Injecteur droit à pointeau de réglage pour turbines hydrauliques à action. L'objet de l'invention est un injecteur droit à pointeau de réglage pour turbines hy drauliques à action dans lequel le poin teau est muni d'une tige qui coulisse dans un fourreau renfermant un dispositif d'équili brage et des organes de commande et de con trôle des mouvements du pointeau, ces der niers communiquant avec l'extérieur de l'in jecteur par des conduits aménagés dans, des parois, dites de guidage servant à la fixation du fourreau à l'intérieur et coaxialement à l'injecteur.
Tous les injecteurs de turbines hydrau liques à action qu'ils soient courbes ou droits doivent, lors d'un démontage, être déplacés vers l'amont de la longueur de leur encastre ment dans le bâti de la turbine.
Pour les injecteurs courbes ce déplace ment se fait généralement sans, autre après dégagement des brides d'assemblage de l'injecteur à la conduite d'amenée, munies d'un joint de ,démontage, en faisant basculer tout l'injecteur dans son plan axial.
Pour les injecteurs droits, par contre, ce déplacement ne peut se faire, sauf sils sont très longs, qu'après sortie d'un tuyau, dit de démontage, prévu entre l'injecteur et la con duite d'amenée. L'adjonction d'un tel tuyau a naturellement pour effet d'augmenter, de sa longueur, la largeur de la salle des machines et la portée du pont roulant, d'où résulte un renchérissement de l'installation.
Avec l'injecteur faisant l'objet de l'in vention, un tel inconvénient est exclu par le fait que le corps de l'injecteur est partagé en deux tronçons assemblés suivant un plan perpendiculaire à son axe, le tronçon amont constituant un tuyau de démontage pour le tronçon aval, et par le fait qu'un organe de traammission reliant mécaniquement le poin teau à des organes de commande et de con trôle de ses mouvements, logés dans le tron çon amont est également partagé en deux parties, des moyens étant prévus pour amener automatiquement le plan de séparation des deux dites, parties dans le plan de séparation des deux tronçons de l'injecteur,
de façon que lors du démontage de ce dernier ce plan soit libéré de toute saillie pouvant faire obstacle à la sortie du tronçon amont.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, deux formes d'exécution de l'injecteur. La fig. 1 est une coupe axiale par la ligne I-I de la fig. 2 d'un injecteur prévu pour basses et moyennes chutes en service.
La fig. 2 est une coupe transversale de l'injecteur, vu de l'amont, par la ligne II-II de lia fig. 1.
La fig. 3 est une coupe axiallo suivant lia ligne III-III de lia fig. 6 du tronçon avail d'un injecteur prévu pour b autos- chutes.
La fig. 4 est une coupe axiale suivant la ligne IV-IV de la<B>,</B> fig. 5 du tronçon amont du même injecteur. La fig. 5 est une coupe transversale de l'injecteur, vu de l'aval, selon la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe transversale de l'injecteur, vu ,de l'aval, selon la ligne VI-VI de la fig. 3.
Le corps de l'injecteur dans ces deux formes d'exécution est constitué par deux tronçons, l'un aval 8 et l'autre amont 17. Des brides 13 et 14 prévues respectivement sur chacun des tronçons aval et amont per mettent l'assemblage de ceux-oi. Le tronçon aval 8 présente, en outre, une bride 4 des tinée, comme le montre la fig. 1, à sa fixa tion au bâti 3 de la turbine (non représentée). Sur cette bride 4 est également figée la tuyère 26 de l'injecteur. Le tronçon amont présente une bride 21 permettant sa fixation sur une bride 22 d'une conduite d'amenée ou d'une vanne d'arrêt.
Le pointeau de réglage 1 est porté par un piston creux 7 coulissant dans un fourreau de guidage 31. Ce fourreau disposé à l'inté rieur et coaxialement au corps aval 8 est fermé à l'amont par un fond 12. Ce dernier constitue avec le fourreau 31 et le piston 7 un premier servomoteur à pression d'huile agissant sur le pointeau deus le sens de fer meture de Sla tuyère 26.
Le fourreau 31 est centré dans le corps aval 8 par six, respectivement quatre parois radiales, 24 qui constituent avec le fourreau un croisillon de guidage de l'eau.
Des orifices (non représentés) pratiqués dans les parois 24 et débouchant à l'extérieur du corps 8 assurent l'échappement des fuites d'eau du joint d'étanchéité (non repsrésenté) du piston 7 et le graissage de ce piston.
Un corps creux 20 de révolution dont le méridien possède une forme parabolique est fixé, sa pointe dirigée vers l'amont, à l'in térieur et coaxialement au corps amont 17, au moyen de deux parois radiales 23 situées dans un plan diamétral. Ce corps creux, ainsi que les parois 23 sont raccordés au fourreau 31 et à deux des parois 24 du tronçon aval dans le plan d'assemblage A-A des deux tronçons, de façon à réaliser à travers l'in- jecteur un écoulement rectiligne exempt d'espaces morts susceptibles de provoquer des remous. Un piston 16 coulissant dans le corps creux 20 constitue avec ce dernier un second servo-moteur à pression d'huile du dis positif de commande du pointeau.
Le piston 16 porte, côté aval, une tige 1S dont l'extré mité libre est amenée à l'arrêt, c'est-à-dire lorsque le ressort est à l'état décomprimé, dans le plan d'assemblage A-A des deux tronçons.
Dans la première forme d'exécution selon leu fig. 1 et 2, un tube 30 solidaire du fond 12 muni à l'extérieur de deux collets 25 et 32, le piston 7 muni à l'intérieur de deux collets 2 et 10 et un ressort 9 emprisonné entre ces pièces constituent le dispositif d'équilibrage du pointeau.
Le fonctionnement de ce dispositif d'équi librage ressort clairement de la fig. 7, dans laquelle la course C du pointeau 1 des fig. 1 et 3 est portée en abscisse et les réactions et efforts exercés sur ce pointeau en ordon nées; le sens de fermeture de l'injecteur étant celui de la flèche Z.
La courbe H donne la valeur de la réac tion hydraulique agissant dans le sens de fermeture sur le pointeau supposé sans tige, c'est-à-dire terminé en pointe à l'arrière comme tracé en traits-points sur la fig. 3.
Dans la position fermée cette réaction croît d'abord .légèrement, puis décroît régu- lièrement jusqu'à la pleine .ouverture de la tuyère 26.
La ligne horizontale P donne ('effort pratiquement constant fourni saur toute la. course dams le seuls' d'ouverture par 1a, pré sence de l'a tige 7 constituée comme piston d'équilibrage.
La ligne oblique R qui coupe la ligne P en un point x situé à demi-course du poin teau, donne par les deux triangles a, b, x, l'effort d'équilibrage variable fourni par le ressort 9 dont la flèche F correspond à la demi-course du pointeau. Cet effort, nul au point x, où le ressort est entièrement décom primé entre les collets 2-10 et 25-32, croît de part et d'autre de ce point x sur toute la.
demi-course du pointeau, s'ajoutant dans le sens de fermeture à l'effort de la ligne P et s'en retranchant dans le sens d'ouverture.
La surface hachurée, comprise entre la courbe H et la, ligne oblique R, donne par l'ordonnée Y l'effort à exercer sur le poin teau par ses organes de commande pour le maintenir en place; elle montre, en outre, que cet effort est toujours dirigé dans le sens de fermeture et que, selon l'allure de la courbe H, il est toujours possible, par un choix judicieux dit diamètre du piston 7 et de la force dlu ressort 9, de le réduire à une vapeur relativement faible par rapport à la grandeur de la réaction hydraulique H exercée sur 1e pointeau.
Dans ce dispositif, déjà appliqué à des injecteurs courbes à commande extérieure, le ressort 9, dont la flèche est au plus égale à la demi-course du pointeau, est comprimé à partir de cette demi-course aussi bien dans le sens de fermeture due d'ouverture, ce qui, comme on le sait, a l'avantage de réduire la farce et la longueur du ressort et par consé quent les dimensions de l'injecteur.
Une tige 33 solidaire du pointeau 1 cou lisse dans le tube 30 et bute librement contre l'extrémité de la tige 15. L e piston 16, porte, côté amont, un moyeu 39 qui coulisse sur un axe fixe 40 solidaire du corps 20. Ce moyeu porte une came 38, laquelle transmet à l'ex térieur, de manière à permettre leur contrôle, les mouvements du pointeau par l'intermé- fflaire d'une tige 37 passant par une des pa rois 23 du corps 17. Cette tige 37 est main tenue en contact avec ls came 38 par un res sort 36 enfermé dans un carter sous pression servant à équilibrage de la tige 37 pet de sup port à un arbre de transmission des mouve ments du pointeau, à un indicateur d'ouver ture ou au dispositif d'asservissement d'un régulateur de vitesse (non représentés).
Les chambres 19 du servomoteur amont et 11 du servo-moteur aval sont reliées à un organe extérieur (non représenté) de réglage de la pression d'huile dans ces ch ambres, par une conduite (non représentée) raccordée à un orifice 18 communiquant avec ces chambres par des conduits aménagés dans l'une des pa rois 23 et dans le fond 12. Un conduit 35 est prévu pour l'écoulement dies fuites d'huile provenant des pistons 7 et 16 et de la tige 33.
Une bride mobile 5 en deux pièces, centrée sur le corps 8 de l'injecteur, est fixée contre la face amont de la bride 4 de ce corps par des vis 29 et au bâti 3 de la turbine par des vis 28.
Un socle 34 d'appui et de centrage à l'in jecteur est prévu sous les brides 13 et 14. 6 sont de vis de pression.
Dans la seconde forme d'exécution selon fig. 3 à 6 le ressort 9 du dispositif d'équi librage du pointeau ne pouvant, à cause du trop petit diamètre du piston 7, être logé dans ce piston, est emprisonné à l'amont de ce dernier entre deux collets 25 et 32 du four reau 31 prolonge et deux collets 2 et 10 de la tige 33 qui relie le pointeau aux organes de commande du tronçon amont après avoir traversé le fond 12 comme prévu pour l'in jecteur selon fig. 1.
Le diamètre extérieur du fourreau 31 étant déterminé par la section d'écoulement de l'injecteur et la pression d'huile étant gé néralement fixée par le système de réglage de la turbine, l'effort à fournir pour la ferme ture de d'injecteur peut nécessiter plus de deux servo-moteurs comme indiqué à la fig. 1, soit quatre pour la fig. 3. L'un de ces servomoteurs, comportant le piston 7, le fourreau S1 comme cylindre et le fond 12, fait partie du tronçon aval de l'injecteur, les trois autres sont disposés bout à bout dans l'axe du corps creux 20 du tronçon amont.
44 est la chambre sous pression du pre- mier de ces trois siervo-moteurs, 43 son piston dont 'la tige côté aval 1i5 bute en service contre l'extrémité cl- ils, tige<B>313</B> d'a piston -du servomoteur du tronçon aval et dont l'autre extrémité 47 amant traverse un fond 46,
maintenu en place par des vis 4,5 et une portée circulaire résultant de l'alésage plus faible du cylindre -du second servomoteur, 49,est la, chambre sous pression de ce dernier, 48 son piston -dont -la face aval .bute en ser vice, contre l'extrémité -de la tige 4,7 du pis- ton du premier servomoteur et a lui transmet son effort dans le serns de fermeture.
51 est la tige du piston 48 qui traverse un fond f0 supposé venu d'une pièce avec le corps creux, mais qui pourrait être rapporté comme le fond 46. 19 est la chambre sous pression du troisième servomoteur, 16 son piston dont la face aval bute contre l'extrémité de la nige 51 du piston du second servomoteur et lui transmet son effort, 39 est un moyeu du piston 16 qui coulisse sur un axe 40 soli daire d'un fond ogival 41 fermant le corps creux du côté amont 37 et 38 sont des or- ganesa transmettant à l'extérieur les mouve ments du pointeau, pareils à ceux décrits pour la première forme d'exécution selon lia fig. 1.
18 sont des canaux d'amenée d'huile sous pression aux chambres 11, 19, 44 et 49, des quatre servo-moteurs de l'injecteur, 35 dies canaux collecteurs des fuites des pistons et tiges de ces servomoteurs. Ces canaux étant ménagés dans les parois 23 comme pour l'in jecteur selon fig. 1.
Pour faciliter l'usinage des surfaces dies parois 24 de guidage du tronçon aval et de l'intérieur du corps 8 de ce tronçon, quand ce dernier est de très petit diamètre, ces parois pourraient être .reliées rigidement entre elles, comme indiqué aux fig. 3 et 6 par un anneau 42 de diamètre intérieur correspondant à celui de ce corps, de façon à constituer, avec cet anneau et la fourreau 31 un croisillon indé pendant emboîté dans le corps 8.
Le fonctionnement des injecteurs repré sentés est semblable à celui d'autres injec teurs connus dont la dispositif d'équilibrage du pointeau n'assure pas à lui seul, à l'arrêt, une fermeture autoclave de la tuyère. Pour assurer cette fermeture avant la mise en marche de la turbine, il est nécessaire, comme avec ses autres injecteurs, de disposer l'huile sous pression provenant d'une source indépendante de cette turbine (accumulateur, pompe à main ou à moteur).
Si une telle source n'est pas disponible, ces injecteurs, pourraient être munis d'un dis positif auxiliaire de commande du pointeau à action purement mécanique, comportant une vils avec réducteur à engrenages logés dans l'extrémiM amont du corps creux 20 en lieu et place de la tige 40; l'écrou de la vis de ce mécanisme étant prévu pour coulisser dans le moyeu 39 du piston 16 de façon à per mettre de maintenir ce piston dans la post- tion fermée avant la 'misa en marche de la turbine et ensuite, quand les servo-moteurs sont en pression, de limiter sa course dans le sens d'ouverture.
La commande du réduc teur de ce mécanisme à vis se faisant, à la main ou par moteur, par un arbre passant par une des parois 23.
L e dispositif auxiliaire de commande du pointeau pourrait aussi être hydraulique; il comporterait dans ce cas un piston logé à la place de la tige 40 dans l'extrémité du corps creux 20 constitué comme cylindre, ce dernier étant alimenté, par un conduit pas sant par l'une des parois 23, avec de l'eau sous pression prise à l'amont d'une vanne de las conduite d'amenée de l'injecteur. Cette alimentation peut être réglée automatique ment ou à la main par un organe approprié.
L'extrémité aval du piston de ce dispositif auxiliaire coulissant Uns le moyeu 39 du piston 16 servira de guide et de butée à ce dernier dans le sens d'ouverture et permettra par conséquent, comme avec le dispositif mécanique, de procéder à la mise en pression le l'injecteur et à la mise en marche de la turbine sans nécessiter de pression d'huile.
Le démontage de l'injecteur monté entre la conduite d'amenée et la turbine comme représenté à la fig. 1, s'effectue de la ma nière suivante pour les deux formes d'exécu- tiou décrites : Après retrait des vis 29 de fixation de la bride 4 contre la bride mobile 5 et lib è- ration 4es brides 13.
et 14 assemblant files deux tronçons, le tronçon aval est écarté du tron çon amont, en le faisant ,glisser dans =1a bridé 5, et sur le socle 34., au moyen des vis de pression 6 prévues düns la bride mobile 5,
d'une distance légèrement supérieure à la somme ides hauteurs des emboîtements des bridies, 14 et 21 Uu tronçon amont. Ce tron çon libéré de la biride 22, peut alors, passer librement entre cette bride et la bride 13 du tronçon aval,
à la condition toutefois que l'extrémité de la tige 33 de la commande du pointeau ne fasse pas saillie sur le plan A-A dle séparation des dieux tronçons, condition qui se trouve satisfaite, puisqu'à l'arrêt de l'injecteur, le ressort 9 en se décomprimant jusqu'au point X de la fig. 7, ramène automa tiquement l'extrémité de cette tige dans ce plan. Le tronçon aval peut -alors être sorti du bâti après enlèvement des vis 28 de fixation de la bride mobile 5 à ce bâti en le déplaçant vers l'amont dans l'espace laissé libre par le tronçon amont. Pour remonter l'injecteur il sera procédé de la façon inverse.