Brevet FR2619600A1 — publié le 19890224

La présente invention a trait à un dispositif de commande des directrices d'un distributeur de machines hydrauliques, et elle est plus particulièrement relative à la liaison entre les directrices et l'organe de commande de leur orientation. On rappellera qu'un distributeur de ce genre est constitué d'un nombre varia- ble de directrices ou palettes profilées en ailes d'avion et associées à un tourillon orientable de manière que leur ensemble soit actionné de façon synchrone par l'organe de commande commun précité. Celui-ci est en général un cercle de vannage qui fait varier de façon homogène l'angle d'inclinaison des directrices. Ces dernières servent à l'alimentation en eau de la roue sur toute sa périphérie, comme cela est bien connu dans la technique. La variation de l'angle d'inclinaison des directrices entraîne un changement du débit d'admission d'eau et fait varier l'angle d'entrée sur la roue. Tout cet ensemble est régi par le régulateur de vitesse qui maintient le groupe à la vitesse de synchronisme, quels que soient le débit et la chute. L'agencement actuel d'un tel dispositif distributeur comporte un système de bielles et manivelles actionné par l'organe de commande, lequel système agit sur un levier calé angulairement sur le tourillon de la directrice. En cas d'effort lors de la fermeture du distributeur, par exemple lorsqu'un obstacle se glisse entre deux directrices, tout l'effort de manoeuvre se reporte sur la directrice bloquée. On a donc prévu un élément fusible ou de rupture qui permet d'éviter les surcouples qui pourraient endommager dans ce cas le distributeur. Lors de la rupture de l'élément considéré, il se produit une désynchronisation de la directrice correspondante, de telle sorte que l'alimentation de la machine hydraulique est perturbée. Il faut alors intervenir manuellement, c'est-à-dire au niveau du cercle de vannage pour changer l'élément fusible. Pour remédier partiellement à cet inconvénient, on a prévu, par exemple dans le document FR-B-1354691, de réaliser le levier en deux parties, et de réunir ces deux parties par un élément élastique. Mais si ce système donne satisfaction pour de petits efforts, il n'empêche pas la mise en place d'un élément fusible qui se rompt sous des efforts élevés. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remé- dier aux inconvénients de la technique antérieure et à permettre la réalisation d'un dispositif de commande de l'orientation des directrices d'un distributeur de machines hydrauliques qui soit de construction simplifiée et de fonctionnement amélioré. En effet, comme il devient de plus en plus nécessaire, par suite des exigen- ces des cahiers des charges, de réaliser la resynchronisation automatique du distri- buteur en cas d'incident, la demanderesse a entrepris des études qui ont permis de résoudre le problème ainsi posé. Il faut dire que cette résolution a été facilitée par la tendance technique générale qui est de dessiner le tracé du profil des direc- trices de manière qu'elles aient une tendance à la fermeture sous l'effet des forces hydrodynamiques qui sont appliquées sur elle. On peut concevoir aussi que cette 26 1 9 6 0 0 tendance à la fermeture s'obtient par des moyens extérieurs tels que ressorts, contre- poids, vérins, etc. Le but de l'invention est obtenu par un cercle de synchronisation comportant autant de rampes que de directrices, en faisant coopérer l'extrémité libre de chaque levier avec la rampe correspondante du cercle, tandis qu'en fonctionnement les directrices ont tendance à se fermer. Dans un mode d'exécution préféré, la périphérie d'un galet monté fou sur un axe porté par l'extrémité de la bielle coopère avec la rampe du cercle de vannage. Chaque rampe est constituée par l'arête d'une patte solidaire du cercle de vannage et s'étendant radialement à partir de la périphérie de ce cercle. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est suscep- tible de procurer Fig. 1 est une vue de dessus partielle avec arrachement d'un distributeur classique de machine hydraulique. Fig. 2 en est une coupe suivant 11.11. Ces deux figures illustrent la technique antérieure. Fig. 3 est une vue semblable à celle de Fig. I mais illustrant le mode de réalisation conforme à l'invention. Fig. 4 en est une coupe suivant 111.111. Dans le mode de réalisation actuel illustré en Fig. I et 2, un distributeur de machine hydraulique telle qu'une turbine comprend un cercle de vannage I entraîné en rotation par tout moyen approprié connu à partir d'un régulateur de vitesse non représenté, en vue de réaliser la synchronisation des éléments de ce distributeur. A cet effet, le cercle de vannage I est associé à un certain nombre d'ensembles bielle-manivelle référencés 2 et qui comprennent chacun une biellette 21 articulée par ses deux extrémités d'une part au cercle autour d'un axe 3, et d'autre part à une manivelle 22 au moyen d'un axe 4. La manivelle 22 est en outre montée àa rotation libre par rapport au moyeu 51 d'un levier 5 qui est lui-même calé angulaire- ment au moyen d'une clavette 6 ou analogue par rapport au tourillon 71 de chaque directrice 7. On observe que le tourillon 71 traverse de manière étanche un flasque 8 de telle sorte que si la directrice est dans le compartiment noyé, au contraire son mécanisme de commande est dans une chambre sèche. Conformément à la technique connue, la bielle 22 porte une patte 22a disposée en vis-à-vis de l'extrémité du levier 5. Ces deux parties sont percées et traversées par un boulon 9 qui forme organe de rupture lorsque des efforts trop importants apparaissent entre la directrice et son organe de commande. Conformément à l'invention (Fig. 3 et 4), le cercle de vannage 1 est pourvu de pattes radiales 9 qui s'étendent à partir de sa périphérie et comportent chacune en particulier une rampe 91 dont le rôle sera expliqué plus loin. L'autre arête de chaque patte 9 est très oblique, de manière à constituer entre l'arête 91 d'une patte 9 et celle 92 de ses voisines, un espace 10 le plus large possible. Le montage de chaque directrice est identique à celui illustré en Fig. I et 2 et on ne reviendra pas d'ailleurs sur ces éléments constitutifs qui sont bien connus dans la pratique. La directrice 7 se trouve bien entendu dans le compartiment im- mergé tandis que le bout extérieur de son tourillon 71 se trouve dans une chambre sèche. Sur ce bout est calé angulairement le moyeu 112 d'un levier Il. Ce calage angulaire peut être effectué par des clavettes, des goupilles longitudinales, etc. Dans le cas représenté, on a illustré deux goupilles longitudinales 12. Le levier Il comporte une seconde extrémité libre 113 supportant un axe fixe 13 autour duquel est monté à roulement libre un galet 14. On observe en Fig. 4 que le galet 14 se trouve exactement en vis-à-vis de l'arête 91 de chaque patte 9. Le fonctionnement découle des explications qui précèdent Etant donné, comme on l'a expliqué plus haut, que les directrices 7 ont tendan- ce à se refermer, c'est-à-dire à adopter les positions illustrées en Fig. 3, sous les effets hydrodynamiques ou autres, à l'état fermé le cercle I se trouve à une position angulaire à laquelle les rampes 91 sont en appui sur les galets 14 mais sans agir sur eux. Lorsqu'on veut ouvrir le distributeur, le cercle I est déplacé angulairement dans le sens de la flèche F, de manière que les rampes 91 en agissant sur les galets 14 provoquent le déplacement angulaire des directrices 7. Lorsqu'on veut refermer le distributeur, il suffit de faire revenir le cercle 1 en arrière et les efforts qui chargent les directrices déplacent celles-ci pour les amener dans la position de Fig. 3. En cas d'incident, c'est-à-dire lorsqu'un obstacle s'engage entre deux direc- trices quand le distributeur est ouvert, si un besoin de fermeture apparaît, on va faire tourner le cercle I dans le sens inverse de celui de la flèche F de telle sorte que tous les galets vont continuer à coopérer avec les rampes, sauf celui qui corres- pond à la directrice coincée, dont l'extrémité 113 du levier va se loger dans l'espace 10. Au moyen d'instruments appropriés, on va détecter qu'une des directrices reste ouverte, et de manière manuelle ou automatique, il suffit d'ouvrir en grand le distributeur pour que l'obstacle disparaisse sans aucune intervention manuelle au niveau des directrices, car l'ouverture en grand du distributeur permet l'évacuation naturelle de cet obstacle. On ramène ensuite l'ouverture des directrices au réglage désiré. On a ainsi réalisé un dispositif qui permet une simplification notable de la commande et de la synchronisation des directrices d'un distributeur de machines hydrauliques dont la commande du vannage est à simple effet, ce qui entraîne une simplification considérable de la chaîne cinématique et du circuit de régulation. En outre, la suppression de l'élément de rupture de l'ensemble biellemanivelle 2 et du levier 5 entraîne une diminution importante du prix de revient général du distributeur. Il va de soi que les axes 13 des galets 14 des leviers Il sont orientés paral- lèlement à l'axe géométrique de la roue de la turbine dans le cas d'un distributeur cylindrique, alors que lesdits axes comportent des axes géométriques concourants à l'intersection de l'axe géométrique de la roue et de celui des tourillons 71 des directrices 7 dans le cas d'un distributeur conique. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple, et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande et de synchronisation des directrices (7) d'un distributeur de machines hydrauliques, notamment de turbines, du genre comportant un cercle de synchronisation (1) tournant et articulé à des systèmes bielle-manivelle (2) propres à provoquer la rotation synchronisée d'une multiplicité de leviers (5) associés aux directrices (7) dont l'angle d'inclinaison est fonction du débit désiré, caractérisé en ce que le cercle de synchronisation (1) comporte autant de rampes (91) que de directrices (7), en ce que chaque levier (11) qui est calé angulairement par une de ses extrémités par rapport à la directrice correspondante (7) est pourvu d'une extrémité libre (113) qui coopère avec la rampe correspondante (91) et en ce que des moyens sont prévus pour rappeler les directrices (7) dans leur position correspondant à la fermeture du distributeur. 2.. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (113) du levier (11) opposée à celle (112) qui est calée sur le tourillon (71) de la directrice (7) correspondante porte un axe (13) autour duquel tourne librement un galet (14) dont la périphérie coopère avec la rampe (91) du cercle de synchronisation (1). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les rampes (91) du cercle de synchronisation sont constituées chacune par une arête d'une patte (9) s'étendant radialement à partir de la périphérie dudit cercle (1). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les axes (13) des galets (14) des leviers (11) sont orientés parallèlement à l'axe de la turbine dans le cas d'un distributeur cylindrique. 5. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les axes (13) des galets (14) des leviers (11) sont concourants avec l'intersection de l'axe géo- métrique de la turbine et de celui du tourillon (71) de la directrice (7) dans le cas d'un distributeur conique. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une commande automatique assurant l'ouverture maximale du distributeur en cas de coincement d'une directrice par un corps étranger ou obstacle. 7. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un espace (10) important existe entre deux pattes (9) successives pour permettre le débattement libre de l'extrémité (113) du levier qui s'y trouve. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le profil des directrices est tel que les forces hydrodynamiques qui s'ap- pliquent sur elles, ont tendance à les fermer.