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Procédé et dispositif pour le contr8le à la main ou automatique de la marche d'un saturateur de vapeur.
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La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le réglage des saturateurs de vapeur dans lesquels l'abaissement de température de la vapeur surchauf- fée est obtenu soit par passage sur des surfaces refroidies (dispositif dit "par surface") soit par vaporisation d'eau tombant en pluie ou pulvérisée sous pression dans le courant de vapeur (dispositif dit "par mélange").
Tant que la surchauffe et le débit de la vapeur restent constants le débit du fluide refroidisseur, dont en
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pratique la température reste sensiblement constante, ne doit pas varier. On règle ce débit une fois pour toutes en obser- vant les indications d'un thermomètre indiquant la températu- re de la vapeur désurchauffée.
Lorsque la température de surchauffe et le débit de la vapeur viennent à changer, il faut corriger le réglage du débit de fluide refroidisseur, de manière à maintenir cons- tante la température de la vapeur, à la sortie de l'appareil.
Le réglage à main est généralement abandonné lorsque les variations sont très fréquentes, car il faudrait surveiller continuellement le thermomètre et agir constamment sur la commande d'entrée du fluide refroidisseur. On a recours alors à l'emploi d'un régulateur de température très sensible qui corrige automatiquement le débit du fluide refroidisseur, de manière à rendre constante la température de la vapeur désur- chauffée. Lorsque la température de la vapeur tend à s'élever, le régulateur agit pour augmenter le débit de l'agent de re- froidissement ; lorsque la température tend à s'abaisser, il diminue ce débit.
Si l'on désire abaisser la température de la vapeur jusqu'à la température de saturation, ce procédé ne convient plus. Si le débit du fluide refroidisseur est trop faible, la température de la vapeur s'élève et le régulateur agit convenablement pour faire la correction ; si ce débit est trop grand, il se produit une condensation d'une certaine quantité de vapeur, sans que la température baisse d'une ma- nière sensible. L'indication du thermomètre n'est à ce mo- ment d'aucune utilité et le régulateur de température ne peut agir. On est donc obligé de limiter la désurchauffe à quel- ques degrés au-dessus de la température de saturation pour éviter la condensation et par suite la perte d'une certaine quantité de la vapeur à désurchauffer.
Pour certaines fabrications, il est indispensable de disposer de vapeur saturée sans aucune surchauffe. Parfois même il est inutile d'avoir de la vapeur à température cons-
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tante, mais il est très important d'obtenir de la vapeur sa- turée à une pression quelconque, pouvant même varier d'un instant à l'autre. C'est le cas des chauffages, car le ren- dement avec de la vapeur saturée est très supérieur au ren- dement avec vapeur surchauffée en raison de la médiocre trans- mission de chaleur de cette dernière vapeur.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de la désurchauffe qui permettent d'obtenir de la vapeur saturée, c'est-à-dire à la température correspondant à chaque instant à la saturation, pour sa pres- sion ; cette pression peut d'ailleurs varier d'un instant à l'autre sans condensation nuisible.
L'invention consiste en principe à régler à la main ou de préférence automatiquement à l'aide d'un régula- teur très sensible, le débit de fluide refroidisseur dans l'appareil saturat'eur, par la différence des pressions d'en- trée et de sortie de la vapeur, dont l'indication est fournie par deux manomètres ou par un manomètre différentiel, de fa- çon que cette différence de pression soit maintenue égale à une valeur déterminée, correspondant, de préférence, à la valeur de la seule perte de charge du fluide dans ledit sa- turateur.
Dans la pratique l'enceinte où se produit la désur- chauffe sera établie de manière à ne produire qu'une perte de charge très faible, en sorte que les variations de débit de vapeur ne provoquent que des variations négligeables de cette perte de charge. On augmente peu à peu l'admission de fluide refroidisseur jusqu' à ce qu'une faible augmentation de l'écart des pressions de vapeur à l'entrée et à la sortie du saturateur se produise et décèle ainsi un commencement de condensation ;le surveillant ou le régulateur agit alors pour étrangler l'arrivée du fluide refroidisseur jusqu'à ce que l'écart entre les pressions de vapeur soit ramené à la valeur de la seule perte de charge, étalonnée au préalable.
,Les indications des deux manomètres ou du manomètre
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différentiel sont complétées par celles d'un thermomètre plongé dans la vapeur à la sortie du saturateur.
Si le débit de vapeur, ou la surchauffe, ou ces deux éléments simultanément, diminuent, par suite de l'excès de refroidissement il y aura condensation, et, par suite, augmentation de l'écart des pressions. Il faudra alors ré- duire l'arrivée du fluide refroidisseur pour retrouver la seule différence de pression due à la perte de charge.
Si le débit de vapeur ou la surchauffe, ou ces deux éléments simultanément augmentent, il faudra ouvrir da- vantage l'admission du fluide refroidisseur jusqu'à ce qu'une faible condensation, décelée par l'écart des pressions indi- que qu'on doit réduire très légèrement cette correction.
Si l'augmentation de débit de vapeur ou de tempé- rature de surchauffe n'est pas signalée par un autre moyen quelconque, la seule indication du thermomètre plongé dans la vapeur désurohauffée suffit à montrât la nécessité d'aug- menter le débit du fluide refroidisseur.
Dans le cas où la surchauffe et le débit de va- peur varient à chaque instant, le réglage à main devient très difficile sinon impossible en pratique. L'emploi d'un régulateur automatique est alors une nécessité presque ab- solue. Ce régulateur sera un régulateur de pression diffé- rentielle, agencé de telle façon qu'il tendra à ouvrir l'ar- rivée de fluide refroidisseur : il se produira alors une con- densation minime et par suite un écart plus grand entre les pressions à l'entrée et à la sortie du saturateur. Cet écart agira sur le régulateur de manière à obtenir la fermeture de l'arrivée de fluide, fermeture qui cessera dès que la différence des pressions de vapeur sera revenue à une valeur correspondant à la seule perte de charge.
Dans le cas où la pression de vapeur à l'entrée de l'appareil est constante, il est possible de conjuguer le régulateur de pressions différentielles avec un régulateur de température plongé dans la vapeur désurchauffée. Le
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régulateur différentiel peut même alors être remplacé par un régulateur de pression simple, influencé par la pression de vapeur à l'aval de l'appareil puisque la pression à l'amont est rendue constante par un procédé quelconque,,
Les résultats obtenus dans un saturateur à réglage à main ou automatique seront très utilement recueillis au moyen d'un diagramme des pressions et d'un diagramme des températures de la vapeur désurohauffée.
Autant que possible ces diagrammes seront inscrits sur une seule feuille ou sur deux feuilles à échelles superposables pour que l'on puisse aisément se rendre compte des écarts qui auraient pu se pro- duire entre la pression et la températu re. L'observation de ces diagrammes permet de rechercher avec beaucoup de précision à quel écart de pression il convient de tarer le régulateur de pressions différentielles, pour obtenir le meilleur résultat moyen.
Le procédé est particulièrement intéressant lors- qu'on recherche la saturation de vapeur à pression systéma- tiquement variable.
Il est même supérieur au réglage par la tempéra- ture lorsqu'on recherche la saturation de vapeur à pression constante. En effet les transmissions de pression sont plus rapides que les transmissions de température, ce qui permet d'obtenir les corrections presqu'immédiatement après le com- mencement du phénomène (augmentation ou diminution de débit ou de surchauffe) qui les rend nécessaires. Le réglage de la saturation sera toujours moins immédiat n'il est commandé soit à main, d'après l'observation du seul thermomètre, soit par un régulateur de température, même du type le plus sen- sible. La seule vitesse de transmission n'est en effet pas le seul élément en faveur du réglage par la pression.
Si la pression de la vapeur est de 1 kg. effectif, une varia- tion de pression de 100 grammes correspond à une variation de température de 1,54 centigrade. Or, on peut plus faci- lement obtenir d'un régulateur de pression un réglage à
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10 ou 15 grammes près, que d'un régulateur de température un réglage à une fraction de degré centigrade près.
Si la pression de vapeur est de 5 Kgs, pour un écart de pression de 100 grammes,l'écart de température n'est plus que de 0,65 C. et seulement de 0,4 C. pour le même écart de pression à 10 Kgs effectifs.
L'avantage du réglage par la pression est donc d'autant plus grand que la pression de vapeur est plus forte.
Le réglage par la température ne deviendrait comparable que pour une pression absolue de OK, 8 environ et serait préfé- rable pour les pressions inférieures à ce chiffre.
Four la commande à main le procédé nécessite l'ins- tallation de 2 manomètres branchés l'un sur l'amont, l'autre sur l'aval du saturateur, ou mieux d'un manomètre différen- tiel branché sur l'amont et sur l'aval, et d'un thermomètre indiquant la température de la vapeur désurchauffée.
Pour la commande automatique de très nombreux pro- cédés peuvent être employés. L'installation pourra compor- ter par exemple comme dans la forme de réalisation représen- tée sur le dessin annexé un appareil connu, dans lequel les variations de l'état physique à régler sont transformées en variations de pression d'un liquide dont, au moyen d'un re- lais convenable, on augmente ou diminue l'écoulement. Le saturateur représenté à titre d'exemple et dessiné à une échelle très réduite par rapport à oelle à laquelle est représenté le régulateur, est du type "à mélange", la satu- ration de la vapeur se produisant par vaporisation d'eau finement pulvérisée amenée dans ledit saturateur par un con- duit B et dont le débit sera dosé convenablement par le ré- gulateur agissant sur la soupape B1.
Cette soupape alimente les rampes de pulvérisateurs a, b, c fixés au corps satura- teur C, dans lequel la vapeur pénètre par l'orifice E et sort par l'orifice S après avoir "balayé" l'eau projetée par les pulvérisateurs. Le changement de direction de la vapeur dans le corps saturateur provoque la séparation de
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la vapeur et de l'eau de pulvérisation en excès laquelle est évacuée par une purge à main ou automatique P. Deux prises de pression c et 8 sont pratiquées sur les tubulures d'en- trée et de sortie de vapeur et reliées à deux chambres s1 et s2 dont une face est constituée par une membrane flexible gaufrée ou pliée en accordéon. Ces deux membranes sont re- liées rigidement par une tige, fixée elle-même à la queue 1 d'un levier L pivotant autour de deux pivotai Le levier.
L porte une palette A qui est appuyée contre une tuyère t par un ressort R à tension réglable par un écrou R1.
Le fluide moteur sous pression (par exemple de l'eau) pénè- tre par l'orifice d, et, après avoir passé par un orifice o étranglé par une broche h, arrive dans une chambre j fermée par une membrane souple K et s'échappe en jet par la tuyère t. La membrane K est fixée par son centre à un tiroir distributeur N portant à sa périphérie des rai- nures longitudinales r, r.
La tension du ressort R étant réglée pour un écart de pression correspondant à la perte de charge dans le saturateur, si, par suite, d'excès du débit de la pulvéri- sation, il y a condensation, l'écart de pression entre e et ! augmente. La pression sur la membrane Il 1, étant plus forte que la pression sur la membrane s2, ces membranes se déforment en poussant vers la gauche la queue 1 du levier L, ce qui fait écarter la palette A de la tuyère t. Le débit du jet d'eau augmente, provoquant une chute de la pression de l'eau dans la chambre j. La poussée de l'eau sur la membrane K diminue alors, et le ressort Z pousse vers la droite cette membrane qui entraîne, dans son mouvement, le distributeur N. Les rainures du distri- buteur N établissent une communication entre les orifices g et f.
Sous l'action du contrepoids W, le piston Q re- monte, l'eau contenue dans le cylindre V pouvant s'écouler librement de $ en f. La descente du contrepoids provoque la fermeture de la soupape B, et, par suite, réduit le débit
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des pulvérisateurs a, b, c. La condensation de vapeur cesse et l'écart de pression entre e et s, et par suite entre s1 et s2 revient à sa valeur primitive. Le ressort R, par suite du nouvel équilibre entre s1 et s2, appuie sur le levier L et applique à nouveau la palette A sur la tuyère t. Le débit du jet d'eau est réduit, ce qui fait augmenter la pression dans la chambre j.
La poussée de l'eau fait déplacer la membrane K vers la gauche ainsi que le distributeur N, les rainures r établissent alors une com- munication entre d et g ; l'eau de service pénètre, par g, dans le cylindre V et enfonce le piston Q qui, par son mouvement, remonte le contrepoids W et ouvre à nouveau la soupape B . Le débit de la pulvérisation augmente et le cycle des phénomènes se reproduit.
On obtient un mouvement lent du piston en étran- glant fortement le passage par le robinet Y placé à l'en- trée du cylindre, De cette manière, par suite de la rapidité des échanges thermiques dans le saturateur, la course utile du piston, pour un débit de vapeur et une surchauffe déter- minés est très faible. L'ouverture de la soupape B oscille ainsi très faiblement autour de la position moyenne stricte- ment nécessaire.
Si le débit de vapeur ou la surchauffe se modifient, cet état d'équilibre approximatif de la soupape B ne se retrouvera que pour une nouvelle position moyenne d'ouverture autour de laquelle se produiront les faibles oscillations signalées plus haut.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.