BE480359A - - Google Patents

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BE480359A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/12Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Dispositif   de transmission du couple dama les groupes moteurs, consistant en une turbine à   gaz   et une turbine à vapeur. 



  ,, ¯ remploi de groupes moteurs formés   d'une   turbine à gaz et   d'une   turbine à vapeur, cette dernière du type dont le gé-   nérateur   de vapeur est chauffé par l'échappement de la turbine à gaz, les deux   éléments   agissant sur une charge   commune',   c'est-à-dire un arbre récepteur commun, pose notamment en ce qui concerne la variabilité du nombre   de tours,   du sens. de rotation et ducouple du récepteur, parexemple dans lesvéhicules et   les navires,  une série de   problèmes  particuliers   auxquels   la présente invention vise à donner une solution d'ensemble. 



     Coma   les turbines à gaz et à vapeur du groupe sont normalement des   machines   à grande vitesse de rotation, tandis que le récepteur commun (par exemple l'arbre à cardan du véhicule) 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 tourne le pus souvent à une vitesse relativement réduite, il est indiqué que les éléments de liaison séparables (embrayage) prévus entre le groupe et le récepteur soient disposés dans la partie à grande vitesse du groupe.

   Pour passer de la marche à vide à la marche en charge il est le plus souvent nécessaire d'obtenir, d'une part, à l'arbre récepteur, un couple   élevé   et un faible régime (démarrage du véhicule), et d'autre part,   ame-   ner le plus rapidement possible les turbine-s du régime à vide au régime sous charge, qui les rendra aptes à fournir la   puissan-   ce requise. Selon l'invention c'est la turbine à vapeur qui, dans ce cas, doit être la première à débiter de la puissance,, cependant que la turbine à   gaz   doit servir uniquement à la commande du ou des compresseurs y adjoints. 



   Il en résulte, d'une part, une accélération rapide de la turbine à gaz depuis la marche à vide ou au ralenti; d'autre part, le générateur de vapeur reçoit immédiatement une quantité accrue de gaz brûlé- de la turbine, ce qui permet une forte alimentation de la turbine à vapeur, ce qui est nécessaire pourlui permettre de fournir le couple , éveé. 



   En fonctionnement normal, les turbines à gaz et à vapeur doivent fournir en commun la puissance requise à l'arbre récepteur, en tenant compte, autant que possible en ce qui concerne la part de chaque machine dans cette puissance et les régimes de ces   machines,   des conditions optimum pour le rendement du groupe. Lorsqu'il est nécessaire de fournir rapidement une puissance accrue (pour un démarrage accéléré ou pour vaincre rapidement une résistance à l'avancement accrue, par exemple en montée), le compresseur de la turbine à gaz demande souvent plus de puissance que la turbine ne peut fournir momentanément,   c'est     à-dire   que l'effet utile de la turbine à gaz devient   passagère-   mentn négatif; celle-ci doit donc être entraînée.

   Lorsque le couple d'entraînement à fournir augmente fortement, on doit 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 obtenir non seulement une élévation de la puissance, mais aussi un baisse du nombre de tours du récepteur sans une baisse de régime de la turbine, car cette dernière baisse déterminerait fatalement une chute de la puissance;

   en   outre',   et lorsque la puissance augmente passagèrement et par à-coups il est utile, tout en maintenant le nombre de tours du récepteur requis dans chaque cas, de pouvoir modifier   progressiven ent   les régimes des turbines à gaz et à vapeur l'un par rapport à l'autre, afin d'é-   viter   dea perturbations du fait que la puissance et l'alimentation de la turbine à vapeur dépendent de celles de la turbine à gaz, c'est-à-dire  ¯afin±   de maintenir un bon rendement global. 



     La. propulsion   de véhicules, pais particuliérement celle de navires, à l'aide de turbines, présentait à ce jour le grave inconvénient de nécessiter souvent des turbines auxiliaires spéciales pour la marche arrière. La présente invention supprime également cet inconvénient, en permettant un renversement du sens de rotation et du couple à l'arbre récepteur, sans modifier le sens de la turbine. Lors du changement du sens de rotation, c'est la turbine à vapeur qui doit d'abord, pouvoir fournir seule de la puissanceetdu couple, afin de permettre, comme exposé plus haut, une accélération rapide de la turbine   à   gaz   et,   simultanément, une meilleure alimentation du générateur de   va-   peur et donc de la turbine à   gaz.   



   Tous les problèmes exposés plus haut sont   résolus   selon l'invention par le fait que la turbine à gaz du groupe, avec son ou ses compresseurs, d'une part, et la turbine à vapeur d'autre part, agissent chacune sur un arbre moteur distinct, ces deux   arbres, ainsi   que l'arbre récepteur, étant reliés entre eux, ainsi qu'avec l'arbre récepteur par une transmission à rapports variables, notamment un engrenage planétaire, de telle manière que les liaisons entre les deux arbres moteurs et   l'arbre   récepteur peuvent être rompues, indépendammment l'une de l'autre; 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 que la répartition du couple sur les doux arbres moteurs est variable d'une   manière   progressive;

   que le couple à   :l'arbre   moteur de la turbine à   gaz;   est réversible; que le sens de rotation et le couple de l'arbre récepteur sont réversibles;   et.,   que   l'arbre   récepteur peut tourner avec au moins deux rapports de démultiplication par rapport aux régimes nombres de tours des éléments moteurs, une au moins de ces démultiplications   permettant.   un réglage progressif de la vitesse du récepteur par la modification d'un seul des régimes moteurs) ainsi qu'une modification progressive du rapport des. deux régimes   moteurs-;   même sans modification du régime   récepteur-.   



   Le dessin montre schématiquement un exemple de réalisation d'une transmission selon l'invention ceci sous la   forme:   d'un engrenage planétaire (à pignons droits), en élévation, partiellement en coupe,,
Dans cet exemple, les deux arbres moteurs coaxiaux sont disposés du même côté de la transmission,   1''arbre   1 de la turbine à gaz passant à   l'intérieur   de l'arbre creux 2 de la turbine à vapeur. L'extrémité de l'arbre 2 porte un pignon 3 en prise avec un jeu de planétaires 4, tandis que l'arbre 2 est couplé à un jeu de planétaires 11 à   1'aide   de sa denture d'oxtrémité 10.

   Les cages des deux systèmes planétaires tournent en général indépendamment   l'une   de l'autre autor de   l'axe   de   la.   transmission, mais peuvent au besoin, être rendues solidaires par l'accouplement 13. Le système planétaire 11 peut en outre être   relié-   par l'embrayage 14 à un élément 15 de la   transmission.,   de sorte que, après l'enclenchement de cet embrayage,) les   pignons   11 ne tournent plus en tant que   planétaires   mais peuvent tourner autour de leurs propres axes désormais immobilisés dans   l'espace,   D'autre part, cette dernière rotation peut: être:

   empêchée par un frein 17 à actionnement   sélectif.   Les   planétaires   4 et 11 sont en prise respectivement avec les dentures 5 et 12   d'un   tambour 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 récepteur commun 6. Ce tambour agit, par la denture externe 7, sur le pignon 8 de l'arbre récepteur 9. 



   La   transmission   ci-dessus permet les changements de rapports ci-après, les pignons restant en prise, ce qui permet   Inapplication   aux puissances les plus élevées. 



   Lorsque les embrayages 13 et 14 et les freins 17 des planétaires sont hors prise, les deux systèmes planétaires peuvent rouler librement et indépendamment l'un de l'autre sur le tambour récepteur 6 sans lui transmettre un couple. Dans ce cas, les deux turbines, à gaz et à vapeur, tournent à vide, leurs régimes nombres de tours étant indépendant l'un de   l'autre;   ces turbines   ne   sont donc pas reliées au récepteur. 



   Lorsqu'on engage l'embrayage 14, l'embrayage 13 et les freins 17 restant dégages, le tambour récepteur se trouvera entraîné par le seul arbre 2 de la turbine à vapeur par l'intermédiaire des pignons 11 désormais immobilisés dans   l'espace:,     d'est   à-dire   agissant   uniquement comme pignons intermédiaires,   tandis:   que le système planétaire 4, à rotation indépendante, tourne librement sur la denture 5 du tambour récepteur 6, sans transmettre de couple, La turbine à gaz ne fournit alors aucun effet utile, et sert plutôt uniquement, comme indiqué ci-dessus: à entraîner ses compresseurs en vue d'une accélération rapide. 



   Lorsque les deux embrayages: 13 et 14 sont engagés,- les freins 17 devant dans ce cas rester dégagés,- il en résulte que l'arbre 1 et   l'arbre 2   sont   accouples:,   avec rapport de transmission rigide au tambour récepteur 6 et donc indirectement à l'arbre récepteur 9, par l'intermédiaire des pignons e ou 11 dont les axes de rdation   sont immobilisés  dans l'espace, et qui ne servent que comme pignons intermédiaires, c'est-à-dire que les turbines, à vapeur et à gaz, fournissent un effet utile. 



    Dans ce cas, le   rapport   des régimes-   des deux turbines est, il est vrai, déterminé par le rapport des denture,% de la transmis- sion, 

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 toutefois les couples fournis par les deux arbres 1 et 2 ne sont pas rendus   interdépendants     par,la   transmission, qui les additionne eu égard au récepteur.

   Dans ce cas il est donc également possible de renverser le couple à Marbre 1 de la   tàrbine   à gaz 1, c'est-à-dire de diviser en deux parties la puissance fournie au tambour récepteur 6 par   l'arbre   2   de la,   turbine à vapeur-, une partie étant dirigée vers l'arbre récepteur 9, et l'autre vers   l'arbre   1, cette drnière   partie'   servant à une   copmande     supplé-     mentaire   momentanée du compresseur de la turbine à gaz, afin d'élever rapidement la puissance de cette dernière. 



   Lorsqu'on doit obtenir au récepteur un couple plus élevé, avec régime réduit en conséquence, on laissera dégagés les embrayages 14 et les freins   17,   et   l'on   engagera, l'embrayage 13. 



  Les cages des deux systèmes planétaires seront donc   réunies   à rotation solidaires} tout en   pouvant'tourner   librement ensemble. 



  La transmission forme alors un véritable système planétaire', qui transmet au tambour   récepteur ?)   en les additionnant, tant les couples que les régimes des arbres 1 et 2, le régime de de   taro.   bour étant plus bas qu'avec les rapports de vitesse décrits plus haut, avec maintien du même sens de rotation. Dans ce cas également, le couple à l'arbre 1 de la turbine à gaz: peut chager de sens, cet arbre peut   Cône recevoir   du la puissance.

   Ceci est particulièrement avantageux dans le cas   considère,   vu que le rapport de vitesses envisagé en dernier lieu. entre en ligne de compte lorsque le couple de la charge, par exemple la   résistance   à   l'avancement.     augmente,   le tambour récepteur pouvant alors tourner de plus en plus lentement;, jusque   l'arrêt,   sans entraver de ce fait la cession   passagère   de la puissance de la turbine à vapeur à la turbine à gaz, laquelle cession est   particulièrement   nécessaire ici pour augmenter rapidement l'alimentation de la turbine à   gaz:

  ,     c'eat-à-dire   sans limiter les régimes des turbines Etant donné que, dans le rapport d'engremages considéré,la trans- 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 missions agissant   an tant   que système   planétaires,     additionne   non seulement les couples mais aussi les régimes des arbres 1 et 2, le rapport de ces régimes peut être modifié progressivement avee ou sans modification du régime du récepteur. Ceci est particulièrement avantageux dans le cas, fréquent avec de telles ins-   tallations   d'une puissance des deux turbines supérieure à la normale, afin de réaliser de bonnes conditions d'exploitation et de rendement favorable. 



   Pour renverser le sens de   rotation   du tambour récepteur- 6 et donc de l'arbre récepteur 9, on engagera les embrayagea   13   et les freins 17 et l'on laissera 1-'embrayage 14 dégagé. Le   sys-   tème planétaire 11 se trouve   désormais   verouillé en lui-même et agit comme accouplement rigide entre   l'arbre   2 et le tambour 6, qui tournent alors dans un sens opposé au précédent.

   Comme la cage du second, système planétaire est réunie par l'embrayage 13 à celle du premier système, et que les pignons 4 doivent donc aussi tourner autour de   l'axe   de la transmission avec le nombre de tours de l'arbre 2 et du tambour 6, ces pignons ne peuvent donc pas rouler sur la denture 5 du tambour, de sorte que le rapport de transmission entre   l'arbre   1 de la turbine à gaz et le tambour 6 est de 1 : 1.

   Comme il ressort   d'un   examen de la   répar-   tition des efforts et du couple de la transmission dans   cettepo-     sition   des organes, les dentures des planétaires 11 et la denture   la du   tambour sont soumises à de   fortes: contraintes.   Pour éviter ceci, on peut prévoir des freins spéciaux 16 également pour le pignon 4, et dont l'engagement empêche la rotation de ces pignons sur leut   axe-.

   Dans   ce cas, on peut aussi, obtenir la marche arrière en question de la transmission par actionnement simultané desfreins 16 et 17,l'embrayage 14restant dégagé, de sorte que chacun desdeux systèmes planétaires, verrumillé sépa-   rément   en lui-même, forme unaccouplement rigide entre les arbres 1 et 2 respectivement et le tambour 6. Comme l'embrayage 13 ne 

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 doit pas transmettre de couple dans ce cas, il importe peu   qu'il   soit dégage ou   engagé..   Dans la mardie arrière également;., on peut obtenir que-la turbine à vapeur seule- fournisse; un effet utile-,, afin d'utiliser- le couple de la turbine à gaz pour la commende du compresseur.

   Dans ce cas, on doit engager les freins 17 soulement et maintenir dégagea let embrayages 13 et 14, ainsi que les freins éventuels 16. L'arbre 2 de la turbine à vapeur n'est accouplé alors   que*au   tambour 6, tandis que les planétaires 4 tournent librement sur la denture 5 du tambour 6 sans transmission de couple, de sorte que l'arbre 1 de la turbine à gaz est débrayé. 



   La transmission par engrenage entre le tambour 6 et l'arbre 9   n'est   pas nécessaire en principe; elle est cependant utile le plus souvent, pour ne pas devoir disposer l'arbre récepteur dans l'axe de la transmission et, de plus, et à titre auxiliaire, pour permettre d'obtenir le régime requis du récepteur par un calcul convenable du rapport de démultiplication. 



   Les cercles primitifs des deux systèmes planétaires de la transmission peuvent être en partie (voir dessin) ou entièrement différente ou peuvent varier dans de larges limites suivant les exigences de l'application;   visée, de   façon à obtenir les rapports de transmission appropriés pour toutes les manoeuvres de changement de vitesse. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. Les embrayages 13 et 14 et les freins 16 et 17 sont utilement d'un type positif, notamment des embrayages à friction ou hydrauliques, de façon à permettre un passage sans à coups d'un rapport à un autre, c'est-à-dire de permettre l'obtention, entre les différents rapports de vitesses, d'états inter- EMI8.1 m6diaîres toujours susceptibles d'une transition de l'un à l'au- tre. EMI8.2 R E V il ND ICA T :
    r 0 I\T S EMI8.3 1.- Dispositif pour la transmission du couple dans les groupes <Desc/Clms Page number 9> moteurs, consistant en une turbine à gaz et une turbine à vapeur qui agissent sur un arbre commun, caractérisé en ce que la turbine à gaz du groupe, avec son ou ses compresseurs, d'une part, et la turbine à vapeur d'autre part, agissent chacune sur un arbre moteur distinct, ces deux arbres, étant reliés entre eux, ainsi qu'à l'arbre récepteur, par une transmission à rapports multiples, notamment un engrenage planétaire, de telle manière que les liaisons respectives entre les deux arbres moteurs et l'arbre récepteur peuvent être rompues indépendamment l'une de l'autre, que la répartition du couple sur les deux arbres moteurs est variable d'une manière progressive,
    que le couple à l'arbre moteur de la turbine à gaz est réversible, que le sens de rotation et le couple de l'arbre récepteur sont réversibles, et, que l'arbre récepteur peut tourner avec au moins deux rapports de démultiplication différents par rapport auxrégimes (nombres de tours) des éléments moteurs, une au moins de ces démultiplicati- ons permettant un réglage progressif de la vitesse du récepteur par la modification d'un seul des régimes moteurs, ainsi qu'une modification progressive du rapport des deux régimes moteurs, même sans modification du régime récepteur.
    2.- Mode d'exécution du dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la transmission est établie sous la forme d'un engrenage planétaire, notamment à pignons droits, dans lequel chacun des deux arbres moteurs coaxiaux (1) et (2) agit sur un système planétaire distinct par l'intermédiaire d'une denture (3) ou (10) en prise avec les pignons planétaires (4) ou (11) respectivement, les deux systèmes planétaires engrenant avec les dentures(5) (ou (12) respectivement d'un tambour récepteur commun (6) tandis que les divers rapports de transmission sont obtenus - avec les divers engrenages restant en prise - à l'aide des embrayages (13) et (14)
    que l'on peut engager et dégager in- dépendamment les uns des autres et qui sont prévus respectivement <Desc/Clms Page number 10> entre les cages des deux systèmes planétaires et entre la cage du système planétaire (11) solidaire de la turbine à vapeur, et un organe fixe (15) de la transmission, et à l'aide de freins (17) pouvait être actionnés au besoin indépendamment de ces embrayages et dont le serrage empêche la rotation des planétaires (11) autour de leur axe.
    3.- Mode d'exécution selon la revendication 2, caractérisé en ce que let diamètres des cercles primitifs des dentures(3) et (5) et des pignons (4) diffèrent au moins en partie des diamètres correspondants des dentures (10) et (12) ainsi que des plané- taires- (11).
    4,- Mode d'exécution delon les revendications 2 et 3, caracté- risa en ce que le système planétaire solidaire de la turbine à gaz est également muni de freins (16) qui empêchent au besoin la rotation des planétaires (4) de ce système autour de leurs axes.
    5.- Mode d'éxécution selon les revendications 2 à 4 catactérisé en ce que les deux arbres moteurs sont disposés du même côté de la transmission, un de ces arbres, notamment l'arbre (2) de la turbine à vapeur,, étant formé comme arbre creux entourant l'autre arbre.
    6.- Mode d'éxécution selon les revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le tambour récepteur (6) commande l'arbre récepteur (9) par- au moins une autre transmission, par exemple un engre- nage (7), (8) à rapport de démultiplication convenable.
    7.- Mode d'exécution selon les revendications 1 à 6, saractérisé en ce qu'une partie au moins des embrayages et freins dont l'en- gagement et le dégagement permettent d'obtenir les divers rapporte de transmission sont établis comme embrayages positifs, notamment à friction ou hydrauliques, de façon à permettre un passage sans à coupa d'un rapport à un autre, c'est-à-dire de permettre 1''obtention entre les différents rapports de vitesses., datais. intermédiaires, toujours susceptibles diune trausition de l'un à l'autre.
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