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Perfectionnements aux fourneaux.
L'invention se rapporte aux fourneaux et plus particulièrement à un système de contrôle de la combustion des fourneaux appropriés pour utiliser différents combustibles.
Des fourneaux tels que par exemple ceux employés en relation avec des hauts-fourneaux dans le but d'utiliser du gaz de haut four- neau comme combustible, sont exposés à de fortes et parfois soudai- nes variations dans leur alimentation par le dit combustibleet il est usuel aux périodes d'alimentation insuffisante de tel combusti- ble de maintenir la combustion en alimentant le fourneau d'un com- bustible auxiliaire à la place de celui-ci, et cela peut être réali- sé par un système tel que celui décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N 1,459.072 du 19 Juin 1923, ou la chute de pres- sion de la vapeur produite, résultant de la chute d'alimentation en gaz, est automatiquement utilisée pour mettre en action un mé- canisme d'alimentation du fourneau en charbon pulvérisé, ou autre combustible.
En raison de ce que les chaudières de ce genre sont normale- ment conduites avec du' gaz de haut-fourneau seulement et que le charbon pulvérisé n'est utilisé que dans le but de compenser une
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alimentation déficitaire de gaz, il n'est pas pratique.de prévoir des organes dé tirage, notamment des cheminées, souffleries et analogues de dimensions suffisantes pour,traiter tous les pro- duits de la combustion si la quantité totale de gaz est délivrée à la chaudière en même temps que celle-ci est alimentée d'une grande quantité de combustible auxiliaire, alors qu'il est cepen- dant possible qu'une telle situation se produise dans la pratique comme conséquence d'une augmentation brusque de l'alimentation en gaz de fourneau.
Dans un tel cas, la pression de la vapeur produite ne s'élève pas avec une rapidité suffisante pour couper immédiatement l'alimentation en combustible auxiliaire, et il en résulte que les deux combustibles sont fournis à la fois à la chaudière en grandes quantités, créant ainsi une pression élevée dans la chambre de combustion. Si les brûleurs à gaz sont du gen- re à aspiration prenant de l'air de la salle de la chaudière sous l'action du tirage du fourneau et l'effet d'aspiration du gaz, une telle pression peut refouler la flamme au dehors par les ouvertu- res d'aspiration d'air, occasionnant de sérieuses lésions au con- ducteur. Outre cela, il est très préjudiciable pour toute instal- lation de chaudière de fonctionner dans de telles conditions ne fut-ce que momentanément.
La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus exposés et consiste essentiellement à soumettre le mé- canisme d'alimentation du combustible auxiliaire à un réglage réa- lisé automatiquement par la pression du fourneau dans le but d'as- surer que le fourneau ne soit pas alimenté en combustible au-delà de sa capacité.
L'invention consiste en outre en un système plus sensible d' alimentation de tels fourneaux en combustible auxiliaire, par le- quel lors du rétablissement de l'alimentation normale de combus- tible, l'alimentation en combustible auxiliaire est plus instanta- nément et effectivement-coupée.
Dans la pratique il est d'usage d'alimenter une batterie de
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fourneaux ou chaudières de combustible provenant d'une source uni- que, de fagon qu'une diminution de l'alimentation de ce combusti- ble affecte chaque unité de la batterie. Il se conçoit que si une ou plusieurs de telles unités sont coupées de l'alimentation dans de telles circonstances, celles restant en usage pourront encore fonctionner efficacement avec l'alimentation en combustible réduite.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un système de réglage du courant de combustible aux unités individuelles d'une batterie de fourneaux, grâce auquel le nombre de fourneaux alimentés est automatiquement varié en concordance avec les variations dans 1' alimentation en combustible.
Un autre objet encore de l'invention est un système de régla- ge de la combustion du genre exposé qui soit de construction rela- tivement simple et de fonctionnement efficace et sûr.
L'invention est représentée dans les dessins annexés dans les- quels la Fig. 1 est une vue diagrammatique d'une disposition pré- férée et la Fig. 2 une vue similaire représentant en plan une autre disposition de réglage appropriée pour être employée avec une bat- terie de chaudières ou analogues.
La disposition de la présente invention représentée dans la Fig. 1 comprend un système tel que celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique ci-dessus mentionné, où les chaudières géné- ratrices de vapeur sont appropriées pour être normalement alimen- tées de gaz par four ou haut-fourneau associé. Le présent système a cependant un champ d'application plus étendu que le genre parti- culier de chaudière ou le genre particulier de combustible y décrit, et est également applicable à tous genres voulus de fourneaux ou de combustibles.
Comme le système décrit par le brevet antérieur, la disposition actuelle comprend un mécanisme pour alimenter automa- tiquement la chaudière de combustible auxiliaire, tel que par exem- ple du charbon pulvérisé, quand la pression de la vapeur produite tombe sous une valeur prédéterminée par suite de la réduction de l'alimentation utile en combustible primaire, dans ce cas gaz de
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haut-fourneau, ou par suite d'une demande exceptionnellement grande de vapeur.
L'alimentation en combustible auxiliaire est normale- ment continuée aussi longtemps que la .pression de la vapeur reste basse, mais si le courant de combustible primaire augmente soudai- nement durant l'alimentation d'une quantité notable de combusti- ble auxiliaire, une pression tout-à-fait indésirable sera produite dans la chambre de combustion, et c'est en vue de prévenir cela et de réduire automatiquement l'alimentation en combustible auxiliai- re plus sensiblement comme résultat de la reprise ou de l'accrois- sement de courant de combustible primaire, que la présente inven- tion prévoit un mécanisme de sur-réglage qui, dans ce cas, est ap- proprié pour être mis en action par un accroissement de la pression du fourneau, pour couper l'admission de combustible auxiliaire.
La disposition représentée comprend un fourneau montré diagram- matiquement en 5, ayant une chambre de combustion 6 appropriée pour être alimentée d'un mélange combustible de gaz de haut-fourneau et d'air par un brûleur 7 de tout genre voulu par une conduite princi- pale 8 et un tuyau d'amenée 9, un ventilateur 10 alimentant le brù- leur d'air par un tuyau d'amenée 11. Le tuyau 9 a une valve telle qu'un papillon 12 approprié pour être commandé par un régulateur 13 en concordance avec la pression régnant dans la conduite prin- cipale de gaz et amenée par le tuyau à pression 14. Le régulateur est préférablement du genre montré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 1,338,923 accordé le 4 Mai 1920 à John M. Hopwood.
Le tuyau à air 11 est pourvu d'une valve papillon similaire 15 ap- propriée pour être commandée par un régulateur similaire 16 en con- cordance de la façon connue avec les pressions relatives de l'air et du gaz admis au brûleur, et amenées par les tuyaux à pression 17.
Un échappement 18 partant de la chambre de combustion 6 et al- lant à un corps de cheminée, un ventilateur ou analogue (non repré- senté) est pourvu d'une valve ou registre usuel 19 approprié pour être commandé en concordance avec la pression du fourneau dans la
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chambre de combustion, également de la manière connue au moyen d' un régulateur de tirage 20 similaire comme construction aux régu- lateurs mentionnés ci-dessus, et commandé par la pression du four- neau par un tuyau de pression 20'. Dans le but qui apparaîtra ci- après, ce régulateur est relié au registre au moyen d'une connexion à mouvement libre de fagon qu'un mouvement ultérieur du piston soit possible après que le registre 19 a été complètement ouvert.
Comme représenté, celui-ci comprend un levier 21 approprié pour être os- cillé par le régulateur 20 de façon à soulever et abaisser une trin- gle de connexion 22 dont l'extrémité supérieure est reliée au le- vier de commande 23 du registre par une articulation à broche et coulisse 24. L'extrémité opposée du levier 23 'de commande du re- gistre est reliée à 'un'*' tige 25 s'étendant versle bas à travers 'une console 26 et pourvue.d'un poids 27 à son extrémité inférieure..
Un collier ou arrêt 28 est fixé à la tige au-dessus de la console.
On verra que, supposant que le registre soit fermé, le mouvement vers le haut du régulateur permet au poids 27 de faire tourner le registre dans la position ouverte. Quand le registre est complé- tement ouvert, l'arrêt 28 reposera sur la console 26 de façon que le registre sera maintenu dans cette 'position et que le mouvement du régulateur vers le haut puisse se continuer, sans affecter la position du registre, grâce à la connexion à mouvement libre 24.
Evidemment, tout genre de mécanisme à mouvement libre peut être prévu.
L'extrémité inférieure du mécanisme à piston du régulateur de tirage 20 est reliée au moyen d'un câble ou moyens similaires 29 avec une extrémité d'un levier 30 pivoté en 31 à un support appro- prié. L'extrémité opposée du levier 30 est pourvue d'une tringle 32 s'étendant verticalement, ayant une fente 33 appropriée pour re- cevoir à coulissement une broche 34 fixée à un levier 35 contrôlant une valve et ayant une connexion 36 à broche et fente avec une trin- gle 37 coulissante associée au moyen d'une connexion 38 à broche et
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fente avec l'extrémité supérieure d'une tringle 39 reliée au ca- dre 40 d'un régulateur principal préférablement établi comme dé- crit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 1,371,243,
accor- dé le 15 Mars 1921 à John M. Hopwood. Le cadre 40 est aussi re- lié par un câble 41 ou analogue au commutateur à poids 42 d'un démarreur automatique 43 approprié pour établir et couper le cir- cuit d'un moteur 44 entraînant un pulvérisateur 45 de tout genre voulu. L'extrémité supérieure de la tringle fendue 37 est reliée à un poids 46 et l'extrémité opposée du levier 35 de commande de la valve est reliée par un câble ou analogue 47 avec le levier de commande 48 à poids d'une valve de réglage du combustible auxiliai- re (non représentée) appropriée pour être ouverte et fermée de fa- gon à régler le courant de charbon allant d'une trémie 49 par un conduit de chute 50 au pulvérisateur.
La disposition particulière des tringles et leviers fendus est similaire à celle montrée dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 54,340 déposée le 3 Septembre 1925. Un second câble 51 relie le câble 47 et le levier 35 avec le bras à poids 52 d'une valve à air 53 disposée dans le tuyau à air 54 allant du ventilateur 10 au brûleur à char- bon pulvérisé 55. Il sera naturellement facilement compris que tout moyen bien connu de régler les proportions relatives de com- bustible et d'air peut être employé et que les dessins actuels sont de caractère purement diagrammatique.
Il est courant d'alimenter une batterie de plusieurs fours ou chaudières de combustible provenant d'une seule source ou ali- mentation comme représenté dans la Fig. 2 ou une multiplicité de chaudières 5 sont alimentées de gaz par une seule conduite prin- cipale 8. 'La conduite principale comporte la valve papillon usuel- le 56 commandée par un régulateur approprié 57 comme cela est bien connu dans la partie.
Les valves d'entrée de gaz 12 sont contrôlées chacune séparé- ment par plusieurs régulateurs 13 en concordance avec les variations
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de pression dans l'alimentation de gaz et les régulateurs sont réglés de façon telle que chacune des chaudières ou fourneaux soit successivement coupée de l'alimentation par fermeture de sa valve d'entrée de gaz 12, comme conséquence d'une prolongation de la diminution de pression du gaz d'alimentation. Par exemple, si la pression tombe dans la conduite principale 8, le fourneau de gauche dans la Fig. 2 aura sa valve d'admission de gaz étran- glée et finalement fermée par son régulateur de façon à réduire tant soit peu la forte demande ou consommation de combustible et permettre le fonctionnement efficace des fourneaux restants avec la quantité réduite de gaz.
Si la pression du gaz continue à tom- ber, le fourneau suivant sera coupé et ainsi de suite jusqu'à ce que l'alimentation de gaz de la conduite générale soit 'trop fai- ble pour tenir à feu aucune des chaudières, moment auquel elles seront toutes coupées et où leur alimentation en combustibles au- xiliaires sera utilisée complètement. Au retour de la pression de gaz les fourneaux respectifs sont à nouveau réalimentés par la con- duite d'alimentation de gaz en concordance avec l'augmentation du débit du gaz dans celle-ci.
La réduction de l'alimentation en gaz engendrera le déséqui- libre du régulateur de contrôle de l'air 16 et produira l'étrangle- ment correspondant de la valve 15. La réduction de la quantité de vapeur produite, résultant de la combustion réduite, commande le régulateur principal 40 par un tuyau à pression 60 reliant le régu- lateur à un collecteur de vapeur 61 tel que décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique ci-dessus mentionné ? 1,459,072 de fa- con que le cadre mobile est abaissé de manière à soulever le com- mutateur à poids 42 du démarreur automatique, fermant ainsi le cir- cuit du moteur 44 et mettant ainsi ce dernier en marche en entrai- nant le pulvérisateur.
Le mouvement libre ou connexion 38 à bro- che et coulisse entre les tringles 37 et 39 et la prévision du poids 46 fixé à l'extrémité supérieure de la tringle 37 maintient cette dernière stationnaire pendant la première partie du mouve-
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ment descendant de la tringle inférieure jusqu'après la fermeture du circuit moteur et une continuation du mouvement d'abaissement de la tringle inférieure 39 de façon qu'il est'accordé au moteur et au pulvérisateur un laps de temps suffisant pour atteindre leur vitesse de régime, mëme dans le cas de chute rapide de la pression de vapeur causant un abaissement rapide correspondant du cadre ré- g,ulateur et des tringles associées.
La continuation de l'abaisse- ment de la pression de vapeur et la continuation en résultant de 1' abaissement des cadre 40 et tringle 39 rattrape éventuellement le jeu dans la connexion à mouvement libre 38 et tire la tringle 37 vers le bas à l'encontre de la résistance du poids associé 46, Un tel abaissement de la tringle 37 abaisse la connexion 36 à broche et coulisse avec l'extrémité adjacente du levier de contrôle pivoté 35 de la valve de combustible auxiliaire, de façon que cette der- nière soit oscillée en sens, inverse de celui des aiguilles d'une montre dans la Fig. 1 sous l'influence des poids associés avec les valves respectives 48 et 52, obligeant ainsi les valves assosiées s'ouvrir et à permettre l'écoulement libre du charbon par le pulvé- risateur au brûleur 55 et l'écoulement de l'air du ventilateur au brûleur.
Le fonctionnement des parties sous contrôle du régulateur principal 40 est similaire à celui du mécanisme du brevet des Etats- Unis d'Amérique N 1,459,072 et de divers autres systèmes pour sa- tisfaire au même but.
En vue d'obtenir un mécanisme plus sensible pour réduire auto- matiquement l'alimentation de combustible auxiliaire au fourneau lors de la reprise de l'alimentation de celui-ci en combustible pri- maire, le mécanisme d'alimentation du combustible auxiliaire est soumis, conformément à l'invention, à un sur-réglage exercé par la pression du fourneau. Ceci peut être convenablement réalisé, comme décrit, en reliant le régulateur de tirage 20, qui est commandé par la pression du fourneau dans la chambre de combustion, avec le mò- canisme de contrôle de l'alimentation en combustible auxiliaire.
En d'autres termes, la présente invention est destinée à limiter
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la pression du fourneau à un maximum par un contrdle superposé au contrôle par la pression de vapeur ci-dessus décrit.
Si après que l'alimentation en gaz a été réduite et que la. chambre .de combustion 6 est alimentée en charbon pulvériser l'ali- mentation en gaz est subitement accrue par la reprise du fonction-- nement du haut-fourneau associé, la pression du fourneau dans la chambre de combustion montera mmédiatement. Au moyen du. tuyau de pression 20' le régulateur 20 sera par suite mu vers le haut et le registre 19 sera complètement ouvert, tandis que la continuation du mouvement ascendant du régulateur 20, comme résultat de la pres- sion en excès du fourneau, sera possible grâce à la connexion 24 à broche et coulisse entre la tringle 22 et le levier de commande 23 du registre.
Cette continuation du mouvement ascendant du régu- lateur entraîne ainsi le câble associé 29 à osciller le levier pi- voté 30 dans le sens des aiguilles d'une montre dans la Fig. 1, sou- levant ainsi suffisamment la tringle 32 y reliée pour combler le jeu entre la fente 33 et la broche 34 du levier de commande 35 et obliger ce dernier à osciller d'une quantité dépendant de la valeur de la pression du fourneau, une telle oscillation étant permise par la connexion 36 à broche et coulisse. Manifestement, cela agira sur les câbles 47 et 51 reliant les valves de facon à soulever les bras de valve 48 et 52 respectivement, et régler ainsi les valves associées de manière à réduire l'allure d'alimentation en combusti- ble auxiliaire et coordonner cette alimentation avec l'alimentation en gaz.
Supposant que l'alimentation en gaz est suffisante pour faire couper complètement l'alimentation en charbon, comme la pres- sion de vapeur est montée le --------- régulateur principal fonctionne de facon à permettre l'abaissement du bras commutateur à poids 42 et l'arrêt du courant du moteur 44 du pulvérisateur. Ce mouvement du régulateur soulève aussi la tringle associée 37 de façon que le jeu de la connexion 36 est à nouveau rattrapé et que les éléments prennent la position montrée dans la Fig. 1.
La chute à la normale de la pression du fourneau dans la chambre de combustion fait que le
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régulateur associé 20 abaisse la tringle 22 reliant le registre à la position montrée dans la fig. 1 où son mouvement ultérieur cause une variation dans la position du registre, et un tel abais- sement du régulateur 20 ramène les leviers 30 et la tringle 32 associés à la position montrée dans la Fig. 1, mais on verra qu'un tel mouvement n'aura pas d'effet sur le levier 35 de commande de la valve en raison de ce que les régulateur 40 et la tringle 37 ont préalablement pris une position propre à maintenir le levier en position de fermeture de la valve comme représenté.
On comprendra que dans les limites ordinaires le régulateur principal 40 influencé par la pression de vapeur dans le collec- teur 61, influence normalement l'accroissement et la diminution de l'alimentation en charbon comme auxiliaire de l'alimentation en gaz combustible, le mécanisme d'alimentation en charbon étant ce- pendant en outre contrôlé, pour obtenir un arrêt rapide d'alimen- tation, par le régulateur 20 influencé par la pression du fourneau et qui impose à tout moment un sur-réglage de la limite maximum de la valeur de l'alimentation en combustible.
Le mécanisme 24 à mou- vement libre permet d'accoupler le mécanisme de contrôle normal de l'alimentation en combustible, influencé par le régulateur princi- pal 40, avec le régulateur 20 du registre dans ce but et pour être actionné au-delà des limites du mouvement du régulateur 20 qui doit assurer l'ouverture complète du registre.
Les praticiens comprendront immédiatement que la présente inven- tion peut être utilisée avec succès avec beaucoup de genres diffé- rents de fourneaux utilisant une variété étendue de combustibles et que différentes dispositions autres que celles décrites peuvent être utilisées.
On verra aussi que diverses modifications, ajoutes, substitu- tions et suppressions peuvent être faites dans la disposition par- ticulière des éléments décrite, le tout sans s'écarter de l'esprit de l'invention ou sans sortir du champ du résumé ci-après.