CH514073A - Installation de réglage de turbine hydraulique à hélice à pas réglable - Google Patents

Description

  
 



  Installation de réglage de turbine hydraulique à hélice à pas réglable
 Dans les turbines à hélice à pas réglable, notamment les turbines Kaplan, le régulateur commande simultanément les positions du vannage et celles des pales de l'hélice.



   Ce régulateur comprend donc un élément qui établit une conjugaison entre la commande des positions du vannage et celles des pales de l'hélice. Ce dispositif de conjugaison est souvent réalisé à l'aide de cames qui peuvent être adaptées de manière que, lorsque la chute varie, quelle que soit la puissance fournie et quelle que soit la chute, le rendement de la turbine en régime stable soit optimum.



   Le détecteur de la grandeur à régler équipant ces régulateurs agit sur un tiroir de distribution qui règle, par l'intermédiaire d'un premier servomoteur la position du vannage. Cette position, par un dispositif de conjugaison, commande à son tour le tiroir de distribution d'un second servomoteur qui commande le mouvement des pales de l'hélice, de manière qu'en régime stable, à chaque ouverture du vannage corresponde une seule position des pales de l'hélice. Ce régulateur donne satisfaction en régime d'équilibre, mais le comportement du groupe équipe d'un régulateur de cette nature est mauvais du point de vue de la stabilité de réglage, surtout lorsque la puissance fournie par la turbine est voisine de la puissance maximale.

  Les difficultés de réglage constatées proviennent surtout du fait que pour les grandes ouvertures du vannage, celui-ci doit effectuer de- très grandes courses pour modifier faiblement la puissance de la machine.



   Pour améliorer cette situation, les constructeurs ont fait agir sur le tiroir de distribution des pales de
I'hélice, en plus de l'ordre provenant du dispositif de conjugaison, également un ordre en provenance directe du détecteur de la grandeur à régler. Cette machine équipée d'un régulateur ainsi amélioré se comporte mieux que la précédente, mais la position des pales de l'hélice reste sans action directe sur celle du vannage de la turbine qui la commande.



   La présente invention a pour but de pallier les difficultés de réglage constatées. Elle a pour objet une installation de réglage de turbine hydraulique à hélice à pas réglable, comprenant un élément régleur qui mesure la grandeur à régler, un servomoteur de commande du vannage, un servomoteur de commande du pas de l'hélice, un distributeur à tiroir pour la commande de chaque servomoteur, un dispositif de conjugaison asservi, d'une part, à la position du vannage et, d'autre part, au pas de l'hélice, caractérisée en ce que ce dispositif de conjugaison élabore une seule grandeur de réglage qui constitue un écart de conjugaison, grandeur de réglage qui est transmise aux deux jeux d'organes, distributeurs à tiroir servomoteurs qui commandent les positions du vannage et le pas de l'hélice, et ceci de manière à provoquer un mouvement de fermeture de l'organe trop ouvert,

   et un mouvement d'ouverture de l'organe trop fermé.



   La figure unique du dessin annexé est un schéma, donné à titre d'exemple, d'une forme d'exécution de l'installation selon l'invention.



   Cette installation de réglage d'une turbine hydraulique à hélice à pas variable comprend un détecteur de vitesse 1 provoquant le déplacement d'un pivot 2 en fonction de la vitesse. Par exemple, le pivot 2 se déplace vers le haut lorsque la vitesse augmente. Le détecteur 1 peut comprendre un tachymètre, un accéléromètre, et un dispositif à statisme permanent, ou un dispositif à statisme transitoire. Ce détecteur peut également être électronique. Un levier 30 est articulé à une extrémité sur un pivot fixe 3, et à l'autre sur le pivot 2. Ce levier transmet les mouvements du pivot 2 à un bras 31, articulé en 4a sur le levier 30 et en Sa sur un palonnier 38, et à un bras 32 articulé, à l'une de ses  extrémités, en 4b sur le levier 30 et, à son autre extrémité, en 5b sur un palonnier 39.

  Le palonnier 38 est articulé en 7a sur le tiroir 40   d'un    distributeur 8a de commande d'un servomoteur 10a. Quant au palonnier 39, il est articulé en 7b sur le tiroir 41 d'un distributeur 8b de commande d'un servomoteur 10b. Le servomoteur 10a présente un piston différentiel 42 relié par une tige   1 la    au vannage 12a de la turbine.



  Quant au servomoteur 10b, il comprend un piston différentiel 43 relié par une tige   1 lb    à la commande de l'orientation des pales de l'hélice 12b de la turbine qui est une turbine Kaplan. Le sens d'ouverture du vannage 12a est indiqué par la flèche 44, alors que le sens d'ouverture des pales de l'hélice de turbine 12b est indiqué par la flèche 45.



   L'alimentation en huile sous pression des servomoteurs   1 0a    et   1 0b    se fait à partir d'un réservoir 46 d'où l'huile est pompée par une pompe 9 qui la refoule dans une conduite 47 prolongée par deux embranchements 48 et 49. L'embranchement 48 aboutit, d'une part, à une chambre 50 du distributeur 8a et, d'autre part, par une dérivation 51 au cylindre 52 du servomoteur 10a, du côté de la petite section du piston 42. L'embranchement 49 aboutit à une chambre 53 du distributeur 8b et, par une dérivation 54, au cylindre 55 du servomoteur 10b, du côté de la face de petite section du piston 43. L'autre extrémité du cylindre 52 est reliée par une conduite 56 avec une chambre médiane 57 du distributeur 8a. De même, le côté gauche du cylindre 55 est relié par une conduite 58 à une chambre médiane 59 du distributeur 8b.



   Chaque distributeur 8a, et 8b, respectivement comprend une troisième chambre 60, et 61, respectivement, communiquant   ave    une conduite d'échappement 62 aboutissant au réservoir 46.



   Le piston différentiel 42 du servomoteur 10a est solidaire en 13a d'une tige 63 portant à son extrémité un pivot 14a. De même, le piston 43 est solidaire en 13b d'une tige 64 portant à son extrémité un pivot 14b.



  Une barre de liaison 33 est articulée à une extrémité par une boutonnière sur le pivot 14a et à l'autre sur le pivot 14 b.



   Une came 15 est fixée rigidement à la barre 33. Le profil 65 de cette came 15 présente une forme correspondant à la loi de conjugaison des positions des servomoteurs 10a et   10b    de commande du vannage 12a de la turbine et de l'orientation des pales de l'hélice 12b respectivement. Une tige 34 coulissant dans un guidage 17 porte à l'une de ses extrémités un galet 16 roulant sur le profil 65 de la came 15. L'autre extrémité de la tige 34 est articulée en 18 à un levier 35 oscillant sur un point fixe 19 et relié au palonnier 38 par un bras 36 articulé, d'une part, en 20a sur le levier 35 et, d'autre part, en 6a sur le palonnier 38. L'extrémité 20b du levier 35 est articulée à un bras 37, articulé, d'autre part, en 6b à une extrémité du palonnier 39.



   On voit que les mouvements verticaux du galet 16 sont transmis par l'intermédiaire de la tige 34 au levier 35, qui transmet lui-même ses mouvements d'oscillation, d'une part, au tiroir 40 du distributeur 8a et, d'autre part, au tiroir 41 du distributeur 8b.



   Il y a lieu de rappeler tout d'abord le fonctionnement de chacun des distributeurs 8a, 8b de commande des servomoteurs 10a et 10b, respectivement. Ces deux ensembles, distributeur 8a servomoteur 10a, et distributeur 8b servomoteur 10b, étant identiques, il suffira d'expliquer le fonctionnement de   l'un    de ces ensembles.



  Lorsque la portée centrale du tiroir 40 du distributeur 8a occupe une position au milieu de sa course, c'està-dire sa position d'équilibre, le débit qui arrive de la pompe 9 est nul, car l'huile ne peut s'échapper de la chambre 50. Quoique la pression d'huile agisse sur la face de petite section du piston 42 par la dérivation 51, ce piston 42 ne peut se déplacer du fait que le volume d'huile dans la partie gauche du cylindre 52 est maintenu constant par la fermeture de la conduite 56 par la portée centrale du tiroir 40.

  Si, maintenant, le tiroir 40 est déplacé vers le haut, on voit que la distribution d'huile se fait d'une manière telle que la partie de gauche du servomoteur 10a est mise en communication avec la conduite d'échappement 62 par l'intermédiaire de la conduite 56 et de la chambre 60, tandis que la partie de droite du cylindre 52 reste en communication avec la pompe 9, provoquant un mouvement de droite à gauche du piston 42 du servomoteur 10a, c'est-à-dire un mouvement de fermeture du vannage 12a. Pour un mouvement de descente du tiroir 40 du distributeur 8a, les deux   eôtés    du cylindre 52 communiquent avec la pompe 49 et le piston 42 se meut vers la droite (la face active gauche du piston 42 étant d'une section supérieure à la face active droite) provoquant un mouvement d'ouverture du vannage 12a.



   En supposant que le levier 30 occupe une position fixe dans l'espace et que les pales de la roue de turbine 12b soient trop ouvertes par rapport à la position du vannage 12a, cet excès d'ouverture se traduit par le fait que le point d'articulation 14b est trop à droite par rapport au schéma et que, par suite de l'inclinaison résultant de la barre 33, et donc de la came 15, les points 16 et 18 sont trop bas, que les points 20a, 6a et 7a sont également trop bas, ce qui entraîne un mouvement de gauche à droite du piston 42 du servomoteur 10a. Ce mouvement correspond à un mouvement d'ouverture du vannage 12a. Quant aux points 20b, 6b et 7b, ils sont trop hauts, ce qui entraîne un mouvement de droite à gauche du piston 43 du servomoteur 10b, c'est-à-dire un mouvement de fermeture des aubes de la roue 12b.

  Les deux mouvements tendent à compenser la cause qui les a produits; ils s'arrêtent lorsque le galet 16 occupe la position d'équilibre initiale.



   On constate donc que le dispositif de conjugaison agit simultanément sur les deux servomoteurs en faisant ouvrir l'organe qui est trop fermé et fermer celui qui est trop ouvert par rapport à la conjugaison.



   Pour améliorer les caractéristiques du réglage, il faut pouvoir doser les influences relatives des différents mouvements.

 

   Si, par exemple, on déplace le point 4b en 4'b ou en 4"b, ce déplacement a pour effet d'augmenter ou de diminuer l'influence provenant de l'élément régleur 1 sur le tiroir du distributeur 8b. De même, la construction prévoit la possibilité de déplacer pareillement les points 4a, 20a et 20b, ce qui permet de régler individuellement les effets de l'élément régleur et du dispositif de conjugaison ou d'asservissement sur les servomoteurs du vannage et de la roue.

 

   La réalisation représentée sur le schéma fait appel à des éléments mécaniques comme paliers, leviers, bielles, etc. Il est évident que   l'on    peut atteindre le même but en remplaçant ces éléments mécaniques par des éléments électriques, par exemple des potentiomètres, des variomètres, des selsynes qui permettent de transporter d'un endroit à un autre un mouvement.  



   Une même réalisation utilisant des transmissions hydrauliques est également possible. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Installation de réglage de turbine hydraulique à hélice à pas réglable, comprenant un élément régleur (1) qui mesure la grandeur à régler, un servomoteur (10a) de commande du vannage (12a), un servomoteur (lOb) de commande du pas de l'hélice (12b), un distributeur (8a), (8b) à tiroir (40, 41) pour la commande de chaque servomoteur (lOa et lOb), un dispositif de conjugaison asservi, d'une part, à la position du vannage (12a) et, d'autre part, au pas de l'hélice (12b), caractérisée en ce que ce dispositif de conjugaison élabore une seule grandeur de réglage qui constitue un écart de conju gaison,grandeur de réglage qui est transmise aux deux jeux d'organes, distributeurs à tiroir (8a, 8b) servomoteurs (lova, lOb) qui commandent les positions du vannage et le pas de l'hélice,

   et ceci de manière à provoquer un mouvement de fermeture de l'organe trop ouvert, et un mouvement d'ouverture de l'organe trop fermé.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée en ce que l'écart de conjugaison élaboré par le dispositif d'asservissement des deux servomoteurs, est transmis simultanément et en permanence aux deux tiroirs (40, 41) des distributeurs (8a, 8b) de manière à agir symétriquement sur les deux organes (12a, 12b) de réglage de l'écoulement de l'eau.

   2. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée en ce que la grandeur à régler, notamment la vitesse, provenant du régleur (1) est transmise simultanément et en permanence aux deux tiroirs (40, 41) des distributeurs (8a, 8b).

   3. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée par le fait que l'écart de conjugaison et la grandeur à régler sont transmis simultanément et en permanence aux deux tiroirs (40, 41) des distributeurs (8a, 8b).

   4. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée en ce que la transmission entre le dispositif de conjugaison (14-20) et l'un au moins des tiroirs (40,41) de distribution est réglable, de sorte que l'influence du dispositif de conjugaison (14-20) sur ledit tiroir est dosable.

   5. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée en ce que la transmission entre l'élément régleur (1) qui mesure la grandeur à régler, notamment la vitesse, et l'un au moins des tiroirs (40, 41) de distribution de servomoteur, est réglable, de sorte que l'influence de l'élément régleur (1) sur au moins un tiroir de distribution de servomoteur soit dosable.

   6. Installation de réglage selon la revendication, caractérisée en ce que le dispositif de conjugaison comprend une came (15) dont la position est dépendante de la position des deux servomoteurs (10a, lOb), respectivement des deux organes de réglage (12a, 12b), un organe (16) suiveur du profil (65) de cette came (15) étant en contact avec celle-ci, des éléments de transmission (34-39) reliant cet organe suiveur (16) aux deux tiroirs (40, 41) de distribution, de manière que lorsqu'un tiroir (40) est déplacé dans un sens, L'autre (41) est déplacé en sens inverse.