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Dispositif régulateur à variation de statisme.
On sait qu'il est souvent désirable (notamment dans le cas de moteurs marchant en parallèle et spécialement dans le cas de moteurs utilisés pour la commande de génératrices dans les centrales de production d'énergie électrique qui font partie de groupes ou de groupements Interconnectés) de pouvoir, non seulement ajuster par construction ou au .repos, mais encore faire varier pendant la Marché, le statisme des régulateurs dont sont munis lesdits moteurs, c'est=à-dire, d'une façon générale, de pouvoir modifier la loi qui relie entra elles les variations de la vitesse du moteur considéré, et les modifications correspondantes de son alimentation et par conséquent de sa puissanoe.
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La présente invention a pour objet un dispositif régulateur à variation de statisme permettant d'obtenir de façon extrêmement simple ce résultat, et constitué par un relais régulateur à fluide, de type connu, - comportant un servo-moteur soumis à l'action d'un distributeur dont le fonctionnement dépend à la fois de la pression variable imposée au fluide utilisé et de la réaction d'équilibration d'un ressort asservi par ailleurs au servo-moteur-, auquel est adjoint un mécanisme supplémentaire de changement du rapport des bras de levier d'asservissement, tel qu'on puisse commodément et pendant la marche,grâce à une modification convenable dudit rapport, faire varier de façon progressive et continue la loi d'asservissement en question.
On sait,on effet, que dans les relais régulateurs servo-moteurs à réaction en question, pour un état déterminé des liaisons établies entre le piston du servo-moteur et l'extrémité asservie du ressort de rappel du distributeur, les différentes positions dudit piston et de l'organe (soupape par exemple), qutil commande, correspondent, pour un ressort donné, à des pressions bien déterminées du fluide qui règle le fonctionnement du distributeur.
En particulier, les positions extrêmes desdits organes correspondent, pour chaque état des liaisons, à des pressions limites, maximum et minimum, P1 et P2.
On peut donc modifier le statisme du dispositif, - c'est-à-dire la relation qui existe entre, d'une part,la course totale du piston du servo-moteur (et de l'organe qu'il commande) et, d'autre part, la variation correspondante de la vitesse du moteur à contrôler-, en ohangeant le rapport des bras des leviers interposés entre le piston du servo-moteur et l'extrémité asservie du ressort du dis- tributeur .
Sur le dessin annexé on a représenté et ci-après on a décrit différents modes de mise en oeuvre pratiques
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de l'invention, mais il va bien entendu de soi que lesêits
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modes de mise en oeuvres pourraient être modifiés dans leurs détails d'exécution et pourraient être complétés par tout dispositif accessoire utile sans pour cela que lton sorte du domaine de l'invention.
Sur ledit dessin, la fig. 1 représente une coupe, suivant son plan de symétrie, dtun premier mode de réalisation, celui-ci étant applicable au cas où une augmentation de la pression du fluide utilisé doit entraîner une ouverture supplémentaire des soupapes à régler. Sur cette figure, les organes sont représentés en traits pleins pour l'une des positions extrêmes du piston du servo moteur et en traits mixtes pour l'autre position extrême dudit piston.
La fig. 2 représente une coupe de détail suivant II-II de la fig. l, ladite coupe montrant le mode de constitution du mécanisme de commando du changement de rapport de bras de levier utilisé.
La fig. 3 est identique à la figure 1 sauf que l'on a fait subir un certain changement au rapport du bras de levier de la commande d'asservissement et que,de ce fait, les tensions du ressort du distributeur qui correspondent aux positions extrêmes du piston du servo-moteur se trouvent modifiées.
Les fig. 4 et 5 représentent respectivement, la première en élévation, la seconde en coupe suivant V-V de la fig. 4, des vues de détail d'une variante de réalisation du mécanisme de commande de changement de rapport de bras de levier.
Les fig. 6,7 et 8 représentent, la première en élévation avec arrachement partiel, la seconde en coupe horizontale suivant VII-VII de la fig. 6, et la troisième en coupe verticale transversale suivant VIII-VIII de la fige 6, les éléments essentiels d'une seconde variante de réalisation du mécanisme de commande de changement de rapport de bras de levier.
Les tige 9, 10' et 11 représentent schématique-
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ment trois variantes de réalisation, applicables'au cas où une augmentation de la pression du fluide utilisé doit en- traîner une diminution de l'ouverture de la soupape à ré- gler
Comme on le voit sur le dessin, le mécanisme représenté sur les fig.
1, 2 et 3 est constitué par un relais régulateur 1 dont le servo-moteur 2, actionné par un fluide sous pression quelconque arrivant par une canali- sation 3 et s'échappant par une canalisation 4, a son fonctionnement réglé par l'intermédiaire d'un distributeur 5 soumis, de son coté, à l'action d'un fluide régulateur sous pression provenant par exemple d'une pompe centrifuge actionnée par le moteur à régler et arrivant par une tubu- lure 6, branchée sur une tubulure d'écoulement 7 dudit fluide.
La tige 8 du piston 9 du servo-moteur est reliée, de toute façon convenable, par exemple par l'intermédiaire d'une biellette 10 et d'un levier 11 articulé sur un point fixe 12, à l'organe qu'elle doit commander, par exemple la soupape 13.
S'il y a lieu, le levier 11 peut en outre être soumis à l'action dtun ressort de rappel 14.
Le distributeur 5 comporte d'une part, un ti- roir de distribution 15, d'autre part, un piston d'étan- ohéité 16, placé à l'extrémité de la tige d'asservissement 18, ces deux organes étant reliés l'un à l'autre par un ressort de traction 17, et la tige 18 étant reliée au levier 11 par un mécanisme d'asservissement qui comporte: un levier de transmission 19 monté et articulé de façon réglable en 20 sur une biellette d'appui double 21, arti- culée elle-même sur un point fixe 22, et une biellette de @ liaison 23 articulée en 24 sur le levier 11.
Ainsi que l'on s'enrend aisément compte en com- parant les fig. 1 et 3, les positions du piston 16, qui correspondent respectivement aux positions extrêmes du @
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piston 9 et de la soupape 13, sont nettement différen- tes, suivant la position occupée par l'articulation 20, du levier de transmission 190
Comme d'autre part, dans l'état d'équilibre, cha- oune desdites positions correspond à une pression bien dé- terminée du fluide régulateur dont l'influence se fait son- tir par l'intermédiaire de la tubulure 6, on se rend comp- ' te qu'à chaque position de l'articulation 20 correspondra toujours, pour un même déplacement total du piston 9, une différence de pression du fluide régulateur particulière, et par conséquent une variation,
également particulière, de la vitesse du moteur à contrôler,
Pour pouvoir commodément réaliser,, même en marche, les déplacements voulus de l'articulation 20, on a, confor- mément à ce qui est plus particulièrement visible sur la fig. 2, prévu entre les deux flasques du levier 19, un coulisseau 25 qui peut se déplacer dans des ouvertures allongées 26 ménagées dans lesdits flasques.
Le ooulisseau 25 porte de part et d'autre des tourillons 27 qui servent daxe d'articulation aux deux branches de la biellette double 21.
Enfin ledit coulisseau comporte un taraudage cen- tral 28, destiné à recevoir 1?extrémité filetée d'une tige 29 dont ltautre extrémité, - après avoir traversé le tou- rillon 30 sur lequel est articulée l'extrémité de la tige
18 du piston 16 -, reçoit un volant décommande 31.
Ladite tige 29 porte d'autre part, une collerette d'arrêt 32, de sorte qu'elle peut bien tourner autour de son axe, mais qu'il lui est impossible de se déplacer longi- tudinalement; il s'ensuit que lorsqu'au moyen du volant 31 on lui imprime, dans un sens ou dans l'autre, un mouve - ment de rotation de plus ou moins grande amplitude, on pro- voque un déplacement correspondant plus ou moins important du coulisseau 25' et par conséquent de l'articulation 20.
Dans la variante de réalisation représentée sur
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les fig, 4 et 5, le levier de transmission qui relie la biellette de liaison 23 à la tige dtasservissement 18 du piston 16 est,, comme le levier 19, constitué par deux flasques 33-34 reliés entre eux par des entretoises 35 et 36, la partie centrale de l'entretoise 36 constituant un écrou dans lequel se visse l'extrémité filetée 38 de l'un des éléments d'un joint à la cardan 39, dont l'autre élément 40 comporte également une tige filetée 41 qui se visse dans un écrou fixe 42 et porte à son extrémité externe un volant de commande 43.
Etant donné que le pas des filets des vis 38 et 41 est le même, la rotation que lton impose simultanément à ces deux vis lorsqu'on agit sur le volant 43 a simple ment pour effet de déplacer le joint cardan 39 sans entraîner aucun déplacement des autres organes.
Elle a donc uniquement pour conséquence de modifier le rapport des longueurs 1 et m qui mesurent respectivement les deux bras de levier dont est fonction le statisme du régulateur.
Le joint à la cardan ainsi introduit a pour but de permettre la commande du réglage pendant la marche,quel- le que soit ltinclinaison du levier 33-34 et la libre oscillation de ce dernier.
Dans la variante de réalisation représentée sur les fige 6, 7 et 8, lensemble du mécanisme de commande est analogue à celui qui vient d'être décrits mais il est complété par 1 adjonction d'un dispositif supplémentaire qui a pour but d'éviter Inapplication au joint de cardan des efforts transmis par le levier 33-34,
A cet effet, le support taraudé fixe 42 comporte une coulisse en forme d'U 44, dont les surfaces de glissement 45 sont parallèles à !taxe de la vis 41.
Dans cette coulisse peut se déplacer ane crosse 46 qui est guidée par des épaulements latéraux 47 et 48 et dont la position longitudinale est rendue solidaire de
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celle du joint de cardan 39, grâce à une butée 49 dont est muni l'élément 40 du joint de oardan et à un collet d'arrêt 50 prévu sur la tige filetée 41.
Au droit du contre du joint à la cardan 39, la crosse 46 porte des tourillons 51 et 52 qu constituent l'axe d'articulation du levier de transmission 33-34.
Ces tourillons sont eux-mêmes encastrés dans deux plaquettes 53 et 54, qui peuvent elles-mêmes ooulisser lé, long des flasques 33 et 34 grâce à l'aménagement de chemins de guidage en queue d'aronde, par exemple 55, 56, taillés dans lesdits flasques.
Lorsqu'il s'agit d'obtenir qu'une augmentation de la -pression du fluide de commande provoque une diminution de l'ouverture de la soupape à régler, on peut, à volonté, utiliser l'une ou l'autre des trois variantes de réalisation, respectivement représentées de façon schématique sur les fig, 9, 10 et 11, ou tout autre moyen équiva- lent.
Dans la variante de réalisation représentée sur la fige 9, on a reporté l'axe d'articulation 12 du levier 11 à droite de la soupape 13 et au-delà du point de fixation du ressort 14.
Dans la variante de réalisation représentée sur la fig, 10, on a permuté entre eux les deux points de départ respectivement 60 et 61 des deux oanaux 62 et 63, par l'intermédiaire desquels se trouve réglé le fonctionne'. ment du servo-moteur 2, et on a reporté à gauche de la tige 18, le point d'articulation 20 du levier 19.
Enfin, dans la variante de réalisation représentée sur la fig. 11, on a envisagé le cas où la pression du fluide arrivant par les canalisations 6 et 7 se ferait sen-' tir sous le tiroir 15 du distributeur, le ressort de ' traction 17 étant alors remplacé par un ressort de oom- pression,
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Variable droop regulator device.
We know that it is often desirable (in particular in the case of motors running in parallel and especially in the case of motors used for the control of generators in the power stations of production of electrical energy which are part of interconnected groups or groups) to be able, not only to adjust by construction or at rest, but also to vary during the Market, the droop of the regulators with which said motors are fitted, that is to say, in general, to be able to modify the law which links between them the variations of the speed of the considered motor, and the corresponding modifications of its power supply and consequently of its power.
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The present invention relates to a regulator device with variation of droop making it possible to obtain this result in an extremely simple way, and consisting of a fluid regulator relay, of known type, comprising a servomotor subjected to the action of a distributor whose operation depends both on the variable pressure imposed on the fluid used and on the balancing reaction of a spring slaved otherwise to the servomotor, to which is added an additional mechanism for changing the ratio of the control arms servo lever, such that one can conveniently and during operation, by means of a suitable modification of said ratio, gradually and continuously vary the servo law in question.
It is known, indeed, that in the servo-motor reaction control relays in question, for a determined state of the connections established between the piston of the servo-motor and the servo-controlled end of the return spring of the distributor, the different positions of said piston and the member (valve for example), which it controls, correspond, for a given spring, to well-defined pressures of the fluid which regulates the operation of the distributor.
In particular, the extreme positions of said members correspond, for each state of the connections, to limiting, maximum and minimum pressures, P1 and P2.
It is therefore possible to modify the droop of the device, - that is to say the relation which exists between, on the one hand, the total stroke of the piston of the servo-motor (and of the member that it controls) and, on the other hand, the corresponding variation in the speed of the motor to be controlled, by changing the ratio of the arms of the levers interposed between the piston of the servomotor and the servo-controlled end of the spring of the distributor.
The appended drawing shows and below describes various practical embodiments
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invention, but it goes without saying that the
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Modes of implementation could be modified in their details of execution and could be supplemented by any useful accessory device without thereby lton departing from the scope of the invention.
In said drawing, FIG. 1 shows a section, along its plane of symmetry, of a first embodiment, the latter being applicable in the case where an increase in the pressure of the fluid used must cause an additional opening of the valves to be adjusted. In this figure, the components are shown in solid lines for one of the extreme positions of the piston of the servo motor and in phantom lines for the other extreme position of said piston.
Fig. 2 shows a detail section along II-II of FIG. 1, said section showing the mode of constitution of the commando mechanism for the change of lever arm ratio used.
Fig. 3 is identical to FIG. 1 except that a certain change has been made to the ratio of the lever arm of the servo control and that, therefore, the tensions of the distributor spring which correspond to the extreme positions of the piston of the servomotor are modified.
Figs. 4 and 5 represent respectively, the first in elevation, the second in section along V-V of FIG. 4, detail views of an alternative embodiment of the lever arm ratio change control mechanism.
Figs. 6, 7 and 8 represent, the first in elevation with partial cutaway, the second in horizontal section along VII-VII of FIG. 6, and the third in transverse vertical section along VIII-VIII of fig 6, the essential elements of a second variant embodiment of the lever arm ratio change control mechanism.
The rods 9, 10 'and 11 represent schematically-
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three variant embodiments, applicable in the event that an increase in the pressure of the fluid used should lead to a reduction in the opening of the valve to be regulated.
As seen in the drawing, the mechanism shown in Figs.
1, 2 and 3 is made up of a regulator relay 1, the servomotor 2 of which, actuated by any pressurized fluid arriving through a pipe 3 and escaping through a pipe 4, has its operation regulated via of a distributor 5 subjected, for its part, to the action of a pressurized regulating fluid coming for example from a centrifugal pump actuated by the motor to be regulated and arriving by a pipe 6, connected to a pipe of flow 7 of said fluid.
The rod 8 of the piston 9 of the servomotor is connected, in any suitable way, for example by means of a rod 10 and a lever 11 articulated on a fixed point 12, to the member that it must order, for example valve 13.
If necessary, the lever 11 can also be subjected to the action of a return spring 14.
The distributor 5 comprises on the one hand, a distribution spout 15, on the other hand, a sealing piston 16, placed at the end of the servo rod 18, these two members being connected. 'to each other by a tension spring 17, and the rod 18 being connected to the lever 11 by a servo-control mechanism which comprises: a transmission lever 19 mounted and articulated in an adjustable manner at 20 on a support rod double 21, itself articulated on a fixed point 22, and a connecting rod 23 articulated at 24 on the lever 11.
As can easily be seen by comparing FIGS. 1 and 3, the positions of the piston 16, which correspond respectively to the extreme positions of the @
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piston 9 and valve 13, are markedly different, depending on the position occupied by the articulation 20, of the transmission lever 190
Since, on the other hand, in the state of equilibrium, a chain of said positions corresponds to a well-defined pressure of the regulating fluid, the influence of which is sounded through the intermediary of the pipe 6, we are takes into account that each position of the articulation 20 will always correspond, for the same total displacement of the piston 9, a pressure difference of the particular regulating fluid, and consequently a variation,
also particular, the speed of the engine to be controlled,
In order to be able to carry out the desired movements of the articulation 20 conveniently, even in motion, we have, in accordance with what is more particularly visible in FIG. 2, provided between the two flanges of lever 19, a slide 25 which can move in elongated openings 26 formed in said flanges.
The ooulisseau 25 carries on either side of the journals 27 which serve as an articulation axis for the two branches of the double rod 21.
Finally, said slide comprises a central thread 28, intended to receive the threaded end of a rod 29, the other end of which, after having passed through the journal 30 on which the end of the rod is articulated.
18 of piston 16 - receives a flywheel 31.
Said rod 29 carries on the other hand, a stop collar 32, so that it can turn well about its axis, but that it is impossible for it to move longitudinally; it follows that when, by means of the flywheel 31, it is imparted, in one direction or the other, a rotational movement of greater or lesser amplitude, a corresponding displacement of greater or lesser magnitude is produced. slider 25 'and consequently of the joint 20.
In the variant embodiment shown in
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FIGS, 4 and 5, the transmission lever which connects the connecting rod 23 to the servo rod 18 of the piston 16 is, like the lever 19, consisting of two flanges 33-34 interconnected by spacers 35 and 36 , the central part of the spacer 36 constituting a nut into which is screwed the threaded end 38 of one of the elements of a cardan joint 39, the other element 40 of which also comprises a threaded rod 41 which is screws into a fixed nut 42 and carries a control wheel 43 at its outer end.
Given that the pitch of the threads of screws 38 and 41 is the same, the rotation which it imposes simultaneously on these two screws when acting on the flywheel 43 has the simple effect of moving the cardan joint 39 without causing any displacement of the other organs.
It therefore only has the effect of modifying the ratio of the lengths 1 and m which respectively measure the two lever arms on which the droop of the regulator depends.
The purpose of the cardan joint thus introduced is to allow control of the adjustment during operation, regardless of the inclination of lever 33-34 and the free oscillation of the latter.
In the variant embodiment shown in figs 6, 7 and 8, the whole of the control mechanism is similar to that which has just been described but it is completed by the addition of an additional device which aims to avoid non-application. to the universal joint of the forces transmitted by the lever 33-34,
For this purpose, the fixed threaded support 42 comprises a U-shaped slide 44, the sliding surfaces 45 of which are parallel to the rate of the screw 41.
In this slide can move ane butt 46 which is guided by lateral shoulders 47 and 48 and whose longitudinal position is made integral with
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that of the cardan joint 39, thanks to a stop 49 with which the element 40 of the oardan joint is provided and to a stop collar 50 provided on the threaded rod 41.
To the right of against the cardan joint 39, the butt 46 carries journals 51 and 52 which constitute the hinge axis of the transmission lever 33-34.
These journals are themselves embedded in two plates 53 and 54, which can themselves slide along the flanges 33 and 34 thanks to the arrangement of dovetail guide paths, for example 55, 56, cut. in said flanges.
When it comes to obtaining that an increase in the -pressure of the control fluid causes a decrease in the opening of the valve to be regulated, one can, at will, use one or the other of the three variant embodiments, respectively represented schematically in FIGS, 9, 10 and 11, or any other equivalent means.
In the variant embodiment shown in fig 9, the articulation axis 12 of lever 11 has been transferred to the right of valve 13 and beyond the point of attachment of spring 14.
In the variant embodiment shown in FIG. 10, the two starting points 60 and 61 respectively of the two oanaux 62 and 63, by means of which the function is regulated, have been interchanged. ment of the servomotor 2, and the articulation point 20 of the lever 19 has been transferred to the left of the rod 18.
Finally, in the variant embodiment shown in FIG. 11, the case has been considered where the pressure of the fluid arriving via the pipes 6 and 7 would be felt under the spool 15 of the distributor, the tension spring 17 then being replaced by a pressure spring,