CH362921A - Automatic cruise control - Google Patents

Automatic cruise control

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CH362921A
CH362921A CH7822859A CH7822859A CH362921A CH 362921 A CH362921 A CH 362921A CH 7822859 A CH7822859 A CH 7822859A CH 7822859 A CH7822859 A CH 7822859A CH 362921 A CH362921 A CH 362921A
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CH
Switzerland
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speed
regulator
tachometer
valve
value
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Application number
CH7822859A
Other languages
French (fr)
Inventor
Alphonse Cayere Paul Elie
Original Assignee
Alphonse Cayere Paul Elie
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Application filed by Alphonse Cayere Paul Elie filed Critical Alphonse Cayere Paul Elie
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Description

  

  Régulateur automatique de     vitesse       La présente     invention    se rapporte à un régula  teur automatique de vitesse pour une machine ayant  un arbre entraîné en rotation à     partir        d'une    source  de puissance à une     vitesse        angulaire    qui doit être       maintenue    sensiblement égale à une valeur cons  tante de réglage,

   un détecteur sensible à la     valeur     de la vitesse     angulaire        instantanée    et donnant un  signal si cette vitesse devient     différente    de la       valeur    de réglage, ce régulateur détecteur com  mandant des moyens     agissant    sur la source de puis  sance dans le sens qui tend à     ramener    la vitesse  vers la valeur de réglage.

   Un tel régulateur trouve       notamment    son application aux     turbines        hydrauli-          ques    en     vue    de     maintenir    la vitesse de la turbine     sen-          siblement        constante    pour l'entraînement en rotation  d'un alternateur électrique dans des     conditions    sta  bles déterminées.

   C'est en agissant sur le disposi  tif de vannage de la turbine,     c'est-à-dire    sur un  dispositif qui permet de modifier le débit d'eau  traversant la turbine, que le régulateur remplit  son office de maintenir la vitesse. de la     turbine     constante.  



  De tels régulateurs présentent généralement le  phénomène     connu    sous le nom de   pompage  ,     c'est-          à-dire    des oscillations à longue période.  



  La présente     invention    a pour objet un régula  teur automatique de vitesse qui est exempt de     cet     inconvénient et qui est caractérisé par un     dispositif     correcteur qui est sensible au sens     dans    lequel la  vitesse angulaire de l'arbre varie et qui coopère  avec le régulateur de manière à laisser celui-ci  agir     normalement    tant que lesdits moyens n'ont pas  encore eu pour effet d'inverser le sens de variation  de la vitesse détectée, et à modifier, en s'y opposant,  l'action desdits moyens dès que ledit sens s'inverse.  



  Une forme d'exécution particulière de l'objet de  l'invention est ci-après plus amplement décrite, à    titre d'exemple, en référence aux dessins annexés,  dans lesquels  la     fig.    1 est un schéma d'une     installation    pour la  régulation     d'une    turbine     hydraulique    équipée de  cette forme d'exécution; la     fig.    2 est un graphique       illustrant    les     performances    de     l'installation.     



  On se référera d'abord à la     fig.    1 qui     concerne     la régulation d'une turbine     hydraulique    5 dont on  voit en 1 le tachymètre de     régulation    et en 6 le dis  positif de vannage de la turbine ont la commande  est reliée au tachymètre 1.  



  Le tachymètre 1 est entraîné ici par un moteur  électrique 2 alimenté par le     courant    de sortie 3 de       l'alternateur    4     calé    sur la turbine 5,     ce    tachymètre       pourrait    être entraîné de toute autre manière con  nue.  



  Le     dispositif    de vannage 6 de la     turbine    est       manoeuvré        par        un        cylindre    à     huile    7, -dont le piston  8 reçoit de l'huile sous pression sur sa     face    droite  ou     gauche;    suivant la position en: hauteur de la  soupape 9, liée au tachymètre 1 par la timonerie 10.  



  Pour ne     demander    au tachymètre que des     efforts     très faibles, on a prévu à titre d'exemple, parmi  plusieurs     dispositifs    utilisables, un servomoteur 11,  à piston 15, dont la petite     surface    reçoit directement  l'huile sous pression produite par la pompe 12, tan  dis que la grande     surface,        alimentée    par un orifice  calibré 13,a un     orifice    d'évacuation 14 dont le débit  est     commandé    du tachymètre.  



  On se référera au graphique de la     fig.-    2 où l'on  a porté en abscisses le temps et en     ordonnées    les  couples et     les        vitesses.    Si, à l'instant     t1,    le     -couple     résistant C, diminue brusquement de<I>a</I> en<I>b,</I> la  vitesse augmente, l'index du tachymètre monte et  découvre l'orifice 14     (fig.    1), ce qui fait tomber la  pression     sur    la face supérieure du piston 15, qui  monte et suit le     tachymètre    avec précision et éner-           gie,

          soulevant    le point A de la     timonerie    10 et abais  sant par suite la     soupape    9.  



  L'huile sous     pression    est envoyée,     par        cette    sou  pape     abaissée,    sur la face droite du piston 8. Le  piston 8 se déplace donc vers la gauche et     ferme          progressivement    le     dispositif    de vannage.

   Le couple       moteur        C,n        diminue    suivant la     droite        acew        (fig.    2)  dont la pente ou vitesse de     fermeture    est limitée par  le débit de la     pompe    12, pour éviter des     coups    de  bélier.  



  A     l'instant    t2,     le        couple        moteur    Cm devient     égal,     au couple résistant     C,.    (point c de la     fig.    2).     Il    fau  drait là     arrêter    la     manoeuvre    du vannage, mais la  vitesse N est     trop    grande; (point Y de la     fig.    2).

   Le       tachymètre        continue    donc à     commander    la ferme  ture du vannage, jusqu'au point W où la vitesse       retrouve    sa     valeur        normale        N,.    La     manaeuvre    du  vannage va donc deux fois trop     loin,    le     couple     moteur est trop petit de     wwl,    le tachymètre va     com-          mander    l'ouverture,     ce    qui se traduit par des oscil  lations à longue période ou pompage.  



  Pour amortir     ces        oscillations,    un appareil d'ac  tion,     correctrice    détecte le signe de l'accélération et       interdit    la     fermeture    quand la     vitesse    diminue et       l'ouverture    quand la vitesse augmente.

   Ainsi     (fig.    2),  lorsque la vitesse N     diminue    à partir de Y,     l'appa-          reil        arrête    la     fermeture    du     vannage    en, Z (temps     t3),     un peu après le     maximum    d'écart de vitesse. Le  pompage est donc     stoppé    pour ainsi     dire    à sa nais  sance, et la vitesse diminue     ensuite        lentement        pour          retrouver    sa valeur dé régime.  



       L'appareil    peut être de tout type approprié: à  inertie, à mesure de la vitesse de     déplacement    de  l'index du     tachymètre,    ou encore     comporter    un gal  vanomètre 16 mesurant l'inertie du tachymètre et       actionnant        deux    relais 17 et 18. A la     fig.    1, on a  représenté à titre d'exemple     un        appareil        détectant    le  sens de déplacement de     l'index    du tachymètre 1 et  plus exactement de son     servomoteur    15.  



  La tige     AF    du piston 15 entraîne,     par        friction,     un     cavalier    19 attaché en E à une     timonerie    20  et prolongé vers le bas-     par    un taquet 21 ayant       une    course h     très    faible     entre        les        butoirs    22 et 23.  



  En     variante,        l'entraînement        par    friction du  cavalier 19 par la tige     AF    peut être remplacé par  tous autres     moyens    appropriés, notamment un     dis-          positif    de     dash-pot,    et de préférence un tel dispo  sitif comportant un cylindre lié à l'un des éléments  et un piston se mouvant     dans    ce     cylindre    et     lié    à  l'autre élément,

   deux clapets à ressorts s'ouvrant  en     sens        inverse    et destinés à faire     communiquer     les deux chambres du     cylindre        étant        prévus    dans  ledit piston.

   Ce     dispositif    de     dash-pot    présente  l'avantage d'un     fonctionnement    stable et     fidèle     exempt     dés,        aléas    que     peut        présenter    un     entraînement     par     friction.       La timonerie 20 porte en D une came 24 dont  la pente p est réglable. Cette came obture le gicleur  25 d'un servomoteur 26. Dans l'exemple représenté,  le servomoteur 26 comporte deux membranes       toroïdales    27 et 28.

   L'huile sous pression     arrive     entre les deux membranes après avoir traversé un       gicleur    d'entrée 29, la pression agit sur toute la       surface    de la grande membrane, puis s'échappe par  le gicleur de sortie 25 plus ou moins     obturé    par la  came 24.  



  Si la vitesse N diminue à partir d'Y     (fig.    2), le  tachymètre     descend,    abaisse F et E, donc aussi D.  La came 24, qui ferme l'orifice 25, fait monter la  pression     qui    repousse vers la droite la membrane  27 et la tige 30 portant     le    gicleur 25, jusqu'à     ce    que  le jeu     j2        d'équilibre    soit rétabli.

   Si la pente p est       10        %        par        exemple,        le        déplacement        horizontal        de     25-27-30     sera    dix fois le     déplacement        vertical    de D.  



  Cette tige 30 entraîne le tiroir 31 qui .par son       déplacement    dans le corps 32 ferme le conduit 33.  Si le tachymètre     descend    légèrement, la ferme  ture du     vannage    est rendue impossible, l'ouverture  restant libre. Si, au contraire, le     tachymètre    monte  de quelques     centièmes    de     millimètre,    le tiroir 31  est poussé vers la gauche et interdit     l'ouverture     du     vannage,    la fermeture restant libre.

   L'appareil  pourrait être réalisé de beaucoup d'autres manières  par     encliquetages    mécaniques, par     dash-,pot    à cla  pets de     verrouillage    sur la     commande    du     vannage,     par leviers empêchant la soupape 9 de monter ou  de descendre par rapport à sa position     d'équilibre,     etc...



  The present invention relates to an automatic speed regulator for a machine having a shaft rotated from a power source at an angular speed which must be kept substantially equal to a constant value of adjustment. ,

   a detector sensitive to the value of the instantaneous angular speed and giving a signal if this speed becomes different from the setting value, this detector regulator controlling means acting on the power source in the direction which tends to reduce the speed towards the setting value.

   Such a regulator finds its application in particular to hydraulic turbines with a view to maintaining the speed of the turbine substantially constant for driving an electric alternator in rotation under determined stable conditions.

   It is by acting on the valve tif device of the turbine, that is to say on a device which makes it possible to modify the flow of water passing through the turbine, that the regulator fulfills its function of maintaining the speed. of the constant turbine.



  Such regulators generally exhibit the phenomenon known as pumping, i.e. long period oscillations.



  The present invention relates to an automatic speed regulator which is free from this drawback and which is characterized by a correcting device which is sensitive to the direction in which the angular speed of the shaft varies and which cooperates with the regulator so as to leave it to act normally as long as said means have not yet had the effect of reversing the direction of variation of the speed detected, and to modify, by opposing it, the action of said means as soon as said direction s 'reverse.



  A particular embodiment of the object of the invention is hereinafter more fully described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a diagram of an installation for regulating a hydraulic turbine equipped with this embodiment; fig. 2 is a graph illustrating the performance of the installation.



  Reference will first be made to FIG. 1 which concerns the regulation of a hydraulic turbine 5 of which we see in 1 the regulating tachometer and in 6 the positive valve of the turbine have the control is connected to the tachometer 1.



  The tachometer 1 is driven here by an electric motor 2 supplied by the output current 3 of the alternator 4 wedged on the turbine 5, this tachometer could be driven in any other known way.



  The turbine valve 6 is operated by an oil cylinder 7, the piston 8 of which receives pressurized oil on its right or left face; according to the position in: height of the valve 9, linked to the tachometer 1 by the linkage 10.



  In order to require only very low forces from the tachometer, there is provided by way of example, among several usable devices, a servomotor 11, with piston 15, the small surface of which directly receives the pressurized oil produced by the pump 12, tan say that the large surface, supplied by a calibrated orifice 13, has an evacuation orifice 14 whose flow rate is controlled by the tachometer.



  Reference will be made to the graph in fig. 2, where the time has been plotted on the abscissa and the torques and speeds on the ordinate. If, at the instant t1, the resisting torque C, suddenly decreases from <I> a </I> to <I> b, </I> the speed increases, the tachometer index rises and discovers the orifice 14 (fig. 1), which releases the pressure on the upper face of the piston 15, which moves up and follows the tachometer with precision and energy,

          lifting point A of the wheelhouse 10 and consequently lowering valve 9.



  The pressurized oil is sent, via this lowered valve, to the right face of the piston 8. The piston 8 therefore moves to the left and gradually closes the valve device.

   The motor torque C, n decreases along the line acew (fig. 2), the slope or closing speed of which is limited by the flow rate of the pump 12, to avoid water hammer.



  At the instant t2, the motor torque Cm becomes equal to the resistive torque C i. (point c in fig. 2). The winnowing maneuver should be stopped there, but the speed N is too high; (point Y in fig. 2).

   The tachometer therefore continues to control the closure of the valve, up to point W where the speed returns to its normal value N i. The valve maneuver therefore goes twice too far, the engine torque is too small by wwl, the tachometer will command opening, which results in long-period oscillations or pumping.



  To damp these oscillations, a corrective action device detects the sign of acceleration and prohibits closing when speed decreases and opening when speed increases.

   Thus (fig. 2), when the speed N decreases from Y, the device stops the valve closing at, Z (time t3), a little after the maximum speed difference. The pumping is therefore stopped, so to speak, when it is started, and the speed then slowly decreases to regain its rev value.



       The device can be of any suitable type: inertia, measuring the speed of movement of the tachometer index, or even include a vanometer gal 16 measuring the inertia of the tachometer and actuating two relays 17 and 18. fig. 1, there is shown by way of example an apparatus detecting the direction of movement of the index of the tachometer 1 and more precisely of its servomotor 15.



  The rod AF of the piston 15 drives, by friction, a jumper 19 attached at E to a linkage 20 and extended downwards by a cleat 21 having a very short stroke h between the stops 22 and 23.



  As a variant, the friction drive of the rider 19 by the rod AF can be replaced by any other suitable means, in particular a dash-pot device, and preferably such a device comprising a cylinder linked to one of the devices. elements and a piston moving in this cylinder and linked to the other element,

   two spring loaded valves opening in the opposite direction and intended to communicate the two chambers of the cylinder being provided in said piston.

   This dash-pot device has the advantage of stable and reliable operation free of the dice, hazards that friction drive can present. The linkage 20 carries at D a cam 24 whose slope p is adjustable. This cam closes the nozzle 25 of a booster 26. In the example shown, the booster 26 comprises two toroidal membranes 27 and 28.

   The pressurized oil arrives between the two membranes after passing through an inlet nozzle 29, the pressure acts on the entire surface of the large diaphragm, then escapes through the outlet nozzle 25 more or less blocked by the cam 24 .



  If the speed N decreases from Y (fig. 2), the tachometer goes down, lowers F and E, so also D. The cam 24, which closes the orifice 25, increases the pressure which pushes the pressure to the right. membrane 27 and the rod 30 carrying the nozzle 25, until the balance j2 play is restored.

   If the slope p is 10% for example, the horizontal displacement of 25-27-30 will be ten times the vertical displacement of D.



  This rod 30 drives the spool 31 which. By its movement in the body 32 closes the duct 33. If the tachometer goes down slightly, the closing of the valve is made impossible, the opening remaining free. If, on the contrary, the tachometer rises by a few hundredths of a millimeter, the slide 31 is pushed to the left and prevents the opening of the valve, the closure remaining free.

   The apparatus could be realized in many other ways by mechanical snap-fastenings, by dash-, locking valve on the valve control, by levers preventing the valve 9 from rising or falling from its position of. balance, etc ...

 

Claims (1)

REVENDICATION Régulateur automatique de vitesse pour une machine ayant un arbre entraîné en rotation à partir d'une source de puissance à une vitesse angu laire qui doit être maintenue sensiblement égale à une valeur constante de réglage, un détecteur sensible à la valeur de la vitesse angulaire instan tanée et donnant un signal si cette vitesse devient différente de la valeur de réglage, CLAIM Automatic speed regulator for a machine having a shaft driven in rotation from a power source at an angular speed which must be kept substantially equal to a constant adjustment value, a detector sensitive to the value of the angular speed instantaneous and giving a signal if this speed becomes different from the setting value, ledit détecteur commandant des moyens agissant sur la source de puissance dans le sens qui tend à ramener la vitesse vers la valeur de réglage, régulateur caractérisé par un dispositif correcteur qui est sensible au sens dans lequel la vitesse angulaire de l'arbre varie et qui coopère avec le régulateur de manière à laisser celui-ci agir normalement tant que lesdits moyens n'ont pas encore eu , said detector controlling means acting on the power source in the direction which tends to bring the speed back to the adjustment value, a regulator characterized by a correcting device which is sensitive to the direction in which the angular speed of the shaft varies and which cooperates with the regulator so as to let it act normally as long as said means have not yet had, pour effet d'inverser le sens de variation de la vitesse détectée, et à modi fier, en s'y opposant,. l'action desdits moyens dès que ledit sens s'inverse. the effect of reversing the direction of variation of the detected speed, and modifying, by opposing it ,. the action of said means as soon as said direction is reversed.
CH7822859A 1958-09-19 1959-09-15 Automatic cruise control CH362921A (en)

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