Installation de régulation pour turbocompresseurs et turbo-ventilateurs. L'objet de la présente invention est une installation de régulation pour turbocom presseurs et turbo-ventilateurs.
On sait que la pression de refoulement des turbo-ventilateurs et des turbo-compres- seurs augmente avec une diminution du vo- lurne du gaz, si la vitesse est constante, jus qu'à ce que la limite dite limite de .,pom- perie" soit atteinte, limite à laquelle le gaz se meut en avant et en arrière dans le com presseur; cette action de pomperie est accom pagnée d'ordinaire par une vibration con sidérable.
La limite de pomperie peut être abaissée en réduisant la vitesse, mais d'après la présente invention, le même ou même un meilleur résultat est, obtenu sans aucun changement de la vitesse par ce qu'un pa pillon est monté sur le côté d'aspiration du compresseur ou ventilateur et une soupape d'échappement sur le côté de sortie du com presseur, le papillon et la soupape étant au tomatiquement et sous toutes les conditions commandés en dépendance de la masse de gaz traversant le compresseur ou ventila teur. Le dessin ci-joint montre, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 en est une coupe verticale: la fig. 2 montre une partie de la fig. 1, à plus grande échelle, et la. fig. 2a est une vue de côté d'une partie de la fig. 2.
Le turbocompresseur est représenté en 1; 2 désigne un ajutage de Venturi placé entre le tuyau d'aspiration d'air et le manchon ou enveloppe du papillon. Une soupape d'échap pement 4 est disposée entre le compresseur et une soupape de retenue 5 commandant le passage au tuyau (le refoulement princi pal d.
Un tuyau 7 relie l'ajutage de Venturi 2 à l'extrémité supérieure d'un cylindre S. dont l'extrémité inférieure communique soit avec le tuyau d'aspiration d'air en avant de l'ajutage 2, soit par une ouverture 9 avec l'atmosphère, si la pression atmosphérique règne dans le tuyau d'aspiration.
Urr piston 10 établi dans le cylindre 3 est soumis, d'une part, à la différence des pressions existant sur ses surfaces inférieure et supérieure et, d'autre part, à, la force antagoniste d'un res sort réglable 17.. La position du piston 10 dépend en conséquence de la masse d'air passant par l'ajutage de Venturi.
Un levier 12 est pivoté en 13 (fig. 2 et 2a) à. une tête 1.4 formant un prolongement de la tige de piston 15. Des bras 16 et 17 sont également articulés au levier 12; le bras 16 est connecté au plongeur de relais 18 et le bras 17 à un piston 19 axialement mobile dans un cylindre 20.
Lorsque le piston 10 se meut vers le bas par suite de la dimi nution de la masse d'air traversant l'aju- tage de Venturi, le levier 12 tourne sur son point d'articulation SO sur la bielle 17; ce point constitue alors un pivot temporaire pour le levier, en sorte que le plongeur de relais 18 est descendu et admet en 21 sur la surface inférieure du piston 19, un fluide, par exemple de l'air ou de l'huile, sous pression, amené par un tuyau 22 à la cham bre du plongeur de relais. Le piston 19 est ainsi soulevé contre la pression d'un ressort 23. lie levier 12 tourne alors sur le pivot 13 et le plongeur de relais 18 est soulevé.
La position du piston 19 dépend donc de la masse d'air traversant l'ajutage de Venturi.
La partie inférieure du cylindre 20 est connectée par un tuyau 24 à un distributeur 95 qui normalement communique par un tuyau 26 avec un cylindre 27 (fig. 1) et par un tuyau 28 avec un cylindre<B>29.</B> La pression dans le tuyau 26 est transmise au côté droit du cylindre 27 et tend à actionner un piston 30 vers la gauche contre la pression d'un rc#esort 31. Sur la tige du piston 30 est arti- cule'- un levier 32, monté à pivot en 33 et attaquant par l'extrémité 34 une barre 35 . adaptée pour ouvrir ou fermer le papillon 3.
Si par suite du fonctionnement du plon- geur de relais, du fluide sous une pression suffisant à surmonter la résistance du res sort 31, est a.clmis au cylindre 27, le papillon est. actionné de manière à réduire le passage au compresseur. La position de ce papillon est en conséquence réglée en dépendance de la masse d'air passant dans le compresseur- Le cylindre 29 contient un piston<B>26</B> et un ressort 37 disposés de manière similaire à ceux du cylindre 27,
sauf qu'une augmen tation de pression sur le piston fait ouvrir la- soupape d'échappement 4 et que le ressort 37 est régi6 de façon que cette ouverture se produise après que le papillon s'est déjà fermé dans une certaine mesure. L'ouverture de la soupape d'échappement 4 est donc également réglée en dépendance de la masse d'air passant clans le compresseur.
La soupape de retenue 5 se ferme égale ment lorsque l'arrivée d'air est diminuée. Si la diminution de cette arrivée continue au- dessous d'une certaine limite, la soupape de retenue se ferme complètement, la soupape d'échappement s'ouvre en grand et le papil lon est fermé dans une mesure limitée par un arrêt 39, qui permet à une très petite quantité d'air de passer et d'être refoulée par le compresseur à une faible pression. Aucun air ne passe dans la conduite de re foulement.
Si la demande d'air est augmentée ou se fait à nouveau, la pression tombe dans 1c tuyau de refoulement d'air 6, et cette dimi nution de pression est communiquée par un tuyau 40 sur le côté inférieur d'un piston !il mobile dans un cylindre 42.
Le piston 41 est alors pressé vers le bas par un ressort 43 et sa tige 43a en prise par une tète 14 avec une extrémité d'un levier 45 tournant en 46 soulève un piston 47 articulé à l'autre extré- miLé du levier 45. Lorsque le piston monte, le tuyau 26 est mis en communication avec un tuyau de purge 51, le papillon 3 s'ouvre et le compresseur refoule de l'air qui s'é chappe par la soupape d'échappement 4 en core ouverte.
Le piston de distribution 47 continue à s'élever jusqu'à. ce qu'il relie le tuyau 28 au tuyau de purge, après quoi la soupape d'échappement est fermée par le ressort 37 et la pression d'air augmente jus qu'à ce qu'elle ouvre la. soupape de retenue 5. Lorsque la pression normale a été atteinte clans le tuyau de refoulement d'air 6, le pis ton 41 est soulevé et le piston 47 est. abaissé à sa position normale clans laquelle les ev-- lindres 20, 27 et 29 sont en communication. La soupape d'échappement s'ouvre, au plus tard, juste avant que la limite de poin- perie soit atteinte.
Pour cette raison, la dis position est telle que le piston 10 est actionné par le mouvement de fermeture de la sou pape de retenue 5 aussi bien que par la diffc- rence de pression engendrée par l'ajutage de Venturi. A cet effet, la tête 14 (fig. 2a) fixée à la, tige du piston 10 est connectée à la tige 48 de la soupape de retenue. Si l'effet de pomperie se produit, par exemple aux suites d'une fermeture soudaine de la conduite (le refoulement, la ,soupape de retenue est ap pliquée sur son siège. Le piston 10 est des cendu à sa position la plus basse en assu rant l'ouverture en grand de la soupape d'échappement, et le papillon se ferme au tant qu'il est possible.
Des rainures 49 pré vues dans l'extrémité fourchue de la tige 48 permet au piston 10 d'effectuer ses mouve ments normaux lorsque la soupape de re tenue est ouverte.
De ce qui précède, on comprend que l'ins tallation décrite fonctionne de quatre ma nières différentes: l Lorsqu'une masse considérable de gaz est refoulée, le papillon est ouvert en plein et la soupape d'échappement est fermée.
2 Lorsqu'une moindre masse de gaz est refoulée, le papillon est ouvert en partie et la soupape d'échappement est encore fermée.
3 Lorsqu'une masse encore moindre de gaz est refoulée, le papillon se ferme encore plus et la soupape d'échappement s'ouvre en partie.
4 Lorsqu'il n'y a aucun débit de gaz à la conduite de refoulement, le papillon est fermé autant qu'il est possible et la soupape d'échappement s'ouvre de façon à évacuer la totalité de la masse de gaz passant par 3a. machine.
Lorsque le turbocompresseur ou le turbo-ventilateur fonctionne suivant le mode du, n 2, le papillon se ferme avec une di minution et s'ouvre avec une augmentation <B>(le</B> la masse de gaz.
Lorsque le turbocompresseur ou le turbo ventilateur fonctionne suivant le mode du n'' 3, le papillon se ferme encore plus, et la soupape d'échappement s'ouvre si l'écoule ment est diminué, et si l'écoulement aug-- menl-e le papillon s'ouvre et la soupape 0l'écliappenient se ferme.
L'ajutage de Venturi, ou l'organe qui l#1 remplace, petit ètre placé sur le côté de re foulement du compresseur et le distributeur petit être placé entre les chambres 2'i et 29 Dans la description de la construction re- présentée, on a admis chie le fluide gazeux est de l'air, niais il est évident que l'inven= tion est également applicable à d'autres gaz.
Regulation installation for turbochargers and turbo-fans. The object of the present invention is a regulation installation for turbo-compressors and turbo-fans.
It is known that the discharge pressure of turbo-fans and turbo-compressors increases with a decrease in the volume of gas, if the speed is constant, until the limit known as the limit of. perie "is reached, the limit at which gas moves back and forth in the com pressor; this pumping action is usually accompanied by considerable vibration.
The pumping limit can be lowered by reducing the speed, but according to the present invention the same or even a better result is obtained without any change in speed by having a throttle mounted on the side of the pump. suction of the compressor or fan and an exhaust valve on the outlet side of the compressor, the throttle and the valve being automatically and under all conditions controlled in dependence on the mass of gas passing through the compressor or fan. The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the object of the present invention.
Fig. 1 is a vertical section: FIG. 2 shows part of FIG. 1, on a larger scale, and the. fig. 2a is a side view of part of FIG. 2.
The turbocharger is shown in 1; 2 designates a Venturi nozzle placed between the air suction pipe and the sleeve or envelope of the butterfly. An exhaust valve 4 is arranged between the compressor and a check valve 5 controlling the passage to the pipe (the main discharge d.
A pipe 7 connects the Venturi nozzle 2 to the upper end of a cylinder S. whose lower end communicates either with the air suction pipe in front of the nozzle 2, or through an opening 9 with the atmosphere, if there is atmospheric pressure in the suction pipe.
Urr piston 10 established in cylinder 3 is subjected, on the one hand, to the difference between the pressures existing on its lower and upper surfaces and, on the other hand, to the antagonistic force of an adjustable res. 17. The position of the piston 10 therefore depends on the mass of air passing through the Venturi nozzle.
A lever 12 is pivoted at 13 (fig. 2 and 2a) to. a head 1.4 forming an extension of the piston rod 15. Arms 16 and 17 are also articulated to the lever 12; the arm 16 is connected to the relay plunger 18 and the arm 17 to a piston 19 axially movable in a cylinder 20.
When the piston 10 moves downward as a result of the decrease in the mass of air passing through the Venturi nozzle, the lever 12 rotates on its articulation point SO on the connecting rod 17; this point then constitutes a temporary pivot for the lever, so that the relay plunger 18 is lowered and admits at 21 on the lower surface of the piston 19, a fluid, for example air or oil, under pressure , brought by a pipe 22 to the chamber of the relay plunger. The piston 19 is thus lifted against the pressure of a spring 23. The lever 12 then rotates on the pivot 13 and the relay plunger 18 is lifted.
The position of the piston 19 therefore depends on the mass of air passing through the Venturi nozzle.
The lower part of cylinder 20 is connected by pipe 24 to a distributor 95 which normally communicates by pipe 26 with cylinder 27 (fig. 1) and by pipe 28 with cylinder <B> 29. </B> The pressure in the pipe 26 is transmitted to the right side of the cylinder 27 and tends to actuate a piston 30 to the left against the pressure of a spring 31. On the piston rod 30 is articulated a lever 32, pivotally mounted at 33 and attacking by the end 34 a bar 35. suitable for opening or closing the throttle 3.
If, as a result of the operation of the relay plunger, fluid under sufficient pressure to overcome the resistance of the spring 31 is supplied to the cylinder 27, the throttle is. actuated so as to reduce the passage to the compressor. The position of this butterfly valve is consequently adjusted in dependence on the mass of air passing through the compressor. The cylinder 29 contains a piston <B> 26 </B> and a spring 37 arranged in a manner similar to those of the cylinder 27,
except that an increase in the pressure on the piston opens the exhaust valve 4 and the spring 37 is regulated so that this opening occurs after the throttle has already closed to some extent. The opening of the exhaust valve 4 is therefore also adjusted in dependence on the mass of air passing through the compressor.
The check valve 5 also closes when the air supply is reduced. If the decrease in this inlet continues below a certain limit, the check valve closes completely, the exhaust valve opens wide and the butterfly valve is closed to an extent limited by a stop 39, which allows a very small amount of air to pass through and be forced out by the compressor at low pressure. No air passes through the discharge line.
If the demand for air is increased or occurs again, the pressure drops in the air delivery pipe 6, and this pressure decrease is communicated by a pipe 40 on the underside of a piston! in a cylinder 42.
The piston 41 is then pressed downwards by a spring 43 and its rod 43a engaged by a head 14 with one end of a lever 45 rotating at 46 lifts a piston 47 articulated at the other end of the lever 45. When the piston rises, the pipe 26 is placed in communication with a purge pipe 51, the butterfly valve 3 opens and the compressor delivers air which escapes through the exhaust valve 4 which is still open.
The distribution piston 47 continues to rise up to. that it connects the pipe 28 to the purge pipe, after which the exhaust valve is closed by the spring 37 and the air pressure increases until it opens. check valve 5. When normal pressure has been reached in the air discharge pipe 6, the pump 41 is lifted and the piston 47 is raised. lowered to its normal position in which the cylinders 20, 27 and 29 are in communication. The exhaust valve opens, at the latest, just before the punch limit is reached.
For this reason, the arrangement is such that the piston 10 is actuated by the closing movement of the check valve 5 as well as by the pressure difference created by the Venturi nozzle. For this purpose, the head 14 (Fig. 2a) fixed to the piston rod 10 is connected to the rod 48 of the check valve. If the pumping effect occurs, for example as a result of a sudden shutdown of the pipe (the discharge, the, check valve is applied to its seat. The piston 10 is lowered to its lowest position in ensuring that the exhaust valve opens wide, and the throttle closes as much as possible.
The grooves 49 provided in the forked end of the rod 48 allow the piston 10 to perform its normal movements when the check valve is open.
From the foregoing, it will be understood that the installation described operates in four different ways: When a considerable mass of gas is delivered, the throttle is fully opened and the exhaust valve is closed.
2 When a lesser mass of gas is discharged, the throttle is partially opened and the exhaust valve is still closed.
3 When an even less mass of gas is discharged, the throttle closes even more and the exhaust valve partially opens.
4 When there is no gas flow to the discharge line, the throttle is closed as much as possible and the exhaust valve opens so as to evacuate all the mass of gas passing through 3a. machine.
When the turbocharger or turbo-fan is operating in the mode of, # 2, the throttle closes with a decrease and opens with an increase in <B> (the </B> mass of gas.
When the turbocharger or turbo fan is operated in the mode of No. 3, the throttle closes even more, and the exhaust valve opens if the flow is decreased, and if the flow increases. -e the butterfly opens and the valve 0l'écliappenient closes.
The Venturi nozzle, or the part which replaces it # 1, is placed on the discharge side of the compressor and the small distributor is placed between chambers 2'i and 29 In the description of the construction shown , it has been admitted that the gaseous fluid is air, but it is obvious that the invention is also applicable to other gases.