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Procédé de production de vapeur à haute-pression.
Convention internationale de 1883, eu. égard: 1 = à la demande,de brevet allemande du 18 Mais 1925 pour les revendications 1 et 2a.- 2 - à la demande de brevet allemande du 2 Juin ,1925 pour les revendications 2b, 2c, et 2d.- 3 - à la demande de brevet allemande du. 16 Mai 1925 pour les revendications 2e, 2f, 2g et 2h.-
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Le présent brevet de perfectionnement concer- et/ ne des modes de construction, de fonctionnement/de réglage d'un système de pompes pour la misé en oeuvre du procédé de production de vapeur à haute pression décrit dans le brevet principal.
Tous ces modes de réalisation auront ce point commun que les pompes (pompe pour la circula- tion de la vapeur et pompe/d'alimentation), nécessaires pour le maintien du service, seront entraînées par une seule et même machine motrice* soit directement, soit par l'intermédiaire d'une transmission, le débit des ppmpes étant réglé par une variation du nombre de tours du dis- positif moteur.Dans certains cas'particuliers, le débit de la! pompe d'alimentation pourra être modifié indépen- damment du débit de la pompe de circulation de vapeur.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés' à titre' d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière' l'invention peut être réa- li sée.
La fig.1 représente l'ensemble du groupe' de pompes.
Les fig. 2 et 3 sont des schémas de montage particuliers'des deux pompes.
La fig. 4, une variante de ce montage.
Les fig.5 et 5a, une autre variante du mon- tage.
La fig. 6 représente un mode d'exécution de la pompe assurant la circulation de la vapeur.
La fig. 7, son diagramme de distribution.
On voit sur la fig. 1 que la pompe d'alimenta- - tion 1 de la chaudière est entraînée, en même temps que la pompe 2 pour la circulation de la vapeur par une
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le seule machine motrice'par exemple, moteur électrique 3.
Les cylindres des pompes ont des dimensions choisies en sorte qu'à chaque pompe alimentaire est associée une pompe de circulation de vapeur si bien que, dans chaque station de production de vapeur, il existe autant de pompes de circulation de vapeur que de pompes d'alimen- tation. Ces deux pompes sont accouplées dans l'exemple représenté, à un moteur 3, par l'intermédiaire des trains d'engrenages 4 et 5. Les débits des deux pompes peuvent être modifiés en faisant varier le nombre de tours du moteur, de telle sorte que si les pompes ont des pistons, elles seront toujours dans le rapport vou- lu, puisque le rapport des nombres de tours des deux pom- poes reste constant.
Pour des pompes centrifuges, on peut assurer le rapport voulu des débits,grâce à l'exé- cution correspondante des transmissions et la diversité, par rapport à la vapeur et à l'eau, des caractéristi- ques des pompes centrifuges. Cette compensation peut aus, si être réglée à l'aida diane branche de dérivation avec organe de laminage etc...
, notamment dans les stations où l'entraînement de la pompe d'alimentation et de la pompe de circulation de vapeur se fait depuis la machine motrice principale , comme par exemple sur les locomotives* Les dimensions de la pompe d'alimenta-
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tion sont avantâgeusementsllpérieures aux dimensions né- cessaires et cette pmpe est alors munie d'un dis- positif de dérivation qui petit servir en même temps au réglage du débit,
Il est évident qu'on pourrait combiner les réglages par la modification du nombre de tours et à l'aide d'une dérivation, ou bien encore le débit
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de la pompe d'alimentation peut être réglé en changeant la course du piston de pompe.
La modification du. nombre de tours peut être obtenue directement par une variation du nombre de tours du moteur ou bien par l'interposition d'un train d'en- grenages ou son équivalent .
Sur les fig 2 et 3 est représenté un agence- ment mutuel particulier des deux pompes qui sont ici attaquées par un bouton de manivelle commun 3', les deux cylindres de pompe 1, 2 étant alignés en face l'un de l'autre suivant le même axe. On obtient ainsi une meilleure uniformité de marche du groupe.
Suivant la fig.2, le cylindre de la pompe d'alimentation 1 est muni d'une branche de dérivation ou canalisation de retour 6 avec organe de réglage 7, et le cylindre de la pompe 2 pour la circulation de la vapeur comporte une dérivation 8 avec organe de régla- ge 9. Le dispositif de dérivation et de réglage de la pompe d'alimentation peut être exécuté de façon ana- logue par exemple aux pompes d'injection du carburant des moteurs Diesel.
Sur la fig. 3; est représentée un mode d'atta- que des pistons de pompe, toujours à partir d'un même bouton de manivelle, mais par l'intermédiaire d'un cadre 10 réduisant l'effort sur les pivots,
Pour diminuer les frais de première instal- lation. du moteur actionnant les pompes et son encom- brement, les pompes peuvent être entrainées directe- ' ment par la machine motrice principale, ce qui, en outre, présente de nombreux avantages de service, résultant des caractéristiques du générateur de vapeur à haute pression*
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Pendant l'arrât de la machine motrice principale, il faudra maintenir la production de la vapeur, avec un effet de chauffe réduit en conséquen- ce, à l'aide,de pompes auxiliaires spéciales qui seront entraînées séparément,
au. moyen d'une machine à va- peur, d'un moteur.électrique etc.*. Suivant les con- ditions de serviceà l'instant donné, on laissera fonctionner les rompes auxiliaires même pendant la marche de la machine principale, c'est-à-dire en perma- nence, ou bien on ne les mettra en service que lors d'une surcharge de la station pour augmenter la produc- tion' de vapeur Il est avantageux d'utiliser les pom- pes auxiliaires également 'pour la mise en marche du générateur à vapeur de haute pression. Le mode d'entraî- nement des pompes auxiliaires devra être choisi confor- mément au fluide moteur disponible lors de l'arrêt de la production de vapeur à haute pression.
Cet entraîner ment peut êtr'e assuré par exemple, à l'aide d'une ma- chine à vapeur de basse pression s'il existe des chau- dières à vapeur de pression en service permanent, ou. par un accumulateur de vapeur à basse pression, ou bien 'encore par un moteur électrique alimenté par le réseau. ou. par une batterie d'accumulateurs.
Ces pom- pes auxiliaires constituent dans tous les ces.,- qu'elles tournent' en permanence ou non, une sécurité pour le service venant s'ajouter aux dispositifs de réserve et de sûreté toujours à prévoir,
La variation des. débits des pompes princi- pales peut être obtenue en modifiant leur nombre de tours par rapport à la machine motrice principale, ou bien en établissant un dispositif de dérivation ou. de
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circulation en retour, reliant les côtés refoulement et aspiration des pompes, ou. bien encore en changeant la commande des pompes, ou enfin de toute autre manière équivalente., Par contre, les pompes auxiliaires fonc- tionnent sans aucun réglage 'en temps normal.
Le ser- vice de la station, est particulièrement avantageux et simple, si la variation de débit des pompes principa# les est fonction de la consommation, de vapeur de la machine 'principale et'réglée par la commande de dis- tribution de ladite machine.
Sur la fig. 4 , le chiffre de référence 11 désigne le cylindre d'une machine à vapeur à piston et hauts pression, constituant la machine motrice prin- cipale et entrainant directement une génératrice élec- trique 12 .Au bout libre de l'arbre de couche 13 est calée une manivelle extrême 14 attaquant la pompe de circulation 15 de la vapeur et la pompe d'alimenta- tion 16, ainsi que toutes les autres pompes éventuelle- ment nécessaires au fonctionnement de la station de production de vapeur à haute pression, comme par exem- ple une:pompe à eau pour le refroidissement des presse- étoupes de la tige de piston, des instruments de mesu- re, etc....
Pour la mise en marche du générateur de vapeur à haute pression et pour le maintien de la pro- duction de la vapeur pendant l'arrêt de la machine motrice principale; on prévoit une pompe de circula- tion auxiliaire 17 et une pompe d'alimentation auxili- aire 18, '.lesquelles pompes sont entraînées séparément, à l'aide d'une courroie de transmission 19 ou son équi- valent, par un moteur électrique commun 20 S'il était
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indispensable de prévoir entre/d'autres pompes auxiliaires (pour un refroidissement auxiliaire, etc...) on pour- rait les accoupler avec le même moteur aussi. Dans de nombreux cas, on ne prévoit qu'une seule pompe auxi- liaire uniquement pour maintenir la circulation de la vapeur.
Sur les fig. 5 et 5a est représenter à ti- tre de nouvel exemple, une station de production de va- peur à haute pression mobile, c'est-à-dire, une locomo- tive à trois cylindres, comportant une pompe de circu- lation principale à deux cylindres, ainsi qu'une pom- pe d'alimentation principale* Les cylindres des deux pompes de circulation de vapeur 24 et 25 sont en tandem /avec / sur les mêmes tiges/les cylindres de locomotive exté- rieurs 21 et 23. La pompe d'alimentation 26 est en tandem avec le cylindre moteur central 22.
La commande de distribution des cylindres moteurs principaux est assurée par le tiroir à piston 27 du type HEUSINGER, En faisant varier le degré d'edmission des cylindres moteurs, on modifie, en même temps et' desmodromi quement, le débit des pompes principales à l'aide de la commande de distribution des, cylindres moteurs, ce réglage étant assuré pour la pompe de circulation de vapeur, par exem- ple, en agissant sur un organe de laminage 28 établi dans la branche de dérivation 29. Le dispositif de com- mande de la pompe d'alimentation principale n'a pas été représenté, aussi peu que celui des pompes auxiliaires.
La pompe de circulation de vapeur peut pré- senter conformément à l'invention, un mode d'exécution particulier. Les deux cotés du cylindre de cette pompe à double effet sont commandés par un tiroir à piston
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commun, actionné desmodromiquement (sans organes auxili-' aires additionnels, tels que clapet d'arrêt etc.. ) dont les recouvrements sont presque nuls ou même néga- tifs,, un recouvrement nul signifiant que simultanément avec la fermeture de la conduite d'aspiration' se produit l'ouverture de la conduite de refoulement, et inverse- ment.
L'avantage de ce mode de réalisation, par rapport à ceux que l'on connaît, réside dans son exécution très simple et dans la suppression absolument sure des bou- cles dans le diagramme qui ailleurs se produisent im- manquablement pour une diminution du débit, Cette forma- tion de boucles au diagramme entraîne dans des pompes re- foulant à un niveau trèsélevé, par exemple à une pres- sion de 100 atm. , un danger très grand pour le méca- nisme et même pour toute la/pompe, car des boucles insi- gnifiantes quant à la perte de puissance qu'elles im- pliquent, provoquent un accroissement de pression con- sidérable dans le cylindre par suite de la montée rapide de la;ligne décompression.
Le mode de réalisa- tion ci-dessus caractérisé du tiroir de distribution ga- rantit la plus grande sécurité de fonctionnement des pompes dans tous les ordres de marche, jusqu'aux éche-lons de réglage les plus bas, et permet par la suppression d'organes auxiliaires spéciaux, tels que clapetsd'arrêt etc... l'emploi des nombres de tours élevés.
La fig. 6 représente schématiquement un mode d'exécution de ce dispositif. Les chiffres de réfé- rence 30 et 31 indiquant les deux cotés du cylindre d'une pompe à double effet, commandée par un tiroir 32, en for- me de piston creux, de manière à ne prévoir sur le corps la tiroir pour les deux côtésdu cylindre qu'une seule lumière d'admission 33 et une seule -------------
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lumière d'échappement de vapeur 34 ,
Le graissage des surfaces de course du pis- ton et du. tiroir,etc... est principalement assuré par le condensât que produisent les dispositifs de refroisisse- ment spéciaux. agissant sur le contenu du cylindre.
Dans la forme d'exécution de ce dispositif lubrifica- teur représenté à titre d'exemple sur la fig.6, les canaux 35 du cylindre et les canaux 36 du corps de ti- roir sont reliés à des tuyaux 37 se rejoignant en un ser- pentin extrême. Ce serpentin est monté dans un récipient de refroidissement 38 dans lequel le fluide réfrigérant, l'eau par exemple, .-arrive en!. pour sortir en b ..
Le condensat se formant!dans ce serpentin retombe par les tuyaux sur les surfaces de. frottement du. piston et du tiroir. '
Le condensat formé des deux côtés du cylindre de pompe et dans le corps de tiroir, ainsi que le lubrifiant fourni parfois en excès, sont re- cueillis au point le plus bas du. corps de tiroir d' où ils sont évacués à travers un canal 39 pouvant ser- vir avantageusement de conduit de sortie pour la vapeur ou. purgeur,
Le cylindre de pompe et le corps de tiroir sont, de préférence, usinés dans des pièces en acier massif si le fonctionnement de la machine prévoit des pressions de 100 atm. et plus.
Le débit de la pompe de circulation de vapeur peut être modifié en faisant varier la diffé- rence de phase entrele piston de pompe et le tiroir à l'aide d'un excentrique de réglage par exemple.Sur l'arbre vilebrequin 40, un manchon fileté 41 peut,
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par exemple, coulisser axialement. Sur ce manchon 41 est monté l'excentrique 42 auquel tout déplacement axial est interdit. Le coulissement du manchon 41 fait tour- ner l'excentrique 42 et change le décalage de phase entre piston de pompe et tiroir.
La fig. 7 donne un diagramme de la com- mande. Pour la puissance maxima, l'angle de calage Ó entre manivelle et excentrique est égal à 90 . Si alors l'excentrique est décalé d'un angle /3 comme lafigure l'indique en pointillés, la conduite d'aspira- tion est encore ouverte au début de la course de refou- lement et une partie du volume aspiré reflue dans la conduite d'aspiration. Le phénomène est analogue lors du retour du piston.
En faisant varier l'angle/? entre 0 et une valeur maxima, on peut, dans ces limi- tes, régler le débit à une valeur quelconque, Pour éviter les coups de bélier pendant la marche de la pom- pe qui se produisent notamment quand le débit est forte- ment diminué, les recouvrements du tiroir sont prévus, nuls ou négatifs, autrement dit, comme on l'a exposé déjà.---l'ouverture de la conduite de refoulement a lieu en même temps que la fermeture de la conduite d'aspira- tion,et inversement, c'est-à-dire que pendant le passa- ge de la course d'aspiration à la course de refoulement, l'intérieur du cylindre est momentanément en communica- tion simultanée aussi bien avec la conduite d'aspira- tion que de refoulement.
Ce mode de commande est particulièrement avantageux quand la pompe de circulation de vapeur est actionné à partir de la machine motrice principale.
Il est évident que pour la mise, en marche du générateur
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de vapeur à haute pression, il est alors indispensable de prévoie une pompe de secours à entraînement séparé;, REVENDICATIONS.
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Le présent brevet de perfectionnement comprend: 1µ - Un groupe de pompes destiné à un générateur de vapeur à haute pression, conforme au brevet principal, dont la caractéristique/ré(Side en ce que les pompes indispensables pour le service (pompe .r? ' de circulation de, vapeur et pompe d'alimentation), sont actionnées à partir de la même machine motrice et qu'en temps normal la modification des débits des pom- pes est obtenue en,faisant varier le nombre de tours de l'équipage moteur, alors qu'on certains pas parti- culiers, il est possible de changer le débit de la pompe d'alimentation indépendamment du débit de la pom- pe de circulation de vapeur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.