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Appareil d'alimentation de chaudières avec préchauffeur à vapeur d'échappement.
On sait que les préchauffeurs à vapeur d'échappement, en particulier ceux qui trouvent leur application dans les locomotives, ne donnent pas le rendement théorique en premier lieu paroe que oelui-oi suppose que toute l'eau parvenant à la vaporisation est fournie pendant les phases dans lesquelles le régulateur de la locomotive est ouvert,c'est-à-dire pendant lesquelles il existe de la vapeur d'échappement.
Cette supposition ne peut cependant pas être faite en général de manière absolue, car on dont transi,or ter constam- ment une partie de l'eau d'alimentation dans la chaudière, mê-
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me quand le régulateur est fermé dans les appareils habituels; cette eau ne peut pas être chauffée par de la vapeur d'éohappe- ment, parce que, lors de la fermeture du régulateur, on n'a pas de vapeur d'échappement à sa disposition.
On connaît des appareils qui ont pour but de ohauffer à l'avance l'eau d'alimentât, ion au moyen de la vapeur d'échap- pement, même lorsde la fermeture du régulateur, en créant, par l'Interposition d'un réservoir d'eau chaude, une provision d'eau qui est chauffée par la vapeur d'échappement lors de l'ouverture du régulateur, de la locomotive, mais n'est trans- portée dans la chaudière que lors de la fermeture de ce dernier.
Mais les emplacements réduits sur les locomotives ren- dent impossible l'aménagement d'un réservoir d'eau chaude suf- fisamment grand, pour qu'il puisse recevoir dans tous les cas la quantité d'eau nécessaire lors de la fermeture du régula- teur. Il reste au contraire presque toujours une certaine quantité d'eau qui doit être retirée du réservoir d'eau froide, pour ramener à la hauteur désirée le niveau de l'eau dans la chaudière.
Les installations d'alimentation oitées aveo réservoir d'eau chaude interposé doivent être nécessairement montées de telle manière que le personnel n'ait à manoeuvrer qu'un ou deux leviers, et que les appareils fonctionnent en outre au- tomatiquement, c'est-à-dire que, lors de l'ouverture du régu- lateur de la locomotive, suivant les exigences, il y ait trans- port d'eau du réservoir d'eau froide dans la chaudière, ou dans le réservoir d'eau chaude, et lors de la fermeture du régu- lateur, au contraire, transport d'eau du réservoir d'eau ohau- de dans la chaudière. Malgréla diversité des possibilités d'alimentation, l'installation ne doit pas nécessiter une
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grande attention de la part du personnel.
Les installations connues jusqu'à présent du type dé- orit ne permettent que les trois possibilités suivantes d'ali- mentation-
1 - Lors de l'ouverture du régulateur, le réservoir d'eau froide peut alimenter la chaudière,
2 - Lors de l'ouverture du régulateur, le réservoir d'eau froide peut alimenter le réservoir d'eau chaude.
3 - Lors de la fermeture du régulateur, le réservoir d'eau ohaude doit alimenter la chaudière.
Mais de cette manière, l'appareil d'alimentation est tout de même incomplet, oar il se produit des cas dans lesquels l'appareil n'est pas en'état d'amener de l'eau à la chaudière et en particulier quand le réservoir d'eau chaude est déjà vi- dé lors de la fermeture du régulateur, avant que le niveau de l'eau dans la ohaudière ait atteint la hauteur nécessaire,
La présente invention consiste en un appareil qui supprime oes inoonvénients en rendant possible, lors de la fermeture du régulateur, l'alimentation en eau préalablement chauffée aussi bien à partir du réservoir d'eau froide qu'à partir du réservoir d'eau ohaude, et où cependant, simultané- ment, lors de l'ouverture du régulateur,
l'alimentation de la ohaudière à partir du réservoir d'eau froide est rendue possi- blet ainsi que le remplissage du réservoir d'eau chaude sans nécessiter un appareil d'alimentation supplémentaire ou un service plus compliqué que les installations d'alimentation ordinaires. L'inconvénient cité ci-dessus est éliminé de façon parfaite et l'installation d'alimentation devient ainsi une organisation parfaite dont les inconvénients, ne doivent pas être oomme jusqu'à présent compensés par le fonctionnement du
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deuxième appareil d'alimentation.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La figure1représente l'appareil sur la locomotive.
La figure 2, une coupe d'un injeoteur de vapeur d'é- chappement installé conformément à l'invention et une tête de garniture en communication aveo l'injecteur.
La figure 3 représente un mode d'exécution particulier d'une garniture d'alimentation, qui trouve avantageusement son application dans oes installations.
Dans la figure 1, 1 représente un injecteur de vapeur d'éohappement, dans lequel sont montées des soupapes automati- ques reliées au moyen de conduites 5, 6, 8, 9 et 10 aveo,une tête de garniture 16.
La tête de garniture 16 est reliée au moyen de la oon- duite 7 par l'intermédiaire de l'organe d'étranglement 21 à la chambre de vapeur de la chaudière. De cette chambre, deux conduites d'alimentation mènent en outre à la chaudière. Lune est la conduite 13 menant par la garniture d'alimentation 19 à la chaudière, l'autre la conduite 14 allant tout d'abord dans le réservoir d'eau chaude 18 et se continuant oomme oon- duite d'alimentation 20 jusqu'à la garniture d'alimentation 22.
De l'injecteur à vapeur d'échappement 1, la conduite 10 mêne en outre à une soupape 17 qui est appelée ci-dessous soupape additionnelle: cette soupape est en communication d'une part au moyen des conduites 11 et 12 aveo la tête de garniture 16 et d'autre part aveo le réservoir d'eau 18.
La vapeur d'échappement du cylindre moteur de la looo- motive est conduite après son passage au séparateur d'huile 15
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par la conduite 3 à l'injecteur à vapeur d'échappement; cet injeoteur reçoit l'eau du tender par la conduite 2. Enfin, la conduite d'amenée de vapeur fraîche au cylindre est reliée au moyen de la conduite 4, qui se divise en deux conduites 5 et 6, d'une part à l'injeoteur à vapeur d'échappement, et d'autre part à la tête de garniture 16.
Les positions des soupapes représentées figure 2 correspondent à l'alimentation à partir du réservoir d'eau. froide lors de la fermeture du régulateur ce qui permet aus- si simultanément à l'eau chaude du réservoir 18 de s'écouler dans la chaudière..
Le dispositif donne quatre phases de fonctionnement applioable4
1. , Le régulateur est fermé et on doit alimenter la ohaudière. Dans ce cas, il y a trois possibilités : a) Par l'ouverture de la soupape de commande 23, la soupape additionnelle 17 étant fermée le oontenu en eau chau- de du réservoir est vidé dans la chaudière. b) On ouvre la soupape de commande 23 ainsi que la soupape additionnelle 17 de manière que simultanément l'eau chaude s'écoulé du réservoir dans la chaudière et que l'eau du tender soit transportée à la chaudièreau moyen de vapeur fraîche.
o) La soupape de commande 23 et la soupape additionnel- le 17 sont ouvertes,, le réservoir 18 est cependant déjà vidé et en alimente simplement la ohaudière en eau du tender au moyen de vapeur fraîche.
2.- Le régulateur de la locomotiveest fermé et l'on n'a pas besoin d'alimenter. Dans ce cas les deux soupapes 23 et 17 sont fermées.
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3.- Le régulateur est ouvert, et on n'a pas besoin d'a,- limenter. Dans ce cas, la soupape de commande 23 ainsi que la soupape additionnelle 17 sont fermées, ce qui fait que la vapeur d'échappement transporte seulement de l'eau dans le réservoir.
4.- La régulateur est ouvert, et on ,',la. besoin d'alimen ter. La soupape de commande 23 est ouverte, la soupape 17 reste fermée. L'injecteur alimente alors la chaudière en eau du tender au moyen de vapeur d'échappement et de vapeur franche.
Le dispositif permettant d'obtenir ces quatre modes de fonctionnement est représenté figure 2.
Soit le cas de fonctionnement désigné ci-dessus par la c'est-à-dire l'alimentation de la chaudière en eau chaude à par.. tir du réservoir, lors de la fermeture du régulateur. La soupape de commande 23 doit alors être ouverte et la soupape additionnel- le 17 fermée. La vapeur fraîche est retirée de la chaudière par l'organe d'admission de vapeur 21 (figure I) et parvient, par le tuyau 7 et la soupape de commande 23, dans la chambre 44. La pression de la valeur fait monter la soupape àdouble siège 2'6 et l'applique contre son siège supérieur.
Ceci est possible, parce que le régulateur est fermé et que les conduites 4, 5--et 6 ainsi que 1'espace se trouvant au-dessus de la soupape à double siège 26 et dans lequel se trouve la soupape de retenue 35 reliée à la soupape 26n sont sans pression.
La vapeur entre alors par l'ouverture 36 dans la condui- te II et delà par la conduite 12 dans le réservoir 18, où elle se trouve soumise à la pression qui règne dans la chaudière..
L'eau chaude peut s'écouler hors du réservoir 18 dans la'ohau- dière par la conduite 20 et la tête d'alimentation 22.
Le mode de fonctionnement désigné par lb se présente quand de l'eau du tender doit être transportée Simultanément
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dans la chaudière au moyen de vapeur franche.
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En plus de la soupape de ocrj,,,-,nde 23, on ouvre aussi la soupape additionnelle 17. La vapeur pénèbre alors par la condui- te II dans la conduite 10 et agit sur lii-tiecteur à vapeur d' é- ohappement en rejetant vers la gauche la soupape à, double siège 29 et l'appliquant sur son siège de gauche. La pression de la
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chaudière règne donc dans l'espace 37 de il.Lnject6ur à vapeur d'échappement. De ce fait, la soupape 38 est rejetée versla droite et le robinet d'eau 39 ouvert. La soulape 30 est aussi soulevée et appliquée sur son siège supérieur, ce qui ouvre le chemin vers la chambre 40 et en outre vers l'espace 42, la )oU- pape 41 étant repoussée vers la droite.
La vapeur s' éooule de la chambre 42 scus la pression de la ohaudière dans la tuyère de valeur freche 49 et de la
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chambre 40, vers la tuyère de V[ol-eur d'éohap client 46 par les trous 50, qui ont pour effet d'abaisser sa pression à 10. :re5sion de la vapeur d'éoha.l-:'e'16nt. Il s'établit alors un tians- port de l'eau du tender par la tuyère de mélange et la soupape
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de pression 43 dans le tuyau 9. Du tuyau 9, l'eau tranSiortée parvient dans le tuyau 13 et par la tête d'alimentation à la ohaudière 19.
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Les deux processus d'alii entation ont lieu c-u7.tcwé- ment et automatiquement après ouverture de la. soupape de COl1;:--a1l- de 23 et de la soupape additionnelle 17.
Dans ce cas de fonctionsouent (Ib, l'agencement repré- senté figure I présente les inconvénients suivants quand on pré- voit deux têtes d'alimentation en 19 et 22.
La mise en train de l'injecteur par l'ouverture de la soupape additionnelle 17 produit une petite chute de pression dans les conduites d'amenée à ctte soupape, on particulier dans
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le tuyau Il et par suite aussi dans le tuyau'18 ainsi que dans le réservoir 18. Pour cette raison la pression de la vapeur maintient la soupape de retenue de la tête d'alimentation 22 fermée et l'eau chaude ne peut pas s'écouler du réservoir 18 vers la chaudière. On supprime cette difficulté de.la façon suivante :
La pression de transport de l'appareil d'alimentation, pompe ou injecteur, peut être réglée constamment de manière qu'elle dépasse la pression de la chaudière dans des limites déterminées.
Cet excédent de pression de la vapeur est trans- formé en vitesse au moyen d'une tuyère prévue dans la tête d'a- limentation, ce qui produit une chute de pression dans les en- virons de la tuyère et sert à l'aspiration de l'eau chaude hors du réservoir.
A cet effet, conformément à la présente invention., la conduited'alimentation 20 venant du réservoir d'eau chaude mène à une tête d'alimentation combinée qui reçoit aussi la vapeur d'alimentation venant de l'injeoteur et qui est cons- truite par exemple suivant la disposition montr'ée' figure 3.
On empêche un retour de l'eau de la chaudière dans le réser- voir qui, dans certains cas, est sans pression, au moyen d'un clapet 51. Au moyen de la tuyère 52, la vitesse de l'eau sous pression arrivant de l'injecteur est élevée de façon telle que la chuta de pression nécessaire se produit dans la chambre an- nulaire 53, chute de pression qui détermine une aspiration de l'eau chaude hors du réservoir au moyen de la conduite 20.
Si la soupape de commande 23 (figure 2) et la soupape additionnelle 17 sont ouvertes jusqu'à ce que le réservoir soit vidé, l'injecteur alimente alors tout seul la chaudière avec de là vapeur fraîche au moyen de .la conduite 13. Ceci
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correspond alors au cas de fonctionnement désigne par 1c.
Pour le cas de fonctionnement désigné par 2, il n'est pas besoin d'alimenter, lors de la fermeture du régulateur. Il n'est par oonséquent pas nécessaire de maintenir fermée la sou- pape de commande 23 ainsi que la soupape 17. L'explication du trajet suivi par la vapeur est superflue dans ce cas.
Pour le cas de fonctionnement désigné par 3, dans le- quel le régulateur est ouvert et où l'on n'a pas besoin d'ali- menter, la soupape de commanda 23 et la soupape adaitionnalle 17 sont maintenues fermées. Dans ce cas, il s'écoule cependant de la vapeur du tuyau d'admission ou de la boite De diatribu- tion par la conduite 4 dans les conduites 5 et 6. Come la cham- bre 37 de l'injecteur de vapeur d'échap@ ement est sans pression la garniture de piston 31 détermine l'application de la soupape 30 sur son siège inférieur et de la soupape 29 sur son siège de droite. Par suite, la chambre 37 est. mise sous pression, la soupape 38 est déplacée vers la droite et ouvreainsi le rebi- net d'eau 39.
La pression (le vapeur régnant dans la chambre 37 se transmet aussipar l'ouverturemaintenant libredu siège supérieur de la soupape 30 dans la chambre 45 ce qui abaisse le piston 32 et ouvre la soupape le valeur d'échappement 33. La vapeur d'échappement s'écoule par la tuyère 46 et se mélange, dans la tuyère de mélange adjacente, avec l'eau du tender en- trant par le robinet 3 9 de sorte qu'il se produit un écoule- ment d'eau chaude par la soupape de pression 43 dans le tuyau 9.
Comme la soupape 23 estfermée, la soupape 24 est main- tenue ouverte et l'eau chaude peut s'écouler par la conduite 14 vers le réservoir 18 sans pression. La vapeur de la boite de distribution arrivant par la conduite 4 parvient par le tuyau 6 à la soupape 35 dans la tête de garniture 16. Cette
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soupape 35 est appliquée sur son siège et la vapeur de la boî- te de distribution est ainsi empochée de s'écouler plus loin.
Le cas de fonctionnement désigné par 4 se' présente quand le régulateur est ouvert et qu'on '-.doit transporter de l'eau dans la chaudière.Dans ce Cas, il n'y a simplement qu'à ouvrir la soupapede commande 23. La pression de la chaudière qui s'exerce par suite dans la chambre 44 n'a pas d'autre ef- fet sur la soupape 26 qui repose sur son siège inférieur par suite de son poids. Un soulèvement de cette soupape est impos- sible dans ce case parce que la pression de la boîte de dis- tribution règne dans la chambre située au..dessus de ladite soupape.
La vapeur de la chaudière s'éooule donc de la chambre 44 par l'ouverture supérieure de la soupape 26 dans la cham- bre 48 et ensuite dans le tuyau 8, déplaoe la soupape 41 dans sa position de repos à gauche et pénètre par la tuyère de va- peur fraîche 49 dans l'injeoteur. Les autres soupapes de l'in- jeoteur se trouvent dans la même position que déorite préoé.. demmen dans le cas de fonctionnement 3..Les robinets à eau 39 et la soupape de vapeur d'échappement 33 sont ouverts.
Dans ce cas lejet de vapeur fraîche pénétrant par la tuyère 49, permet au mélange d'eau et de vapeur s'écoulant par l'extrémité de la tuyère de surmonter la pression de la chau- dière. L'eau alimentaire qui s'écoule par la soupape de pres- sion 43 va par la conduite 9 vers la tête de garniture 16 et trouve, puisque la soupape 23 est ouverte, le chemin 14 vers le réservoir 24 fermé, de sorte que cette'eau doit s'écouler par la conduite 13 et'la tête d'alimentation 19 dans la chau- dière.
Il est par conséquent toujours possibl, dans tous les
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Cas, d'employer l'injeoteur comme appareil d'alimentation in- dépendante en partioulier aussi quand le réservoir est vide et que le'régulateur est fermé.