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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX INSTALLATIONS DE CHAUFFAGE CEN- TRAL" (II)
Il a été proposé d'autre part de "soutirer" de l'éner- gie(sous forme mécanique) à des installations de chauffage central dont l'eau de la chaudière possède une température supérieure à cent degrés centigrade. Mais dans ce dernier cas, on a toujours utilisé immédiat la puissance instantané développée et dispo- nible.
De cette condition spéciale résultent de graves incon- vénients dans l'économie de ces installations , entre autres: à) la valeur de la puissance instantanée dispoinible est variable, parce que fonction de la puissance dépensée dans l'ins-
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tallation du chauffage centrale b/ Les valeur maxima de la puissance instantanée de l'ins" tallation de "soutirage" concordent donc forcément avec les pério- de de chauffage intense, alors qu'au contraire ces périodes de chauffage intense ne concordent pas abligatoirement avec les ins- tants de demande de puissance maximum ( heure des pointes); par exemple:
dans la matinée, il y a une période de chauffage inten- se pendant laquelle la demande d'énergie peut être très faibleo c/ La valeur maximum de la puissance instantanée est li- mitée d'autre part par les relations bien connues
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Panax = Ql .. Q2 = Tl Olt bzz 01 Tl dans lesquelles:
Q1 est. la. quantité de chaleur produite par la chaudière.
Q2 est la quantité de chaleur utilisée dans l'installa- tion de chauffage central;
Tl est la température absolue de la vapeur à la, sortie de la. chaudière;
T2 est la température absolue de la. vapeur à la sortie du moteur thermique; ou à l'entrée de l'installation de chauf- fage central ( ou des condenseurs réchauffeurs ).
(Nous ne tenons pas compte ici de faibles coeffi- cients de variation, tels que les différences de température d'é- change, ou des variations de température de l'eau de retour)o
Dans ces conditions, si l'on a besoin d'une grande puissance instantanée, même pendant un faible laps de temps, il est nécessaire d'augmenter la valeur de Tl, donc la pression de la chaudière, ou le réchauffage de la vapeur, puisque T2 est à. peu près constant, et, est compris entre 363 et 373 degrés K.
Un tel dispositif serait très onéreux, et même par- fois inapplicable à cause des règlements de police actuellement en vigueurs
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' D'autre part, l'installation de "soutirage" ne fonc- tionnerait à pleine charge que quelques heures par jour.
La présente invention, qui concerne les installations de chauffage central dans lesquelles l'eau de la chaudière est à une température supérieure à cent degrés centigrade, a pour but de remédier aux inconvénients précités, rencontrés actuellement dans toutes les installations existantes de soutirage où la tem'- pérature du fluide sortant de la chaudière principale est supé- rieure à cent degrés centigrade, et de permettre l'utilisation momentanée d'une puissance bien supérieure au maximum de puis- sance instantanée que peut fournir l'installation de "soutirage"o
Elle consiste principalement dans la combinaison d'une batterie d'accumulateurs électriques, d'une dynamo de re- charge, et d'organes régulateurs, avec une installation de "sou- tirage" de puissance (énergie .mécanique)
greffée sur une instal- lation de chauffage central; combinaison telle, que la dite bat- terie soit rechargée d'une façon plus ou moins continue$ et plus ou moins intense, suivant la marche de l'installation de chauffage central, la charge de la batterie.étant fonction du réglage de la dite installation, sans que celle-ci soit troublée dans sa marche normale par la demande d'énergie électrique.
Elle consiste, à part cette disposition principale en d'autres dispositions dont il sera parlé ci-après plus explici- tement, notamment :
Dans l'utilisation de dispositifs connus, permet- tant de transformer le courant continu de la batterie en un cou- rant de forme,ou de tension, quelconques, répondant aux désidé- rata. de l'utilisation courante, ou vice versa; dans l'utilisation du courant d'un "secteur" pour recharger la batterie dans le cas de non fonctionnement de l'ins- 'tallation de chauffage central, ou en cas de fonctionnement in- suffisant;
@ dans la Cisposition qui consiste à fournir
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au secteur, pendant les heures de pointes, l'énergie emmagasinée dans la batterie, soit que cette énergie soit fournie à la bat- terie par l'installation de chauffage central, soit qu'elle soit fournie par le secteur lui-même aux heures creuses. dans la disposition qui consiste à fournir le courant continu de la batterie directement à une installation d'éclairage sur secteur en courant alternatif;
dans la disposition qui consiste à régler l'instal- lation de soutirage au moyen d'une seule vanne ou valve "court- circuitant" plus ou moins complètement le moteur thermique dans la disposition qui consiste à placer la ven- ne ou valve de court-circuit sous la seule dépendance de la vi- tesse du moteur thermique; dans la disposition qui consiste dans l'utilisa- tion de relais électriques placés sous,la. commande d'un tachymè- tre directement actionne par l'arbre du moteur thermique, ou de la dynamo de recharge; le dit relais commandant alors les valves ou vannes de règlage; dans la disposition qui consiste dans l'utilisa- tion d'un tachymètre à contacts montés sur das lames élastiques, permettant d'avoir plus de deux contacts de commande;
dans l'utilisation de régulateurs permettant de recharger la batterie même pendant les heures de faible consom- mation de courant électrique sur le secteur de l'installation; l'énergie alors dissipée dans les résistances des régulateurs étant utilisée, soit pour actionner des moteurs de circulation d'eau, soit pour réchauffer l'eau d'alimentation de la chaudiè- re(ou l'eau de retour de l'installation de chauffage central) dans .l'utilisation du principe de la "récupération" @ permettant d'employer l'énergie supplémentaire., dans l'instal- lation électrique elle-même.
dans la disposition, résultant de la précédente,
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qui permet de n'utiliser que 55 éléments d'accumulateurs au plomb pour obtenir IIO Vo, ou IIO éléments pour alimenter un secteur à 220 v., par 1'application du dispositif de récupération comme sur-
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volteur-dëvolteuro ou survolteur faisant l'appoint de tension aussi bien lors de la. recharge de la, batterie, que lors de la. décharge de cette batterie.;
dans la disposition qui permet d'alimenter le secteur ( ou installation intérieure) par la génératrice mise en parallèle avec la batterie pendant les heure s de "pointe"...
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dans la. disposition qui par,let c'e ramener automatique-" ment ou non la. tension de la génératrice aux environs de la valeur de la tension de décharge de le, batterie pendant la durée de la dé- charge de celle-ci;
dans la disposition qui consiste à placer l'installation sous le contrôle de régulateurs électriques agissant en fonction deE facteurs à régler} dans la disposition qui consiste à actionner directement
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par la turbine, une dynamo polymorphique dbj t"l1t à volonté usi cou- rant continu nécessaire à la recharge, et un courent de forme quel- conque répondant aux besoins d'un secteur donné;
dans la disposition qui consiste à utiliser cette dynamo
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polymorphique comme coiiirai-itatrice pour modifier la forme du courant allant de la batterie au secteur, ou vice versée
L'invention pourra être bien comprise à l'aide de la des- cription qui suit,ainsi que du dessin y annexa dessin et doscrip- tion donnés seulement à titre d'exemple.
Conformément à l'inventions
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La fig 1. représente sch6matiqu6ment une installation à courant continu;
La fig II. représente une partie d'une installation en courant alternatif,
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La fie,. III re1#sente scl1Gilatique;;ent un premier
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dispositif de régulation; la, Fig. IV représente un second dispositif de ré- gulation.
Désirant réaliser une installation de "soutirage" conforme à. l'invention, on s'y prend comme suit, ou d'une façon analogue :
On prend une chaudière 1 (FIG 1) de pression supé- rieure à celle de l'atmosphère , on branche un tuyau 2 condui- sant la vapeur à une turbine 3 ou à tout autre moteur ther- mique à piston, ou non, dont le démarrage automatique est assuré dans toute position -- On branche sur le tuyau 2 , avant la tur- bine 3, un tuyau de dérivation 4 rejoignait en 5 le tuyau d'é- chappement 6 de la turbine 3.
Sur la longueur du tuyau 4 est placée une vanne ou valve 7 commandée par un dispositif tachy- métrique 8, monté sur l'arbre 9 de la turbine 30 Cette vanne est normalement fermée. Elle est progressivement ouverte au fur et à mesure de l'augmentation de vitesse de l'arbre 9 de la tur- bine 3, de façon que dans tous les cas, même à vide et au maxi- muni de pression, cette turbine 3 ne puisse jamais dépasser un certain maximum de vitesse préfixé.
Les tuyaux 4 et 6 sont raccordés en 10 sur un con- denseur en surface 11, d'un type connu, et servant à réchauffer l'eau d'une installation de chauffage centra,!.Cette eau y en- trant par exemple en 12, en sortant en 13, et passant par une pom- pe de circulation 14 qui la refoule, par le tuyau 15 dans l'ins- tallation de chauffage centrale'.
La vapeur condensée s'échappe du condenseur 11 par le tuyau 16, passe par un dispositif connu de dégazage et de compression*17, et retourne à le, chaudière 1 par la conduite 18,,
On monte sur l'arbre 9, ou dans son prolongement une génératrice électrique 19, raccordée par le manchon débraya- ble 20 à l'arbre 9. Sur cette FIG. 1 ,la génératrice 19 est à
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courant continuo Elle est raccordée d'une manière connue à un ta- bleau 21, com@ortant les appareils de manoeuvre et de régula- tion dont il sera parlé ci-après. Une batterie d'accumulateurs
22 est également raccordée à ce tableau 21. Enfin, sur ce ta- bleau vient se brancher l'installation d'éclairage (par exem ple) 23.
On complète cette installation d'éclairage 23 par un régulateur électrique 24, d'un type connu quelconque, chargé, de maintenir constante la tension ,sur le dit réseau 23 pendant la période de recharge de la batterie 22. L'énergie en excédent pouvant être, par exemple, utilisée à réchauffer 1 eau d'alimen- tation de la chaudière 1, au moyen de résistances 25, servant de résistances de régulation.
Les appareils placés sur le tableau 21 sont connus en eux-mêmes, et ne demandent aucune description spéciale, ce sont un conjoncteur-disjoncteur 26; un régulateur de tension 27; un relais 28, permettant la recharge de la batterie par un autre moyen que celui de la dynamo 19. Ce relais 28 permettra, par exem- ple, si 23 est un secteur à courant continu, de recharger la bat- terie 22, par le courant dudit secteur 23, en cas d'arrêt de la dynamo 19;
un relais 29, placé directement sous le contrôle du dispositif 30, commandé lui-même par le courant de décharge de la batterie 22 dans le secteur 23. ( Ce relais 29 a pour fonction d'amener la valeur de la tension de la génératrice 19, à une va- leur très voisine de celle de la tension de décharge de la bat- terie 22, afin que celle-ci et la dynamo puissent débiter parai** lèlement du courant sur l'installation d'éclairage 23).
Enfin, on complète l'installation sur le tableau 21 au moyen d'interrupteurs 31, 32 et de fusibles 33,34.
Le tout étant agencé de la sorta, le fonctionnement de l'installation est le suivant:
La chaudière 1 étant mise sous pression pour assu-
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rer le chauffage central, la vapeur actionne la turbine 3 et se condense en 11, si la. vitesse de la turbine 3 tend à dépasser une certaine vitesse, le dispositif tachymétrique ouvre la vanne ou valve 7, et la vapeur passe directement de la chaudière 1 au con- denseur 11, ce qui a pour effet de faire diminuer immédiatement la vitesse de la turbine, ou de maintenir cette vitesse constante.
La génératrice étant actionnée, s'amorce, et recharge la batterie 22 pendant toute la durée du chauffage (par exemple 14 heures par jour).Lorsque la batterie est complètement rechargée, le régulateur 27 en empêche toute sur charge. Si la génératrice 19 s'arrête,le conjoncteur-disjoncteur 26 évite tout retour de cou- rant.
Dans ces conditions, on peut accumular une grande quantité d'énergie électrique, et d'autant plus au aucune demande d'électri- cité n'est faite sur 1'installation 23.¯,
Au moment de l'allumage des lampes de l'installation 23, le dispositif 30 actionne le relais 29 qui abaisse automatiquement la tension de la génératrice 19, de façon que la batterie et la. gé- nératrioe 19 puissent débiter en parallèle sur l'installation 23.
Dans ces conditions, on conçoit que la puissance disponible sur 23 puisse être beaucoup plus considérable que dans n'importe quelle autre installation qui ne comporterait ni la batterie, ni le mo- yen de permettre la mise en parallèle de la dynamo et de cette bat- terie.
Il peut se faire que dans certains cas, on ait avantage à maintenir aussi élevée que possible la tension de la génératri- ce 19, par exemple, lorsque le débit sur l'installation 23 est as- sez faibleo Dans ces conditions, on règle le dispositif 30 pour qu'il n'attire son armature 30' que pour une certaine valeur de l'intensité débitée dans l'installation 230 C'est alors qu'entre en jeu le régulateur 24 qui, par exemple, par l'intercalation pé- riodique de la résistance 25 dans le circuit 23 y maintient la tension à une valeur constante6Afin de ne pas perdre l'énergie dissipée dans cette résistance 25, on l'utilise à réchauffer
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l'eau d'alimentation de la chaudière 1, comme indiqué sur la FIGoI.
On pourrait, sans sortir du cadre de l'invention, utili- ser tout autre régulateur,, par exemple un régulateur à "récupéra- tion", l'énergie supplémentaire étant alors conservée dans sa forme électrique et restituée soit au réseau23, soit à la batterie 22.
Si, pour une cause quelconque la génératrice 19 est ar- rêtée, par exemple l'été,pendant la période de non chauffage, on pourra recharger la batterie 22 par l'installation 23 -- qui, par exemple, peut être un secteur à courant continu -- ou par un sec- teur entièrement distinct de l'installation décrite 230
On se sert alors du relais 28, connu en soi, et per- mettant cette recharge. Comme il va de soi, on rechargera cette batterie 22 pendant les heures "creuses" du secteur d'aliments- tion afin de bénéficier d'un tarif de faveur que peuvent alors consentir les compagnies d'électricité pendant ces heures creuses.
On pourra disposer de l'énergie accumulée dans la bat- terie 22 pour actionner la, ou les pompes de circulation 14 dès la mise en train de l'installation de chauffage central, ce qui est très avantageux. On complétera naturellement l'installation par tous les appareils de sécurité nécessaires*.
Dans le cas particulier où le secteur à alimenter, ou sur lequel on veut utiliser l'énergie,ou l'excédent d'énergie pro- duite par la dynamo 19, et celle accumulée dans la batterie 22, est à courant alternatif, il est nécessaire de transformer le courant de la batterie en un courant de même nature que le courant du sec- teur.
Dans ce cas on s'y prend comme suit, ou d'une façon ana- logueo On laisse inchangée la disposition du moteur 3, mais on mon- te dans leprolongement de son arbre 9 (FIG. Il), et au moyen d'un manchon débrayable 20, une génératrice, polymorphique 35 pouvant donner du courant continu sur son collecteur 36, et du courent d'une forme semblable à celle du courant, du secteur 39 sur ses
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bagues 37 et 38, ( par exemple, alternatifmonophasé)
On branche, comme connu, au moyen d'un tabloau 40 analo- Eu-# au tableau 21 de la FIG I, le coté bagues sur le secteur, et le côté collecteur sur l'installation de recharge.
On conçoit, sang explication supplémentaire, que dans ces conditions, on puisse, à la fois, recharger la. batterie 22 et ali- menter le secteur 39, ou utiliser le courant de la. batterie 22 pour alimenter le secteur 39 à travers la génératrice 35, travaillait alors en "commutatrice" pour la part du courant qui lui est four- nie par la batterie 22.
Dans le cas particulier de la FIG II, et de préférence, on adjoint à l'installation, un redresseur de courant 42, afin de pouvoir recharger la batterie 22 pendant les arrêts de la généra- trice 35 (en été, par exemple).
On rechargera alors cette batterie 22 pendant les heures., coeuses du secteur, et on la déchargera aur le. secteur, pour toute utilisation, par l'intermédiaire de la génératrice 35 marchant alors en "commutatrice" inverse, le manchon d'accouplement 20, étant a- lors, de préférence, débrayé*.
Dans certains cas, et conformément à l'invention, il sera; préférable d'alimenter une portion, tout au moins, du secteur 39, directement par le courant continu de la batterie 22 -- cas de l'éclairage seul, sans mélange d'alimentation de moteurs asynchrônee ''par exemple --
Dans ces cas spéciaux, on adjoindra à l'installation troiscommutateurs, de préférence automatiques, tels que: le com- mutateur 42, charger d'isoler du reste du secteur, la partie à a- limenter en courant continu;
le commutateur 42' isolant cette par-, t:ie d'avec le côté baguasse la commutatrice 35, et le commutateur inverseur 43, permettant de brancher la batterie soit sur la dy- namo polymorphique, soit directement sur la portion du Secteur à alimenter en courant continua
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D'autre part, il est nécessaire que, pendant son fonc- tionnement, la turbine 3 -- ou le moteur thermique -- conserve une vitesse constante, et ne puisse dépasser en aucun cas une vi- tesse maximum critique.
Afin d'obtenir cette régulation de la vitesse du moteur
3, on utilisera, conformément à l'invention, soit le dispositif automatique représenté FIG III, soit et mieux , la dispositif à asservissement, représenté FIG IV; ces dispositif remplaçant la vanne 7 de la FIG I, sont montés également en dérivation sur la turbine 3.
Dans le dispositif représenté FIG III, on utilise un cer- tain nombre de valves 44, 45, 46, 47. 48, 49, obturant la con4ui- te 4, et commandées par les électro-aimants 50 ....... 55; eux- mêmes respectivement placés sous le contrôle des contacts 56...61.
En face de chacun de ces contacts se trouvent les contacts 56'...
61'portés par des lames élastiques 62, elles-mêmes maintenues par la bras 63 articulé en 64 et commandé (commo connu) par le dispo- sitif tachymétrique 8... Les paires de contacts sont disposées et réglées de telle façon qu'elles se "ferment" non pas simultané- ment, mais successivement au fur et à mesure du déplacement du manchon 65 du dispositif tachymétrique 80
On complète l'installation par les fils 166 et 167 , re- liés d'une part à la batterie 22, et d'autre part et respective- ment au bras 63 et à chacun des électro-aimants 50 ...... 550
Le tout étant agencé comme il vient d'être dit, le fonc- tionnement de l'installation de régulation de la vitesse est le suivant ;
Si la vitesse de la turbine atteint une certaine valeur, les masses du tachymètre se déplacent suivant les flèches 8, 8' et entraînent le manchon 65 suivant la flèche 8", ce qui a pour effet; de fermer successivement les paires de contacts 61, 61'...
56, 56', de magnétiser successivement les électro-aimants
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50 vesse 55, et d'ouvrir l'une après l'autre, les valves 44 ....... 49.
On conçoit que, si, dès l'ouverture de la première valve, par exemple 49, la dérivation de vapeur est suffisante pour modérer la vitesse do la turbine,le tachymètre 8 sera immo- bilisé, et seule cette valve sera ouvertee Au contraire, si l'ouverture d'une seule valve ne produit pas une dérivation de vapeur suffisante, la vitesse croîtra.légèrement, la seconde pai- re de contacts sera fermée, et la seconde valve (par exemple 48) sera ouverte, ce qui augmentera la dérivation de vapeur ...... et ainsi de suite, jusqu'à ce que toutes les valves soient ou- vertes produisant alors une dérivation qui,dans tous les cas, est capable d'empêcher la turbine de dépasser la valeur de la vitesse maximum préfixée.
Si la vitesse décroît, le fonctionnement est inverse, et les valves sont fermées les unes après les autres.
Les valves 44 ........ 49 peuvent avoir des sections et des "levées" différentes,,.
Ce dispositif très simple ne permet pas d'éviter"le pompage" dans tous les cas. Pour éviter cet inconvénient, on utili sera le dispositif représenté FIGE. IV. dans lequel on emploie seulement trois contacts 66, 67, et 68, et deux valves 69, 70.
La valve 70 est identique aux valves 50 ......55, elle est com- mandée par le contact 68. La valve 69 est commandée par un dis- positif d'écrou 71 et de vis 72, commandée elle-même par un pe- tit moteur électrique 73 au moyen d'une roue 74, et d'une vis sans fin 75. Le moteur électrique 73 peut être actionné dans les deux sens , suivant que les contacta 66 ou 67 sont touchés par le contact 661, porté par une lame élastique fixée sur le bras 63 du tachymètre 8. Face au contact 68 est disposé un contact 68' porté également par une lame élastique fixée sur le bras 63.
Au repos, le contact 66' touche le contact 67. le petit moteur 73 ferme la valve 69 ; les contacts 68, 68 sont
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"ouverts" donc la valve 70 est également fermée*
Lorsque la vitesse du moteur 3 augmente et atteint une certaine valeur (très légèrement inférieure à la vitesse de régime) le tachymètre 8 actionne le bras 63 et "rompt" le con- tact entre 66' et 67. Si la vitesse augmente très légèrement le contact 66.' vient toucher le contact 66 et le moteur 73 tourne dans un sens tel qu'il cause progressivement l'ouverture de la valve 690
Si la dérivation de vapeur alors produite, est suf- fisante, la vitesse se modère; les contacts 66, 66' se séparent, et la valve 69 reste ouverte juste de la quantité suffisante.
Si la vitesse tend à réaugmenter, les deux contacts 66 , 66' se touchent à nouveau et la valve 69 est ouverte un peu plusSi la vitesse diminue légèrement le contact 66' vient toucher le con- tact 67, et le moteur 73, tournant en sens inverse referme la val ve 69 ..... etc.. On conçoit que par ce moyen le réglage de la vitesse peut être très précise.
Si une augmentation brusque de vitesse se produit, les contacts 66, 66' et 68, 68' sont "fermés" simultanément), le moteur 73 produit l'ouverture de la valve 69 lentement,la valve
70 est brusquement ouverte, ce qui modère instantanément la vi- tesse de la turbine,et l'empêche d'atteindre une vitesse danse- reuse, même pendant le temps d'ouverture de la valve 69.
Dans ces conditions, on obtient un règlage instantané et parfait de la vitesse,entre deux limites.aussi rapprochées qu'on le désire, ce qui est très important dans le cas de pro- duction de courant alternatif, à cause de la nécessité de mainte- nir la fréquence constanteo On pourra ajouter un volant sur l'ar- bre de la turbine afin d'éviter les variations trop brusques de sa vitesse*;
L'invention ne se limite aucunement à ceux de ses modes de réalisation qui viennent d'être plus spécialement '''indiqués à titre d'exemple, elle en comporte au contrai.
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re,toutes les variantes,, notamment:
la disposition qui consis- te à n'utiliser qu'un nombre juste suffisant d'éléments d'accu- mulateurs au plomb pour obtenir la, tension d'alimentation lors- que chaque élément donne deux volts -- les différences, en plus ou en moins, étant produites par une même dynamo auxiliaire a- gissant comme survolteur-dévolteur, et faisant continuellement "l'appoint" de tension, soit qu'il faille augmenter la tension du secteur pour la. recharge de là batterie, soit qu'il faille augmenter la tension de décharge de la batterie pour l'alimen talion du secteur,;
l'énergie nécessaire à l'actionnement de ce survolteur étant fournie par un moteur électrique alimenté, soit par le secteur, soit par la batterie elle-même, soit enco- re directement par la turbine 3.