FR2494765A1 - Dispositif de demarrage automatique pour groupe moteur ferme a cycle de rankine - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE DEMARRAGE AUTOMATIQUE POUR GROUPE MOTEUR FERME A CYCLE DE RANKINE. UNE CHAUDIERE 11 VAPORISE UN LIQUIDE POUR ALIMENTER UN GROUPE TURBO-ALTERNATEUR 12 COMPRENANT UN ARBRE TOURNANT DANS DES PALIERS ET ELLE EST RACCORDEE A UN CONDENSEUR 14 ET A UN RESERVOIR 33 DE STOCKAGE DE LA VAPEUR CONDENSEE, DES CONDUITS 28, 50, 34, 35, 25, 42 ABOUTISSENT A UNE CHAMBRE FERMEE 46 ET A UN MANCHON 54 OBTURE A SA PARTIE INFERIEURE, A L'INTERIEUR DE LA CHAUDIERE 11, DE SORTE QUE, PENDANT LE DEMARRAGE A FROID, LE CONDENSAT EST ENVOYE AUX PALIERS DE LA TURBINE POUR LES LUBRIFIER AVANT LE DEBUT DE LA ROTATION ET QUE, PENDANT LA MARCHE NORMALE DE L'ENSEMBLE, LE FLUIDE VAPORISE EST ENVOYE UNIQUEMENT A CETTE TURBINE.

Description

L'invention a pour objet un dispositif de démar-

rage automatique pour un groupe moteur à cycle de Rankine, fermé,qui utilise un fluide de travail organique servant aussi à lubrifier les paliers d'un organe moteur primaire du groupe moteur; dans ce qui suit on appellera ce dernier

le groupe moteur du type décrit.

Un groupe moteur de ce type est décrit dans le brevet américain n' 3 393 515. Le fluide de travail liquide

contenu dans la chaudière d'un tel groupe moteur est vapori-

sé par l'effet du chauffage de la chaudière et il est fourni, par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation, à un organe moteur primaire tel qu'une turbine qui produit un travail mécanique. La vapeur d'échappement qui sort de l'organe moteur primaire est dirigée, par l'intermédiaire d'une conduite d'échappement, jusqu'à un condenseur o la condensation a lieu. Un circuit d'évacuation du condensat raccordé au condenseur dirige une fraction du condensat jusqu'aux paliers de l'organe moteur primaire et, ensuite, à l'entrée d'une pompe de condensat entraînée par cet organe moteur primaire tandis que le reste du condensat est dirigé, par un tube, directement à la pompe qui le renvoie à la chaudière. La sUreté de fonctionnement d'un groupe moteur du type décrit dépend essentiellement de la durée des paliers étant donné que la seule pièce mobile du groupe est le rotor de la turbine. Quand on utilise un genre de paliers hydrostatiques dans lesquels le fluide de travail du groupe

sert de lubrifiant, et quand on scelle hermétiquement l'or-

gane moteur primaire, y compris ses paliers, dans une enveloppe qui est maintenue à une pression substantiellement lonqueur égale à celle du condenseur, la durée des paliers est d une/

indéterminée et on atteint ainsi la sireté de marche souhai-

tée. En conséquence, un groupe moteur du type décrit est bien adapté, et il est couramment utilisé avec succès, pour l'entraînement d'un générateur électrique dans des stations de relais de micro-ondes non surveillées par du personnel, situées dans des régions éloignées du monde, dont le seul

entretien nécessaire consiste à regarnir le groupe en combus-

tible pour la chaudière.

Pendant le démarrage à froid d'un groupe moteur

du type décrit, on doit suivre une procédure grâce à laquel-

le du fluide de travail liquide est fourni aux paliers avant que la turbine commence à tourner. A l'état de repos du groupe moteur, la chaudière est froide et tout le fluide de travail se trouve à l'état liquide à l'intérieur de cette dernière. Les paliers sont secs et il en résulte que la rotation de la turbine même pendant une courte durée se traduirait par leur endommagement et entraînerait l'arrêt

1a du groupe moteur pour sa réparation. Dans le brevet mention-

né plus haut, la rotation commençante de la turbine est une fonction de la pression de la chaudière. Autrement dit, par suite d'un chauffage lent de la.chaudière et du maintien de

la pression dans celle-ci en dessous de la valeur de fonc-

tionnement à laquelle commence la rotation de la turbine, du fluide de travail vaporisé circule à travers celle-ci et s'échappe dans le condenseur sans faire tourner le rotor de

la turbine. Dans le condenseur, le fluide de travail vapo-

risé se condense et une fraction du condensat est dirigée jusqu'aux paliers avantque la rotation de la turbine se produise. Quand une alimentation continue en condensat est envoyée aux paliers, la quantité de chaleur fournie à la chaudière peut être augmentée, ce qui élève la pression jusqu'à sa valeur de service et fait que la rotation de la

turbine commence.

Une telle procédure de démarrage fonctionne convenablement aussi longtemps que le processus prescrit de démarrage à froid est observé par le personnel chargé de faire démarrer l'ensemble du groupe. Toutefois, ainsi que

le cas se produit souvent, le processus prescrit de démar-

rage peut être court-circuité et, dans ces circonstances, la pression de la chaudière peut atteindre trop rapidement la valeur de marche permettant à la turbine de commenoer à

tourner avant que les paliers soient lubrifiés convenable-

S5 ment. Une technique visant à empêcher cette situation con-

siste à avoir un processus de démarrage automatique, programmé, qui, lorsqu'il a été déclenché, se déroule automatiquement, séquentiellement, en accomplissant chaque opération à une vitesse prédéterminée. Il s'agit là d'une solution satisfaisante mais le circuit de contrôle nécessaire est compliqué ainsi que coûteux et il détruit la simplicité de base du groupe. En outre, quand un court-circuit manuel est possible, la possibilité d'une chauffe rapide de la chaudière jusqu'à sa pression de service est encore à craindre avec le risque consécutif d'un endommagement du groupe moteur. Une solution plus sûre et moins complexe de démarrage à froid d'un groupe moteur du type décrit, visant à assurer une lubrification adéquate des paliers avant que la turbine commence à tourner, est décrite dans-le brevet américain n' 2 961 550 qui se rapporte à un groupe moteur à cycle de Rankine, à vapeur de mercure. Dans ce groupe, la vapeur provenant de la chaudière est envoyée directement au condenseur ainsi qu'à la turbine à travers des soupapes distinctes sensibles à la pression. La vanne qui permet la communication entre le condenseur et la chaudière fonctionne à une pression inférieure à celle de la vanne qui permet la

communication entre la turbine et la chaudière; il en résul-

te que la vapeur initialement produite par cette dernière quand elle démarre à froid circule directement jusqu'au condenseur o elle se condense et s'écoule jusqu'aux paliers de l'organe moteur primaire. Au début, la pression de la chaudière est trop faible pour actionner la valve qui établit la communication entre elle et la turbine de sorte que, quand la vitesse à laquelle la chaleur est fournie à la

chaudière est suffisamment lente, une lubrification conve-

nable des paliers est obtenue pendant que la turbine est à

l'arrêt.

Aussitôt que la pression de la chaudière atteint sa valeur de service, elle ouvre la vanne qui permet la communication entre la chaudière et la turbine et elle alimente cette dernière en fluide de travail sous forme de vapeur, si bien que la rotation commence. De cette façon, les paliers sont toujours lubrifiés avant que la turbine

commence à tourner. Toutefois, pour que ce dispositif fonc-

tionne convenablement, la vitesse à laquelle la chaleur est fournie à la chaudière doit être inférieure à une valeur prédéterminée afin d'empocher une élévation rapide de la pression dans la chaudière jusqu'à une valeur à laquelle la turbine reçoit de la vapeur avant qu'une quantité suffisante de fluide condensé parvienne aux paliers. En outre, la simplicité du dispositif et sa snreté de marche reposent sur la fourniture continuelle, directement au condenseur, d'une fraction de la vapeur produite par la chaudière. Cela

veut dire qu'une fraction de la chaleur fournie à la chaudiè-

re est utilisée uniquement pour produire le condensat qui lubrifie les paliers et ne contribue donc pas à l'énergie produite par le groupe. Quand le rendement de ce dernier est critique, la disposition décrite dans ce brevet n'est

pas satisfaisante.

Le but principal de l'invention est, par consé-

quent, de parvenir à un dispositif nouveau et amélioré de démarrage automatique d'un groupe moteur du type décrit, qui est plus efficace que les dispositifs antérieurs pour lubrifier effectivement les paliers avant que la rotation de la turbine puisse commencer, Conformément à l'invention, du fluide de travail vaporisé est fourni seulement au condenseur d'un groupe moteur du type décrit quand celui-ci en est à la phase de démarrage à froid et seulement à l'organe moteur primaire quand le groupe est en cours de fonctionnement normal. Plus exactement, la fourniture du fluide de travail vaporisé à partir de la chaudière au condenseur et à l'organe moteur

primaire dépend du niveau du liquide dans la chaudière.

Quand un groupe moteur conforme à l'invention est à sa phase de démarrage à froid, tout le fluide de travail est dans la chaudière qui est remplie jusqu'à un niveau dit niveau à froid. Quand une quantité prédéterminée de chaleur a été fournie à la chaudière, le niveau du liquide descend du niveau à froid jusqu'à un niveau intermédiaire prédéterminé

se trouvant entre le niveau à froid et un niveau de fonction-

nement auquel le groupe fonctionne en marche normale continue.

Lorsque le liquide contenu dans la chaudière se trouve entre le niveau à froid et le niveau intermédiaire prédéterminé,

le fluide de travail vaporisé est envoyé seulement au conden-

seur, de sorte que la turbine ne peut pas tourner. Dans cet état transitoire initial de fonctionnement pendant le démarrage, le condensat produit par le condenseur s'écoule jusqu'aux paliers de la turbine. Lorsqu'une plus grande quantité de chaleur a été fournie à la chaudière, le niveau

du liquide dans celle-ci descend en dessous du niveau prédé-

terminé mais reste à une valeur supérieure au niveau de marche normale. Dans cette situation, du fluide de travail vaporisé est fourni à la fois au condenseur et à la turbine.'

qui commence à tourner lentement. Quand une quantité sup-

plémentaire encore de chaleur a été fournie à la chaudière, le liquide contenu dans celle-ci atteint le niveau de marche normale et, dans cette situation, du fluide de travail vaporisé est fourni seulement à l'organe moteur primaire d'o il résulte que la turbine tourne à sa vitesse de marche normale et que la lubrification des paliers est réalisée à l'aide du condensat du fluide de travail vaporisé qui a

traversé la turbine. En d'autres termes, pendant les condi-

tions de marche normale, aucune fraction du fluide de travail n'est envoyée directement au condenseur comme c'est

le cas dans le brevet américain no 2 961 550.

L'invention a donc pour objet un dispositif automatique de démarrage comprenant un moyen de commande de

communication sensible au niveau du liquide dans la chaudière.

pour faire communiquer - le condenseur et le côté vapeur de la chaudière et pour empêcher de communiquer l'organe moteur primaire et le côté vapeur de la chaudière quand le niveau du liquide dans celle-ci excède un niveau prédéterminé en dessous du niveau à froid. Le moyen de commande de communication fait une communication entre le condenseur et le côté vapeur de la chaudière et entre l'or- ' gane moteur primaire et le côté vapeur de la chaudière quand le niveau du liquide dans celle-ci se trouve entre le niveau prédéterminé et le niveau de marche normale auquel le groupe

moteur fonctionne en marche normale continue.

Le moyen de commande de comminication comprend

un conduit de dérivation raccedant la chaudière au conden-

iIk

seur, l'entrée de ce conduit de dérivation se trouvant au-

-dessus du niveau à froid du liquide dans la chaudière.

L'entrée du conduit d'alimentation raccordant la chaudière à l'organe moteur primaire se trouve en dessous du niveau à froid du liquide dans la chaudière. Toute Communication entre l'entrée du conduit d'alimentation et le côté vapeur de la chaudière est empêchée aussi longtemps que le niveau du liquide dans la chaudière excède une valeur intermédiaire prédéterminée qui se trouve entre le niveau à froid et le niveau de marche normale. Ainsi, le condensat est envoyé aux paliers avant que l'organe primaire moteur reçoive du fluide

de travail sous forme de vapeur.

Quand le niveau du liquide dans la chaudière descend en dessous du niveau intermédiaire prédéterminé, la

communication de la chaudière avec le condenseur est mainte-

nue par l'intermédiaire du conduit de dérivation et, en plus,

une connexion est établie entre l'entrée du conduit d'alimen-

tation et le côté vapeur de la chaudière, ce qui fait que du fluide de travail sous forme de vapeur est fourni à l'organe

moteur primairequi commence à fonctionner. Une vanne asso-

ciée au conduit de dérivation effectue une connexion entre l'entrée de ce conduit et le côté vapeur de la chaudière quand le fluide contenu dans celle-ci dépasse le niveau prédéterminé. Cette vanne ferme l'entrée du conduit de dérivation quand le niveau du liquide dans la chaudière

descend en dessous du niveau de marche normale.

On donnera maintenant, uniquement à titre

d'exemple, une description d'un mode de réalisation d'un

groupe moteur conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexes dans lesquels; - la figure 1 est une vue en élévation d'un groupe moteur selon l'invention dont certaines pièces ont été représentées en coupe pour la facilité de l'illustration, - la figure 2 est une vue en coupe par un plan passant par l'axe de l'organe moteur primaire faisant partie du groupe moteur de la fig. 1,

- les figures 3 à 5 sont des vues schématiques du grou-

pe de la fig. l montrant ce dernier à divers états par

lesquels il passe pendant un démarrage à froid.

Sur la figure 1, la référence générale 10 désigne

un groupe moteur fermé à cycle de Rankine, conforme à l'in-

vention, comprenant une chaudière 11, un organe moteur

primaire 12 contenu dans une enveloppe 13, un condenseur 14.

La chaudière 12 est classique par sa constitution et comprend un ballon fermé sous pression 15 qui contient un fluide de travail organique 16 dont le niveau dépend de la quantité de la chaleur fournie à la chaudière. Le volume situé au-dessus du niveau du liquide est rempli de fluide sous forme de vapeur et constitue 'le côté vapeur" o se trouve la sortie de la vapeur de la chaudière. La partie de celle-ci située en dessous de la surface du liquide peut être appelée le

"côté liquide" de la chaudière.

Les gaz de combustion produits par un brûleur 17 situé en dessous de la chaudière se dirigent vers le haut à travers des tubes d'échange de chaleur (non représentés) immergés dans le liquide à l'intérieur de la chaudière et

ils sortent à travers un conduit d'évacuation approprié.

Le brûleur 17 est alimenté en combustible qui est indiqué schématiquement par la référence 18 à travers une vanne de contrôle 19 asservie à la valeur de la tension de sortie fournie par l'organe moteur primaire. Quand la tension est inférieure à la tension de sortie nominale, la vanne de contrôle 19 permet l'arrivée du combustible au brûleur et quand la tension est supérieure à la valeur nominale, cette

vanne interrompt l'arrivée du combustible au brûleur.

L'organe moteur primaire 12 comprend un rotor de turbine 20 (fig. 2) calé en rotation sur un arbre 21 qui

est monté libre en rotation dans une paire de paliers hydro-

statiques 22, 23. Entre les paliers le rotor 24 d'un généra-

teur électrique est calé sur l'arbre 21. Des enroulements statoriques 24A sont associés au rotor 24 afin d'engendrer de l'électricité quand le rotor 20 de la turbine tourne sous l'effet du fluide de travail vaporisé qui est fourni par la chaudière à travers un conduit d'alimentation 25 à des buses 26 qui dirigent ce fluide sous forme de vapeur sur une

pluralité d'ailettes 27 se trouvant sur le rotor de la tur-

bine. Celle-ci extrait de l'énergie du fluide de travail qui

s'échappe ensuite de la turbine essentiellement à la tempéra-

ture et à la pression du condenseur. La vapeur qui s'échappe

emprunte un conduit d'échappement 28 pour parvenir au col-

lecteur inférieur 29 du condenseur 14 qui comprend un col-

lecteur supérieur 30 réuni au collecteur inférieur 29 par une pluralité de tubes 31 d'échange de chaleur qui sont

pourvus d'ailettes dans le but d'accroître les caractéris-

tiques de transfert de chaleur du-condenseur.

A ce condenseur est associé un circuit 32 qui comprend un réservoir 33 de stockage du liquide, un conduit primaire 34 de retour du liquide et un conduit secondaire de retour du liquide. Le réservoir 33 est raccordé par des tuyaux 36 et 37 respectivement aux collecteurs 29 et 30 du condenseur 14. L'entrée 38 du conduit secondaire 35 de retour du liquide est raccordée au fond du réservoir 33 tandis que la partie extrême supérieure du conduit primaire

34 de retour du liquide s'étend à l'intérieur de ce réser-

voir de façon que son entrée 40 se trouve à un niveau plus élevé que l'entrée 38 du conduit 35. Par suite de cet agencement, la présence de condensat à un niveau quelconque à l'intérieur du réservoir 33 est suivie de l'écoulement de ce condensat par le conduit 35. D'autre part, le condensat ne s'écoule par le conduit 34 que lorsque le niveau du liquide dans le réservoir 33 atteint l'entrée 40 de ce

conduit.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le con-

duit 35 est raccordé aux paliers hydrostatiques 22 et 23 par une tubulure 41A. Le liquide sortant de ces paliers est rassemblé par une tubulure 41B qui est raccordée à un tube 42 qui constitue le conduit de retour à partir des paliers et dont la sortie 43 est située à proximité du fond de la chaudière 11. La conception des paliers hydrostatiques 22 et 23 et la vitesse de rotation de la turbine déterminent le débit auquel le condensat liquide circule dans le conduit 35 et dans le conduit 42. En général le débit à travers le conduit 34 dans les conditions de marche normale est 30 à fois supérieur au débit à travers le conduit 35. Ainsi, le conduit primaire 34 de retour du liquide véhicule la

plupart du liquide qui retourne du réservoir 33 à la chau-

dière. L'ouverture 44 du conduit 34 est raccordée au fond 45 près de son sommet d'une chambre fermée 46 qui est elle-même raccordee/par un conduit 47 au côté vapeur de la chaudière 11. Le fond 45 de la chambre 46 est raccordé aussi à la chaudière par une glemejart n tubulure de drainage 48 qui contient un étran/ 49 dont la

fonction sera expliquée ci-dessous. Pendant la marche norma-

le, le condensat qui passe à travers le conduit 34 remplit la chambre 46 jusqu'au niveau du conduit 47 et l'excès s'écoule par ce dernier dans le côté vapeur de la chaudière pour retourner jusqu'au liquide contenu dans le fond de celle-ci. La pression du liquide qui est due à l'élévation physique du réservoir 33 par rapport à la chaudière procure au condensat une pression qui est suffisante pour permettre le retour de ce condensat à la chaudière sans l'usage d'une pompe. La chambre 46 est raccordée au collecteur 30 du condenseur par un conduit de dérivation 50 dont l'orifice,

inférieur 51 est proche du fond 45 de cette chambre 46.

L'extrémité supérieure ouverte 52 du conduit 50 communique

avec le collecteur supérieur 30 du condenseur.

Quand le groupe moteur 10 est.à l'état de repos

<c'est-à-dire quand la chaudière est froide), tout le liqui-

de de l'ensemble est contenu dans la chaudière. En consé-

quence, il se trouve dans celle-ci à son niveau le plus élevé qui est indiqué par un trait mixte désigné par la référence 52. C'est ce niveau que l'on appelle niveau à

froid du liquide de fonctionnement dans la chaudière.

L'entrée 53 du conduit d'alimentation 25 est situéeen dessous du niveau à froid 52 cependant que l'entrée 51 du

conduit de dérivation 50 est situéeau-dessus de ce niveau.

L' entrée du conduit d'alimentation 25 est contenueà l'in-

térieur d'un manchon 54 fermé à son extrémité inférieure et supporté à l'intérieur de la chaudière avec une tubulure de drainage 55 raccordée au fond de ce manchon. Ainsi, quand le liquide est à son niveau à froid dans la chaudière,

le côté vapeur de celle-ci est raccordé uniquement au con-

denseur. Le réservoir 33 est complètement vide et le rotor

de la turbine est immobile.

Quand du combustible est envoyé au brGleur 17 et que de la chaleur est fournie à la chaudière pour effectuer un démarrage à froid du groupe moteur, le fluide de travail liquide contenu dans la chaudière se vaporise et met sous pression le côté vapeur de cette dernière. Le fluide vaporisé est empêché de pénétrer par l'entrée 53 du conduit d'alimentation 25 en direction de l'organe moteur primaire

jusqu'à ce que le niveau du liquide dans la chaudière attei-

gne un niveau intermédiaire indiqué par un trait mixte, désigné par la référence 56, et défini essentiellement par la position de l'entrée 53. Au cours de la période pendant laquelle le liquide descend du niveau 52 au niveau 56, le groupe moteur fonctionne à l'état que l'on appelle l'état initial transitoire après un démarrage à froid pendant lequel du fluide de travail vaporisé est fourni seulement au condenseur. Autrement dit, tant que l'entrée 53 est fermée, le fluide vaporisé entre dans la chambre fermée 46 en empruntant le conduit 47 et passe par l'entrée 51 du conduit de dérivation 50 avant d'entrer dans le collecteur 30 du condenseur 14. La vapeur se condense dans ce dernier et le condensat entre dans le réservoir 33 en passant par les tubes 36, 37. Le condensât produit pendant l'état initial transitoire coule dans le réservoir 33 mais n'atteint pas le niveau de l'entrée 40. Comme l'entrée 38 du conduit 35 est située au fond du réservoir 33, le condensat s'écoule par ce conduit 35 jusqu'aux paliers 22, 23 de l'organe moteur primaire avant que l'entrée 53 du conduit 25 soit découverte. Ainsi, du fluide de travail liquide est fourni aux paliers avant que du fluide de

travail vaporisé soit fourni à l'organe moteur primaire.

Cette situation est illustrée par la figure 3 o des flèches en trait interrompu indiquent la circulation de la vapeur

cependant que des lignes en trait plein indiquent la circu-

lation du condensat. Quand le niveau du liquide dans la chaudière 11 atteint le niveau intermédiaire 56, le niveau du condensat dans le réservoir 33 se trouve encore quelque peu en dessous de l'entrée 40 du conduit 34, comme indiqué

schématiquement par un trait interrompu désigné par la ré-

férence 57. Autrement dit, aucun condensat ne circule dans il le conduit 34 au moment du début de la circulation de la

vapeur dans le conduit 25.

Quand le niveau à l'intérieur de la chaudière descend en dessous du niveau intermédiaire 56, l'entrée 53 se trouve alors au-dessus du niveau du liquide et il en résulte que du fluide vaporisé peut pénétrer dans le conduit et arriver jusqu'aux ailettes de la turbine, ce qui

provoque le début de la rotation du rotor-de celle-ci.

Cette situation est illustrée par la figure 4 qui montre du fluide vaporisé entrant dans le conduit 25 cependant que du fluide vaporisé continue à circuler par le conduit 50 jusqu'au condenseur 14. Le manchon 54 fermé à sa partie

inférieure fonctionne comme un séparateur gaz/liquide.

A mesure que de la chaleur supplémentaire est fournie à la chaudière, le niveau du liquide descend du niveau intermédiaire 56 jusqu'au niveau de marche normale 58. Le volume de la chaudière entre les niveaux 52 et 58 (qui est représenté par des hachures sur la fig. 3) est substantiellement égal au volume du réservoir 33 mesuré entre l'entrée 38 du conduit 35 et l'entrée 40 du conduit 34. En conséquence, le groupe moteur fonctionne alors à l'état que l'on appelle l'état final de transition de démarrage dans lequel du fluide de travail vaporisé est fourni par la chaudière à la fois à l'organe moteur primaire

et au condenseur.

Quand le niveau du liquide dans la chaudière atteint le niveau de marche normale 58, le niveau dans le réservoir 33 s'est élevé du niveau 57 au niveau 59 (voir la figure 4) qui est défini par le niveau de l'entrée 40 du conduit 34. Quand ceci se produit, du condensat commence à s'écouler à travers le conduit primaire 34 de retour du liquide, comme indiqué sur la figure 5, ce qui fait que la chambre 46 commence à se remplir de condensat. Aussitôt que le niveau du condensat dans cette chambre atteint l'entrée 51 du conduit de dérivation 50, le condensat ferme la communication entre le côté vapeur de la chaudière et le condenseur. En raison de la dimension relativement faible de la chambre fermée, le condensat remplit rapidement cette dernière jusqu'au niveau du conduit 47 et circule ensuite

comme indiqué par une flèche 60 pour revenir à la chaudière.

La chambre 46, en coopération avec le conduit de dérivation et le conduit primaire 34 de retour du liquide, constitue une vanne 60 qui ferme l'entrée du conduit de dérivation quand le niveau du liquide dans lachaudière atteint le niveau de marche normale. Comme la pression de la vapeur dans la chaudière excède grandement la pression dans le condenseur, le condensat liquide s'élève dans le conduit de dérivation 50 jusqu'à un niveau se situant juste en dessous

de l'enveloppe 13, comme on peut le voir sur la figure 5.

Le groupe moteur continue à fonctionner en marche normale permanente aussi longtemps que de la chaleur est fournie en quantité suffisante à la chaudière pour maintenir le liquide

contenu dans celle-ci au niveau de marche normale 58.

L'invention contrôle l'envoi du fluide de tra-

vail vaporisé d'une part à l'organe moteur primaire et d'autre part au condenseur en concordance avec le niveau du liquide dans la chaudière grâce au moyen de commande de communication qui comprend le circuit 32 du condensat, les niveaux relatifs d'élévation des entrées 51, 53 par rapport au niveau à froid du liquide dans la chaudière, et la vanne 60. Quand le liquide dans la chaudière se trouve entre le niveau à froid 52 et le niveau intermédiaire 56, le fluide vaporisé est envoyé seulement au condenseur. En conséquence, le fluide liquide est envoyé aux paliers avant que du fluide vaporisé soit fourni à l'organe moteur primaire. De cette façon les paliers sont alimentés en lubrifiant avant que la turbine tourne. Quand le niveau du liquide dans la chaudière se trouve entre le niveau prédéterminé 56 et le niveau de marche 58, du fluide vaporisé est fourni à la fois au condenseur et à l'organe moteur primaire, comme le montre la figure 4. Dans cette situation la turbine tourne et les

paliers sont alimentés en fluide de travail. Quand suffisam-

ment de chaleur a été fournie à la chaudière pour que le niveau du liquide s'y abaisse jusqu'au niveau de marche

normale, comme on le voit sur la figure 5, le fluide vapori-

sé est envoyé à l'organe moteur primaire seulement et il est isolé du condenseur. En conséquence, on peut dire que

l'invention fournit du fluide vaporisé au condenseur seule-

ment quand le groupe est à l'état de démarrage à froid et fournit du fluide vaporisé uniquement à l'organe moteur

primaire quand le groupe est en fonctionnement normal.

Quand le fonctionnement du groupe estyinterrompe, la vanne de contrôle 19 agit pour couper l'alimentation en, combustible du brûleur 17; il en résulte que la chaudière se refroidit et que le niveau du liquide dans celle-ci s'élève à mesure que le condensat s'y rassemble. En premier lieu, le niveau du condensat dans le réservoir 33 descend en dessous de l'entrée 40 du conduit 34 et il en résulte qu'aucun condensât supplémentaire ne peut être fourni à la chambre 46 qui se vide dans la chaudière par la tubulure de

drainage 48. La pression réduite à l'intérieur de la chau- dière permet au condensat contenu dans le conduit en déri-

vation 50 de se vider dans la chambre 46. L'étranglement 49de la ligne de drainage contrôle la vitesse à laquelle la chambre 46 se vide. Grâce à une conception appropriée, le liquide contenu dans le conduit de dérivation est drainé rapidement (par exemple en dix minutes) après l'arrêt du brûleur. Le liquide contenu dans le réservoir 33 reste substantiellement à un volume constant pendant cette durée parce que les paliers constituent sur le conduit 35 un étranglement qui empêche une vidange rapide de ce réservoir.' De cette façon, peu de temps après l'arrêt du brûleur et avant que le niveau du liquide dans la chaudière retourne au niveau intermédiaire 56, l'entrée 51 du conduit de àa ouveau dérivation 50 est mise en communication avec le côté vapeur de la chaudière. Le réservoir 33 se vide à travers les paliers de l'organe moteur primaire pendant une durée relativement longue (par exemple 4 jours). Pendant ce temps, un démarrage à chaud du groupe moteur peut être effectué

par unnouveau réchauffage de la chaudière. Un tel démar-

rage trouve l'entrée 53 du conduit d'alimentation et l'entrée 51 du conduit de dérivation ouverts sur le côté vapeur de la chaudière et les paliers - déjà alimentés en fluide liquide. La turbine est donc en état de rotation, et elle commence immédiatement à tourner, ce qui élimine toute procédure programmée de démarrage autre que le chauffage de la chaudière. Par conséquent, un démarrage à chaud peut avoir lieu à tout moment dans les deux jours qui suivent l'arrêt, avec l'assurance que les paliers seront lubrifiés quand la turbine commencera à tourner et que la production

d'énergie à pleine puissance sera atteinte rapidement.

Après deux jours environ à la suite d'un arrêt, le niveau du liquide dans la chaudière atteint le niveau intermédiaire et, par conséquent, ferme ou déconnecte le côté vapeur de la chaudière par rapport à l'organe moteur

primaire. Quand ceci a eu lieu, toute tentative de démar-

rage du groupe se traduit par l'envoi au condenseur du fluide de travail vaporisé et par le remplissage du

réservoir 33 avant que la turbine commence à tourner.

Les résultats et les avantages apportés par

l'invention apparaissent clairement de la description qui

précède d'un mode préféré de réalisation. Il est entendu toutefois que l'on peut apporter plusieurs changements et plusieurs modifications équivalentes sans que l'on sorte

pour autant du cadre et de l'esprit de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de démarrage automatique pour groupe moteur du type comprenant une chaudière contenant un fluide de travail liquide se trouvant à un niveau dit niveau à froid quand ce groupe n'est pas en fonctionnement et à un niveau dit niveau de marche inférieur au niveau à froid quand le groupe est en marche normale permanente, ce fluide de travail étant vaporisé par suite du chauffage de la chaudière, un organe moteur primaire étant raccordé à cette chaudière par un conduit d'alimentation pour produire de l'énergie sous l'effet d'un débit de fluide de travail

vaporisé arrivant par le conduit d'alimentation, un conden-

seur étant raccordé à l'organe moteur par unconduit d'échappement en vue de la condensation à l'état liquide du fluide de travail vaporisé par suite de la circulation de ce dernier dans le conduit d'échappement, un circuit d'évacuation du condensat étant raccordé au condenseur pour ramener une fraction du condensat à la chaudière à travers

les paliers de l'organe moteur primaire et le solde direc-

tement à la chaudière, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un moyen de commande de communication asservi au niveau du liquide dans la chaudière (11) pour établir une communication entre le condenseur (14) et le côté vapeur de la chaudière (11) et pour empocher la communication entre l'organe moteur primaire (12) et le côté vapeur de la chaudière (11) quand le niveau du liquide dans cette dernière excède un niveau prédéterminé (56), de sorte que le fluide de travail liquide est envoyé à travers les paliers (22, 23) avant que du fluide de travail vaporisé soit fourni à l'organe moteur

primaire (12).

2. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de commande de communication crée la communication entre le condenseur (14) et le côté vapeur de ladhaudière (11) et entre l'organe moteur primaire (12) et le côté vapeur de lachaudière (11) quand le niveau du liquide dans cette dernière se trouve entre le niveau prédéterminé (56> et le niveau de marche (58)

auquel le groupe moteur fonctionne de façon normale conti-

nue.

3. Dispositif automatique de démarrage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le moyen de commande de communication comprend un conduit de dérivation (50) raccordant la chaudière (11) au condenseur (14) , l'entrée (51) de ce conduit de dérivation (50) se trouvant au-dessus du niveau à froid (52) du liquide dans la chaudière (l>) et l'entrée (53) du conduit d'alimentation <25) se trouvant en dessous du niveau à froid (52) du liquide dans la chaudière (11).

4. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'un moyen (60) agissant comme une vanne est associé au conduit d'alimentation (25) pour empêcher une communication entre l'entrée (53) de ce conduit d'alimentation (25) et le côté vapeur de la chaudière (11) quand le niveau du liquide dans cette dernière excède un niveau intermédiaire prédéterminé (56) situé entre le niveau à froid (52) et le niveau de marche

normale (58).

5. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moyen (60) associé au conduit d'alimentation (25) établit une communication entre l'entrée (53) du conduit d'alimentation (25) et le côté vapeur de la chaudière (11) quand le niveau du liquide dans cette dernière est inférieur au niveau intermédiaire

prédéterminé (56).

6. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen (60) est associé au conduit de dérivation (50) pour établir une

connexion entre l'entrée (51) de ce conduit de dérivation-

(50) et le côté vapeur de la chaudière (11) quand le liquide dans celleci excède le niveau intermédiaire

prédéterminé (56).

7. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 6 caractérisé en ce que le moyen (60) ferme l'entrée (51) du conduit de dérivation (50) quand le niveau du liquide dans la chaudière (11) est inférieur au niveau

intermédiaire prédéterminé (56).

8. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 7 caractérisé en ce que lentree (51) du conduit de dérivation (50) est fermée par le condensat renvoyé directement à la chaudière (11) en provenance du

condenseur (14).

9. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 8 caractérisé en ce que le circuit (32) d'évacuation du condensat comprend un réservoir de stockage de liquide (33) disposé entre le condenseur (14) et l'organe moteur primaire (12) pour recevoir le condensat produit par le condenseur (14), un conduit primaire (34) de retour du liquide raccordant le réservoir de liquide (33) au moyen (60) agissant comme une vanne, un conduit secondaire (35) de retour de liquide raccordant le réservoir de liquide (33) aux paliers (22, 23) de l'organe moteur primaire (12) et une tubulure (41A) de retour des paliers raccordant la

sortie de ces derniers à la chaudière (11).

10. Dispositif de démarrage automatique selon la

revendication 9 caractérisé en ce que le moyen (60) comprend-

une chambre fermée (46) à l'intérieur de laquelle pénètre le conduit de dérivation (50) de façon telle que son ouverture 61) est proche du fond (45) de cettedhambre (46) et la sortie (44) du conduit primaire (34) de retour du liquide est raccordée au fond (45) de la chambre (46), cette dernière étant raccordée au côté vapeur de la chaudière (11) par un

conduit (47) à proximité de sa partie supérieure.

11. Dispositif de démarrage automatique selon la

revendication 10 caractérisé en ce qu'une tubulure de drai-

nage (48) raccorde le fond (45) de la chambre (46) avec le côté liquide de la chaudière (11), cette tubulure (48) ayant

un étranglement (49) qui limite le débit de sortie du conden-

sat hors de la chambre (46) quand le chauffage de la

chaudière (11) est arrêté.

12. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'entrée (40) du 18' conduit primaire (34) de retour du liquide est à un niveau plus élevé que l'entrée (38) du conduit secondaire (35) de

retour du liquide.

13. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 12 caractérisé en ce que le volume du réser- voir (33) de liquide entre les entrées (40, 38) du conduit primaire (34) et du conduit secondaire (35) de retour du

liquide est substantiellement égal au volume de la chau-

dière (11) entre le niveau froid (52) et le niveau

prédéterminé (56).

14. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moyen (60) associé au conduit d'alimentation (25) comprend un manchon (54) fermé à sa partie inférieure dans lequel s'étend la partie extrême o se trouve l'entrée du conduit d'alimentation (25) tandis qu'un tube (55) raccorde l'intérieur du manchon (54) au côté liquide de la chaudière (11), la partie supérieure du manchon (54) étant ouverte sur le côté vapeur de la

chaudière (11).

2D

15. Dispositif de démarrage automatique selon la revendication 3 caractérisé en ce que le condenseur (14) comprend une paire de collecteurs (29, 30) réunis par une pluralité de tubes inclinés (31) d'échange de chaleur disposés de façon que l'un des collecteurs (30) est plus élevé que l'autre collecteur (29), la sortie (52) du conduit de dérivation (50) étant raccordée au collecteur le plus élevé (30) des deux collecteurs (29, 30) et la sortie du conduit de sortie (36) étant raccordée au

collecteur moins élevé (29) des deux collecteurs (29, 30).