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LE COIN DU LABORATOIRE
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REGULATEUR DE PRESSION
Système Neyrpic
(1)Engl ish text p. 195
Les essais de roues de turbine Sur modèle né- cessitent l'obtention d'une pression aussi cons·
tante que possible. Les fluctuations de pression ont, en effet, l'inconvénient de placer le modèle de roue dans des conditions inexactes et, par ail- leurs, peuvent rendre toute mesure impossible.
Très fréquemment l'alimentation se fait par motopompe. Dans ce cas, les fluctuations du ré- seau et même les petits' coups de bélier dus aux pales de la pompe peuvent suffire à rendre prohi- bitives les variations de pression. D'où la néces- sité d'un appareil régulateur.
Cet appareil doit posséder certaines qualités qui sont malheureusement difficiles à concilier:
La sensibilité : c'est-à-dire qu'une faible va- riation de pression doit entraîner une grande ou- verture du régulateur et, par suite, une notable évacuation de débit. Il s'ensuit qu'un coup de bélier important dans la canalisation se traduira par une grande ouverture de l'appareil accompa- gnée d'une faible variation de pression.
La rapidité: il ne faut pas que les effets d'inertie ralentissent trop le mouvement du ré- gulateur vers sa position d'équilibre.
L'amortissement: cette qualité complète la précédente. Il ne servirait à rien que l'appareil réponde très rapidement, s'il devait osciller trop longtemps autour de sa position d'équilibre, car cela retarderait d'autant la mesure.
PRINCIPE DE L'APPAREIL
C'est le principe classique de la soupape à fuite permanente, mais à laquelle sont appliquées des variantes originales pour réaliser les conditions susindiquées.
En régime d'équilibre, l'appareil mi-ouvert laisse échapper un certain débit. L'effort hydrau- lique qu'il encaisse est équilibré en partie par le poids de la soupape, en partie par une réaction élastique extérieure. Dans les solutions c1assi-
(1) Ce système G foit l'objet de plusieurs demandes de .Drevet.
ques, cette dernière réaction est fournie par un ressort. Mais ce dispositif ne convient point ici, car, si le ressort est court, il crée un décrément trop grand, la soupape manque de sensibilité; et si le ressort est long, il est trop lourd et l'appareil devient paresseux. On ne peut pas, non plus, di- minuer la réaction demandée au ressort en aug- mentant celle due au poids propre de la soupape, car on tomberait dans le même défaut d'une sou- pape trop lente à répondre.
Dans l'appareil ici décrit, le ressort est consti- tué par de l'air comprimé. De la sorte, on réalise avec un faible poids, un ensemble élastique équi- valent à un ressort très long, c'est-à-dire que l'on obtient à la fois une grande sensibilité et une grande rapidité de manœuvre.
Quant à l'amortissement, il est obtenu par un choix convenable des longueurs du convergent et des canalisations en amont et en aval de la sou- pape.
Nous ne pouvons, dans cette simple note des- criptive, entrer dans la longue explication du calcul de la constante de temps.
DESCRIPTION DE l'APPAREIL
La soupape a une forme spéciale qui assure, pour une pression donnée, un effort hydraulique quasi constant, quelle que soit l'ouverture (voir en (1) sur la fig. 1.
La soupape est encastrée Sur une tige (2) qui est tenue latéralement par deux systèmes de 4 fils en croix (3). Ces fils empêchent tout mouve- ment latéral de la soupape et tout basculement.
Par contre, ils n'opposent qu'une très faible réaction élastique à une translation verticale. Le décrément introduit par cette fixation est donc très faible.
La tige (2) est encastrée à sa partie supérieure sur un plateau (4) qui reçoit la pression de l'air enfermé dans un cyl indre (5). Le plateau (4) est relié au cylindre (5) par une étanchéité en caoutchouc (6).
La surface du plateau (4) étant beaucoup plus grande que celle de la soupape (1), la pression
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1949032
MARS-AvRIL HH!J LA IIOUIl,l,El BLANCIIE 193
Evacuation d'eau
de réfrigération Cooling
water outlet
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5.-
CYLINDER
CYLINDRE 7.-CASING CLOCHE
1.- VALVE SOUPAPE 4.-DISC
PLATEAU
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STETCHED AT 900 WITH RESPECT TO ONE ANOTHER
- FILS EN CROIX Cooling
water Inlet Admission
d'eau de réfrigération
Fig. 1. -- Coupe verticale du régulateur de pression. Vertical cross-section of pressure regulator.
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d'air est beaucoup plus faible que la pression d'eau dans la conduite.
Le réservoir (5) est lui-même entouré d'une cloche (7) le protégeant contre les variations trop rapides de température.
Admision d'eau
ln/et ofwater
Vue de la partie inférieure du régulateur de pression.
Lower section of pressure regulator.
@---
Fig Il.
L'équipage mobile du régulateur de pression : on distin- gue la soupape (11. le plateau (4) et l'étanchéité (6).
Mobile section of pressure regulator : schowing valve (1), dise (41 and rubber diaphragm (61.
/ '/11 ...., / ••
SCHEMA D'UNE INSTALLATION POUR ROUE PELTON Une ou plusieurs motopompes (A) refoul2nt dans un col lecteur (8) qui est en communication avec la clocho ô air (C). Sur la cloche sont bronchés: le régulateur de pres-- sion (0) et une ou deux canaliéations (E). Ces canolisCilions sur lesquelles se trouvent les prises de pression (F) condui sent aux injecteurs (G) et à la roue (H).
INSTAllATiON DIAGRAM fOR TESTING MODEl PELTON TURBINES
The water from one or several pump units (A 1flows into a mani fold (8) which is connected Ir) an ,ù tank (C). The air tank suppl:es the pressure regulalo,' (0). and one or Iwo p'pes (E). These pipes are provided with pressure intakes (FI, and lead to the nozzles (G) and the run- ner (HI.
MARS-AvRIL 1949 --- LA HOUILLE BLANCHFJ
LABORATORY PRACTICE
PRESSURE REGULATOR
Neyrpic System
(1)Texte français p. 192 See French text for illustrations
Model tests of turbine Î-unners necessitate that the pressure be as constant as possible. The drawback of variations in pressure is that the model runner functions under conditions not found in nature, thus rendering any measure- ments impossible.
The water supply to the model is very often effected by a pump unit, in which caSe it is pos- sible that the variations in pressure become pro- hibitive owing to fluctuations of the electric cur- rent and even to the small water-hammer effects produced by the pump blades. A regulating ap- paratus is therefore necessary.
However, this apparatus must possess certain qualitieswhich are, unfortunately, difficult to combine:
Sensitiveness : Cl smClIl vClriCltion in the pres- sure should cause CI large opening of the regulCl- tor, resulting in a sizeCible evacuCition of wClter.
It follows that a lorge water-hammer effect in the piping would cause the opparatus to open to a considerable extent, this being accompanied by only a small variation in pressure.
Speed: the inertia effects should not slow down the movement of the regulator ClS it approa- ches its position of equilibrium.
Dampening: this is complementary to the preceding quality. It would be of no use if the apparatus responded rapidly but osci lIated for a long period of time before regaining its position of equilibrium, since this would delay the measu- rements.
CONSTRUCTION OF APPARATUS
The apparatus is based on the classical prin- ciple of the permanent release valve, to which has been added certain original features in order that the above-mentioned conditions may be real ised.
Under normal conditions of equilibrium, the apparatus, which is then half open, allows a cer- tain amount of water to escape. The hydraulic force which it supports is balanced partly by the weight of the valve, and partly by an exterior elastic force, which, in the classical solutions, was obtained by means of a spring. In this case, however, the spring system is not efficacious, since, if the spring is short, a large decrement results and the valve becomes insensitive ; if, on the other hand, the spring is long, it is too heavy, ane! the reaelions of the apparatus are not rapid enough_ Nor is it possible to diminish the requi- red force or the spring by increasing the weight of the volve, since the latter would again become slow to rl"',nr'lnr-t
ln tlle COSE~ of the opporotus described herein, the spring is reploced by compressed air. In this woy, On elastic force is obtained which is equi- volent ta an extt-emely long spring without ha- ving the drawback of its weight, and which pos- sesses both great sensitiveness and great ma- nœuvrable rapidity.
The dampening is obtained by a suitable choi- ce of the length of the converging section (8) and of the piping both upstream and downstream rrom the valve.
(1) Many patent applications have been taken out for this system.
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This being a short descriptive note, it is not possible to enter into a long explication of the calculation of the time constant.
DESCRIPTION Of APPARATUS
(See fig. 1).
The valve has a special shape ensuring a hy- draulic force which is almost constant for a gi- ven pressure, no matter what the rate of opening be.
The valve (1) is fixed to a rod (2) he Id late- rally by 4 sets of 2 piano wires (3) stretched at 90° in respect to one another. These wires pre- vent any lateral or tipping movement of the val-
ve. They do not, however, prevent it from mo- ving vertically, and the decrement involved in this method is therefore very small.
The upper part of the rod (2) is fixed to a disc (4) which bears the pressure of the air contai- ned in a cylinder (5) above it. The disc (4) is joined to the cylinder (5) by means of a rubber diaphragm (6),
Since the area of the disc surface is far greater thon that of the valve (1), the pressure of the air thereon is much less thon the pressure of the water in the pipe.
The compressed air cylinder (5) is itself in a casing (7) protecting it against variations in tem- perature which are too rapid.
