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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)
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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
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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;
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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
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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-
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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.
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