la partie compresseur de l'auto- générateur à travers la soupape de refoule ment 9 du cylindre compresseur 7.
La partie extérieure du cylindre 7 consti tue un accumulateur d'énergie pneumatique qui, lors des courses vers l'extérieur du piston libre, emmagasine une certaine quantité d'énergie pour la restituer, lors de la course vers l'intérieur du piston 5-6, à celui-ci, afin d'assurer ainsi cette dernière course au cours de laquelle a lieu la compression de l'air se trouvant dans le compartiment intérieur da cylindre compresseur 7 et refoulé après com pression dans le carter 14 ainsi que la com pression de l'air de combustion se trouvant dans le cylindre moteur 1.
L'échappement 4 de l'autogénérateur est relié, par um conduit 15, à l'entrée d'une tur bine à gaz 16 qui est entraînée par le mélange gazeux débité par un autogénérateur.
Un régulateur centrifuge 17 entraîné par la turbine 16 agit, par l'intermédiaire d'un dispositif hydraulique, sur la crémaillère de réglage du débit 18 de la pompe d'injection 10. Cette crémaillère 18 fait tourner autour de son axe le piston de la pompe 10.
Ce dispositif hydraulique est muni d'un piston 19 travaillant dans un- cylindre 20 et sur lequel agit, d'une part, la pression varia ble d'un liquide et, d'autre part, un, ressort antagoniste 21. Le piston 19 est relié, par l'in- termédiaire d'une bielle 22, et d'un levier 23 qui peut pivoter autour d'un axe 24, à la cré maillère 18 de la pompe 10.
Le déplacement de la crémaillère de réglage 18, sous l'action du ressort 21, dans le sens de la flèche portant le signe -, provoque une diminution du com bustible injecté, tandis que le déplacement en sens inverse, flèche -i-, sous l'action de la pression du liquide qui agit sur le piston 19, provoque une augmentation de la quantité du combustible injecté.
Le régulateur 17 agit, par l'intermédiaire d'une crémaillère 25 et d'un pignon 26, sur une came 27 qui est rotative autour de son axe. Contre le pourtour de cette came 27 re pose l'une des extrémités d'un levier 28 dont l'autre extrémité est articulée à un point fixe, tandis que son milieu est relié, par l'inter médiaire d'une biellette, à un piston plongeur 29 qui rentre dans un cylindre 30, à l'inté rieur duquel se trouve un piston 31 qui est percé d'une ouverture 32 et appliqué, par un ressort 33, contre l'extrémité supérieure du piston plongeur 29, de façon telle que ce dernier piston cherche à fermer l'ouverture 32.
Le cylindre 30 est., en outre, muni, d'une part, d'un orifice calibré 34 d'admission d'un liquide approprié qui est mis sous pression par une pompe non représentée par le dessin et, d'autre part, de deux orifices de sortie dont l'un se trouve du même côté du piston 3I que l'orifice d'admission 34 et est. relié, par la conduite 35, au cylindre 20, tandis que l'autre orifice de sortie 36 se trouve du côté opposé du piston 31.
Plus la. vitesse de la turbine 16 est. petite, plus le piston 29 est soulevé, de sorte que le ressort 33 est davantage comprimé et ferme plus fortement l'orifice 32. La pression trans mise au cylindre 20 est. donc plus grande et déplace le piston 19 dans un sens qui provo que l'augmentation du combustible injecté dans l'autogénérateur. Par contre, pour les grandes vitesses de la turbine, le piston 29 descend et., par conséquent., la pression du ressort 33 cherchant à fermer l'orifice 32, par l'application du piston 31 contre le plongeur 29, ainsi que la pression dans la conduite 35 et dans le cylindre 20 diminuent,
ce qui a pour effet d'obtenir un déplacement de la cré maillère 18 dans le sens d'une diminution de la quantité du combustible injecté.
Le levier 23 intercalé entre le piston 19 et la crémaillère de réglage 18 de la pompe 10 est muni de surfaces de butée 37 et 38 se trou vant de part et d'autre d'une butée 39 dont la position est variable en fonction de la pres sion de marche qui règne dans le carter 14 de l'autogénérateur, pression qui agit sur un pis- tcn 40 travaillant dans un cylindre 41, contre l'action d'un ressort antagoniste 42 et relié à ladite butée 39. Cette butée à position va riable qui coagit ainsi avec les surfaces de came 37, 38 détermine, en fonction de la pres sion de marche, la zone à l'intérieur de la quelle le régulateur de vitesse agit librement sur la quantité de combustible injecté dans l'autogénérateur.
Le carter 14 est muni d'un passage de dé charge 43 commandé par un tiroir 44 ayant une échancrure 45. Ce tiroir est relié à un piston 46 sur lequel agit, d'un côté, un res sort antagoniste 47 et, de l'autre côté, la pres sion de marche amenée dans le cylindre 48, dans lequel travaille ledit piston, à l'aide d'une conduite 49.
En outre, le cylindre 48 communique par une conduite 55 avec un orifice d'échappe ment 54, cette communication étant comman dée par une soupape 56 sur laquelle agit un ressorst 57 tendant à maintenir la soupape 56 dans sa position fermée. D'autre part, la tige de cette soupape est reliée, par lune biellette 58, à la butée 39 se trouvant entre les surfaces de came 37-38 du levier 23. Enfin, sur l'ex trémité de la tige de la soupape 56 est fixée une tête 59 qui limite le mouvement d'ouver ture de la soupape 56 à une valeur détermi née.
Lorsque le levier 23 s'approche de la posi tion pour laquelle la crémaillère de réglage 18 ajuste l'injection minimum de combustible, la surface de came 38, en s'appliquant contre la butée 39, déplace cette butée légèrement jusqu'au contact de la tête 59 avec le boîtier de la soupape 56 et ouvre cette dernière sou- pape, de sorte que la pression qui règne dans le cylindre 48 diminue. Cela a pour effet de faire ouvrir, ou ouvrir davantage, le tiroir 44 qui commande le passage de décharge 43, de sorte qu'une certaine quantité d'air s'échappe hors du carter 14.
L'accélération de l'effet de réglage, par suite de l'ouverture de l'orifice 54, est d'une grande utilité, lors de la marche normale de l'installation.
Le fonctionnement normal d'une installa tion ne comportant que les organes décrits jus qu'à présent est illustré par le diagramme de lai, fig. 2 -dans lequel les abscisses représentent les différentes valeurs de la pression de mar che, tandis que les ordonnées représentent soit le débit (en poids) de gaz moteurs, soit.
la puissance de la turbiné en %. La courbe I de ce diagramme indique le poids de gaz moteurs absorbé par la turbine 16 pour les différentes pressions de marche. La courbe II indique la puissance de la turbine en %, pour les diff & rentes pressions de marche.
La courbe III in dique le débit minimum de l'autogénérateur pour les différentes pressions de marche et la courbe IV enfin, indique le débit maximum de l'autogénérateur pour les différentes pressions de marche. Les deux courbes III et IV déter minent d'ailleurs les surfaces de came 37 et 38 de l'organe 23 mentionné ci-dessus.
Aussi longtemps que la consommation de la turbine se trouve les points a et b dans les quels la courbe I coupe respectivement les courbes III et IV, le réglage -de l'installation a lieu exclusivement par variation du combus tible injecté dans le cylindre moteur de l'auto- générateur. Cependant, pour les basses puis sances de la turbine au-dessus de la puissance P.,,
la consommation de la turbine est infé- r leure i au débit minimum fourni par l'auto- générateur et une certaine quantité de l'air comprimé par la partie compresseur de l'autogénérateur doit s'échapper à l'air libre.
C'est pourquoi au-dessous de la pression pa correspondant à la puissance Pa, le tiroir 44 s'ouvre d'autant plus que la pression de marche est plus petite, pour lais ser échapper par le passage 43 les quantités d'air qui correspondent, pour les régimes en question, à la distance entre les courbes III et I.
Il est encore à noter que, le débit mini mum réel de l'autogénérateur, indiqué à la fig. 2 par la courbe III', est légèrement supé rieur au débit minimum théorique III, pour laisser une certaine marge de réglage entre le débit minimum réel III' et le débit mini mum théorique III. Les quantités d'air qu'il faut laisser échapper par le passage 43 sont donc supérieures aux quantités théoriques qui résulteraient de la distance entre les courbes III et I. Ainsi, en réalité, le réglage unique ment par variation du combustible injecté a lieu entre le point b et le point a' correspon dant à la puissance Pa'.
Lors du démarrage de cette installation, les conditions de fonctionnement ne sont pas les mêmes qu'une fois la période de démarrage révolue et l'installation en marche normale.
En effet, au début du démarrage, la vi tesse de la turbine 16 est zéro et il se passe un certain temps avant qu'elle atteigne sa vitesse normale ainsi, lors du démarrage, l'in jection de combustible est maximum, et le débit de l'autogénérateur monte rapidement au maximum, ainsi que le montre la courbe V. Tant que la pression est inférieure à p'a, le tiroir 44 est ouvert, et ainsi le débit total pou vant être déchargé, tant par la turbine que par le passage 43, est indiqué par la courbe V -III'-I.
Cependant, du moment que le régulateur 17 n'agit pas encore, le débit total du générateur varie suivant la courbe IV, de sorte qu'il y a un excédent de débit qui fait rapidement monter la pression en amont de la turbine, même si la conduite 15 comprend un collecteur relativement important. La pression en amont de la turbine augmente beaucoup plus rapidement que la vitesse da la turbine, de sorte que cette pression atteint rapidement la valeur correspondant au point b pour lequel le poids de gaz s'échappant par la turbine est égal au poids de gaz refoulé par l'autogénérateur.
Ces très fortes pressions en amont de la turbine 16 ne commenceront à diminuer qu'au moment où la turbine 16 aura acquis une vitesse suffisante pour que le ré gulateur 17 agisse sur la crémaillère de réglage 18, dans le sens d'une diminution des quan tités de combustible injecté dans l'autogéné- rateur. Pour permettre d'éviter ces fortes pressions lors du démarrage et les inconvé nients qui en résultent, l'installation repré sentée par la fig. 1 est munie d'un canal de décharge supplémentaire 50 communiquant avec le carter 14 et ayant une section cons tante. Ce canal est muni d'un organe de fer- mneture à commande manuelle 51.
Le fonctionnement de l'installation repré sentée lors du démarrage, lorsqu'on utilise le canal de décharge supplémentaire 50 est illus tré par le diagramme de la fig. 3. Le dia gramme de cette figure correspond au dia gramme de la fig. 2 en ce qui concerne les courbes I, III et IV.
Le débit total d'air et de gaz qui s'échappe hors -de l'autogénérateur en passant par la turbine 16, par le passage 43 et par le canal. 50, que le mécanicien ouvre lors du démar rage et dont la section libre reste constante pendant cette période, monte d'abord rapide ment sans que la pression subisse tome augmen tation importante. Cette montée est représen tée par la partie initiale raide de la, courbe Va. Lorsque la pression pl (voir fig. 3) se trouve .atteinte, le tiroir 44 commence à fer mer le passage 43.
La courbe Va subit donc une inclinaison assez forte pour indiquer que la pression de marche augmente assez rapi dement, par suite de la fermeture progres sive du passage 43. Cette fermeture est com plète lorsque la pression de marche a atteint la valeur pa . La courbe Va continue à mon ter, pour atteindre, dans le point c, la courbe IV définissant le débit maximum de l'auto- générateur. La situation se stabilise dans ce point c;
c'est-à-dire à une pression un peu supérieure à la pression pa . Dans la situa tion définie par le point. c, la turbine 16 absorbe une partie des quantités de gaz mo teurs délivrés, tandis que l'excédent s'échappe par le canal 50.
Ensuite, lorsque la turbine supposée sans charge a atteint sa vitesse normale pour la- quelle le régulateur 17 commence à agir sur la crémaillère 18 de la pompe d'injection 10, dans le sens d'Lane diminution de l'injection du combustible, l'équilibre s'établit au point d, c'est-à-dire au point où la coure Va coupe la verticale au point p2 qui correspond à la pression de la marche à vide de la turbine. Cette situation restera inchangée aussi long temps que le canal 50 restera ouvert. Le sur veillant de l'installation devra donc fermer ce canal pour que l'équilibre s'établisse au point e.
A partir de ce moment, l'installation tra vaillera normalement selon les indications données à l'occasion de la description de la fig. 2, c'est-à-dire que, lorsque la turbine est mise sous charge, l'équilibre s'établit selon la puissance demandée sur l'un des points situés sur la ligne e-a-b. Dans une variante, le canal 50 pourrait être remplacé par un canal de décharge 50' (représenté en pointillé à la fig. 1) branché sur la conduite 15 et muni d'un obturateur à commande manuelle 50'. Le fonctionnement serait le même.
Dans sune autre variante qui est également indiquée par la fig. 1, l'installation ne pré sente pas de canal de décharge supplémen taire 50 ou 50'. Dans cette variante, un robinet à commande manuelle<B>'52</B> qui est intercalé dans la conduite 49 reliant la conduite 15 au cylindre 48 permet d'empêcher, par sa fer meture, que la pression de marche régnant clans la conduite 15 ne ferme le tiroir 44, cette fermeture ne pouvant avoir lieu qu'à partir du moment où le robinet 52 se trouve ouvert.
Le fonctionnement de cette variante lors du démarrage est illustré par les courbes I, III, IV et Vb de la fig. 3.
Ladite courbe Vb montre l'évolution de la totalité de gaz et d'air débitée hors de l'auto- générateur pendant ladite période, en passant, en partie, par le passage 43 et, en partie, par la turbine 16. Il résulte de la fig. 3 que la courbe Vb atteint très vite, au point f, la courbe IV correspondant au débit maximum du générateur, ce point f correspondant à tane pression de marche p3. Une fois le point f atteint, il y a équilibre entre le débit de l'auto- générateur, d'une part, et la totalité de gaz et d'air sortant vers l'extérieur en traversant soit le passage 43, soit la turbine 16, d'autre part.
Lorsque la turbine a atteint sa vitesse de marche à vide, le régulateur 17 commence à agir sur la crémaillère 18, afin de réduire la quan tité du combustible injecté dans l'autogénéra- teur. Un nouvel équilibre s'établit au point g (voir fig. 3). A ce moment, le surveillant de l'installation peut ouvrir le robinet 52 pour rétablir ainsi l'action de la commande qui agit star le tiroir 44 commandant le passage d'échappement 43.
Après l'ouverture du robi net 52, la pression régnant dans la conduite ferme partiellement le tiroir 44, de sorte que le nouvel équilibre se produit en e. A partir de ce moment, la turbine peut être mise sous charge et l'équilibre définitif se produit à un des points situés sur la ligne e-a-b, comme dans le cas précédent.
On voit que dans les trois cas qtü viennent d'être .décrits, la pression maximum qui est atteinte lors de la période de démarrage et qui, dans les deux premiers cas, est légèrement supérieure <I>à</I> pa et, dans le troisième cas, égale à p3, reste considérablement inférieure à la pression maximum.
Lors du démarrage de la forme d'exécu tion et des deux variantes précédemment dé crites, la crémaillère de réglage -18 de la pompe d'injection 10 se trouve dans la posi tion correspondant à l'injection maximiun à partir du début du démarrage jusqu'au mo ment où la vitesse .de la turbine a atteint une vitesse suffisante pour mettre en action, dans le sens d'une réduction de la quantité du combustible, le dispositif de com mande de la crémaillère 18.
Dans une troisième variante, également re présentée, par la fig. 1, l'installation ne pré sente ni canal de décharge supplémentaire 50 ou 50' ni robinet intercalé dans la conduite 49. Par contre, un robinet 53 à commande ma nuelle est intercalé dans la conduite 35 et per met d'empêcher l'arrivée au cylindre 20 du liquide sous pression qui tend- à déplacer la crémaillère 18 vers la position qui correspond à l'injection d'une quantité de combustible accrue.
Lors du démarrage de cette variante, le mécanicien ferme le robinet 53 et, par consé quent, la crémaillère 18, sous l'influence du ressort 21, reste dans la position qui corres pond au débit minimum du combustible in jecté. L'effet ainsi obtenu est le suivant: l'équilibre entre les quantités d'air et de gaz produites par l'autogénérateuu et sortant. de ce dernier s'établit lorsque la courbe V (fig. 2) rencontre la courbe III'.
Lorsque la turbine 16 a atteint une vitesse suffisante, on ouvre le robinet 53 et le démar rage se complète comme déjà décrit ci-dessus.
Dans cette troisième variante, les pressions peuvent être maintenues, lors du démarrage de l'installation, à des valeurs particulière ment basses. C'est pourquoi cette dernière va riante est particulièrement avantageuse dans le cas d'une installation comprenant plusieurs autogénérateurs qu'il s'agit de faire démar rer successivement.
Il est bien entendu que dans d'autres va riantes on pourrait pourvoir l'installation, en plus du robinet 53, soit du robinet 52, soit de l'un ou de l'autre des canaux de décharge sup plémentaires 50 ou 50'.
Dans le premier de ces cas, on pourrait atteindre au démarrage l'état d'équilibre in diqué dans le diagramme de la fig. 3 par le point h et dans les deux autres l'état d'équi libre indiqué par le point i.
Dans le cas de la troisième variante dé crite, l'effet de l'ouverture de l'orifice 54 se fait également sentir lors du démarrage lors qu'on amène la crémaillère 18 à sa position d'injection en fermant le robinet 53.