Brevet FR2473111A1 — publié le 19810710

l 2473111 Régulateur de vitesse hydraulique à diaphragme tournant. La présente invention concerne un régulateur de vitesse hydraulique à diaphragme tournant et plus particulièrement un régulateur de vitesse hydraulique pour des turbines à vapeur, à gaz et hydraulique. Le régulateur en fonctionnement doit être alimenté avec de l'huile pour turbine sous une pression de 0,5 - 19,7 MPa. Il est connecté au rotor de la turbine au moyen d'un couplage mécanique et peut être réglé de sorte qu' une modification de vitesse d'une valeur moyenne de 3 à 9% provoque à la sortie du régulateur une modification de la pression d'huile de 20 N/cm2. Le régulateur est du type proportionnel. Il associe pro- portionnellement la pression d'huile à la sortie à la valeur de la vitesse. Les fonctions mentionnées sont assurées au moyen d'un nouvel assemblage comprenant un petit plongeur métallique et un diaphragme annulaire flexible. Le corps du plongeur est connecté mécaniquement au bord interne du diaphragme dont le bord externe est fixé mécaniquement au rotor. Le diaphragme et ses joints sont étanches à l'huile et permettent la translation du plongeur par rapport au rotor. La solution de Brown Boveri publiée dans l'article "Moderne Speise-pumpenturbinen" BBC Brown Boveri Druckschrift NO CH-T091010, comporte un poids rotatif mettant en oeuvre le plongeur de translation par l'intermédiaire d'une timonerie. L'inconvénient de cette réalisation réside dans l'apparition inévitable d'un frottement mécanique au niveau des pivots de la timonerie qui fausse en plus et de manière inattendue la transformation de la modification de vitesse en une modification de pression d'huile au niveau de la sortie du régulateur. Le régulateur AEG KANIS (NUrnberg) est aussi bien connu et décrit dans l'article "Vollhydraulische Turbinenregelung, Das AEG-KANIS-StandardRegelsystem". Les composants de base du plongeur sont des plongeurs minuscules qui peuvent se déplacer librement dans les alésages radiaux du rotor. Un déplacement stable de tels plongeurs n'a lieu qu'avec un certain frottement visqueux de l'huile. Afin d'augmenter le frottement visqueux, le jeu entre le plongeur et le rotor ne doit pas dépasser 0,01 - 0,02 mm. La températurede l'huile de fonctionnement alimentée à un tel régulateur ne doit pas dépasser 45-50'C, ce pourquoi elle est refroidie dans un dispositif de refroidissement d'huile à haute pression. Les inconvénients de ce régulateur sont les troubles provoqués par les impuretés de l'huile qui entrent dans la fente d'entrée entre le plongeur et le rotor. Même le filtre à l'huile le plus fin dont les grilles 3 24731 1l doivent être nettoyées fréquemment n'est pas capable de fournir un fonctionnement sans faute du régulateur à moins que le système d'huile de la turbine (parfois énorme) ne soit nettoyé avec des chiffons en toile.Un autre incon- vénient important estl'utilisation nécessaire d'un disposi- tif de refroidissement d'huile sous hautepression coûteux même pour les turbines ne demandant qu'un refroidissement d'huile de portée à basse pression afin de maintenir un niveau de viscosité d'huile favorable pour un fonctionnement stable du régulateur. La présente invention a pour but de résoudre le problème technique de l'association directe, unique et non perturbée de la pression d'huile définissant la position des opéra- l5teurs de la turbine à la vitesse du rotor de la turbine. Le déplacement stable du plongeur est obtenu par la résistance flexible du diaphragme et, en conséquence, ne dépend pas de la viscosité de l'huile. 2OCeci permet d'utiliser une conception avec une fente importante entre le plongeur et le rotor. L'huile qui rentre dans le régulateur n'a pas particulièrement besoin d'être refroidie ou filtrée et le système d'huile n'a pas particulièrement besoin d'être nettoyé. Les impuretés d'une huile normalement filtrée dans des systèmes à huile usuels (avec une maille de tamis d'huile voisine de 50 microns) seront évacuées à travers la fente d'amortissement entre le plongeur et le rotor présentant une dimension minimale de 0,1 mm et seront sans inconvénient pour le fonctionnement. La présente invention sera maintenant décrite avec référence au dessin ciannexé dans lequel: 4 4Z73111 la figure unique représente une vue en coupe du régulateur avec son circuit de connexion électrique. En se référant à la figure, le bord externe du diaphragme annulaire 4 est fixé dans le rotor 2 au moyen d'un manchon fileté 3. Le bord interne du diaphragme 4 est fixé sur le plongeur 7 avec un écrou 5 par l'intermédiaire d'un manchon 6. La canalisation d'huile allant de l'orifice 11 à l'opérateur Y est alimentée, à travers l'orifice 11, avec une pression d'huile constante qui est évacuée ou qui s'écoule à travers la fente amortisseuse h. La pression d'huile p dans la canalisation d'huile et la position du servomoteur y dépendent de la dimension de la fente d'amortissement h. Le diaphragme 4 et le plongeur 6sont soumis sur le côté à main gauche à la pression d'huile de commande s qui est alimentée à la chambre annulaire du manchon 8 du rotor par l'orifice 12. 2OLe niveau de la pression s est réglé en ouvrant ou en fermant à moitié la vanne 13 soit en mettant en oeuvre le moteur électrique 9 soit en tournant la poignée 10. Lorsque la vitesse du rotor du régulateur est augmentée, l'augmentation de la force centrifuge déplace le plongeur 7 ensemble avec le diaphragme 4 dans la direction de l'ouverture de la fente d'amortissement h, ce qui entraîne une évacuation de la pression d'huile p. A la fois la pression d'huile p et la force qu'elle exerce sur le côté à main droite du diaphragme sur la surface annulaire f, chutent. Au moment o la valeur absolue de l'augmentation de la force centrifuge et le produit absolu p x f sont égaux, le plongeur 7 arrête son mouvement de translation par rapport au rotor 2. La chute de pression p déplace l'opérateur y dans la direction de la demifermeture de l'admission du fluide à la turbine. Le problème technique de l'association directe unique et non perturbée de la pression d'huile p en sortie, à la vitesse du rotor de la turbine est résolu par la présente invention qui comporte de manière originale un seul plongeur métallique 7 intégré au rotor 2 au moyen d'un diaphragme annulaire flexible 4. Revendication 1. Un régulateur de vitesse hydraulique avec un diaphragme tournant destiné à associer la pression d'huile en sortie p à la vitesse n du rotor de la turbine caractérisé en ce qu'il comporte un seul plongeur métallique 57 connecté fermement au bord interne du diaphragme annulaire flexible 4 qui est connecté par son bord externe au rotor 2 par l'intermédiaire d'un manchon fileté 3.