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Installation de force motrice à vapour, notamment pour la commande de véhicules automobiles
La présente invention se rapporte à une installa- tion de force motrice à vapeur, qui est utilisée notamment pour la commande de véhicules automobiles avec une chaudiè- re aquatubulaire. Mais l'installation peut aussi être employée pour commander des machines fixes. Dans cette installation de force motrice à vapeur on emploie une chaudière à tube d'eau ou aquatubulaire. L'invention a pour but d'effectuer proportionnellement à la consommation de vapeur un réglage automatique d'une façon particulière. on a déjà proposé d'effectuer un réglage de température dans les chaudières à vapeur en employant an thermostat.
De plus, il n'est pas nouveau en soi de commander par un thermostat un appareil de commutation qui coopère avec an interrupteur influencé par la pression de la chaudière.
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Suivant la présente invention , l'interrupteur influencé par la pression de la chaudière est disposé en série devant le commutateur à thermostat. Le commutateur à thermostat lui-même est agencé en forme de commutateur à gradins, de telle sorte que lors d'une élévation de température différents groupes des éléments servant à régler la température entrent successivement en action. Afin d'ob- tenir en outre une autre sécurité contre l'accroissement de la température, l'interrupteur influencé par la pression de la chaudière agit aussi pendant le temps où la température de la chaudière s'élève et où le commutateur à gradins, par suite de l'inertie du thermostat,ne serait pas capable d'ef- fectuer le réglage assez rapidement.
Lors d'une élévation de température, le thermostat entre en action par rapport au commutateur à gradins de telle sorte que dans le premier gradin de commutation la tempéra- ture dans la chaudière aquatubulaire est abaissée par l'in- jeotion d'eau fraîche dans la chambre à vapeur, tandis que lors d'une élévation de température ultérieure le second gradin de commutation entre en action et ferme une soupape d'étrangement, afin de couper l'air nécessaire à la combus- tion, ce qui fait cesser en même temps l'arrivée du combus- tible, attentu que cette arrivée se trouve sous l'action aspirante de l'air frais. Lors de la chute de la températu- re le troisième gradin du commutateur à thermostat entre en action en coupant l'arrivée de l'eau d'alimentation.
A cet effet la soupape entre la source d'eau d'alimentation et la chaudière se trouve sous l'influence d'un électro-aimant ou d'un adénoïde, La soupape qui, lors de l'élévation de la température, amène de l'eau frâiche dans la chambre à vapeur, est actionnée aussi électriquement et est agencée de préfé- ronce en forme de soupape à pointeau. Lors d'une élévation de température ultérieure le oirouit d'allumage est en outre
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coupé.
L'eau trancher qui est injectée dans la chambre à vapeur de la chaudière pour abaisser la température, est prise dans un embranchement de la conduite d'alimentation principale, une soupape de réglage commandée à la main étant montée dans le voisinage du point d'embranchement, c'est-à- dire dans la conduite d'arrivée principale à la chaudière.
Cette soupape est réglée de telle sorte que la chaudière ne reçoit qu'environ 80 à 90 % d'eau fraîche, c'est- à-dire l'alimentation normale est inférieure à la consom- mation de vapeur proprement dite. Le restant de l'eau d'ali- mentation est injecté directement dans la chambre à vapeur.
Lors d'un chauffage intense du thermostat, le cas peut se présenter qu'il est nécessaire d'éteindre le feu automatiquement, afin d'éviter la détérioration de la chaudiè re. Mais grâce aux organes de réglage uns grande quantité d'eaa fraîche est alors amenée et le niveau de l'eau peut monter dès lors si rapidement que la chaudière est inondée, paroe que le thermostat ne répond pas aussi rapidement que l'eau monte dans la chaudière. L'eau arriverait alors dans la machine commandée et détériorerait celle-ci par suite des coups de bélier occasionnés. Par contre, si une partie de l'eau fraîche ou d'alimentation est amenée par la voie norma- le et le restant injecté dans la, chambre à vapeur dans le voi- sinage au thermostat, il ne pourra jamais se produire une inondation de la chaudière.
Le thermostat est immédiatement refroidi par l'eau injectée dans la chambre à vapeur et oommen- ce à travailler.
L'invention est représentée à titre d'exemple au dessin annexé.
1 indique l'enveloppe du foyer où de la ohambre de oombustion de la chaudière, dans lequel se trouve l'appareil générateur à tube &quatubulaire 2. L'arrivée de l'eau d'ali- mentation s'effectue par une pompe 3 à travers une soupape
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de retenue 4 en passant par une soupape de surpression , et à travers une conduite 6, l'embranchement 7 et la soupa- pe de réglage 8 susceptible d'être réglée à la main.
La oonduite se prolonge en 9 vers une soupape à pointeau 10 actionnée d'une façon spéciale et d'où l'eau peut arriver par la conduite 11 en 12 dans le chambre à vapeur de la chaudière à tube aquatubulaire. 13 indique un réservoir d'eau d'alimentation, qui est en communication avec la consui- te d'alimentation principale par la conduite de retour 14, tandis que la pompe 3 communique avec le réservoir 13 à travers une son, Pape à commande électrique 15 et par la conduite tubulaire 16a.
La pompe 3 est commandée par un moteur électrique 16 qui aotionne en même temps une souf- flerie 17, dont la conduite de refoulement 18 débouche dans la ohambre de combustion. un carburateur 19 est pré- vu à un endroit approprié, et l'embouchure 20 du tuyau du carburateur se trouve à l'intérieur du tuyau de refoule- ment 18, de sorte que sous l'aspiration de l'air refoulé par la soufflerie 17 le combustible et l'air sont amenés en mé- lange à la chaudière. L'allumage de ce mélange s'effeotue à l'endroit de sortie par une bougie d'allumage 21 qui est reliée par la bobine d'allumage 22 à un circuit décrit plus am- plement ci-dessous.
Dans la chambre à vapeur de la chaudière 3se trou- ve un thermostat 23. Ce thermostat'agit de telle sorte que lors de l'élévation,,de la température un mouvement dans la direction de la flèche P est amorcé, tandis que lors de l'a- baissement de la température le thermostat agit dans la direo- tion inverse. Le thermostat agit sur un interrupteur spécial qui peut être appelé interrupteur à gradins on aussi inter- rupteur à thermostat. Dans cet interrupteur est disposé un levier double 25 oscillant en 26 et dont le mouvement est amor- ti par un ressort 27.
Ce ressort a en outre la tendance de
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repousser le bras inférieur de 1 interrupteur contre le
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thermostat 1-3 en utilisant une pis de réglage Le levier double 25 possède en outre un bras 30 perpendicu- laire à l'axe longitudinal du levier et portant à son ex- trémité des contacts 30 et 31 qui sont connectés à un con- ducteur 32.
Les contre-contacts à cet endroit sont indi- qués par 33 et 34 et formés par des vis de réglage qui
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traversent des leviers je et 3, se trouvent sous l'action de ressorts 37 et 380 à l'extrémité supérieure du levier ,?5, ae trouve en outre un contact 39 qui coopère avec un contre-contact 40, formé également par une vis de réglage portée par un levier 41, qui,de même que les deux autres
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leviers des contre-oontacte ae trouve sous l'action d'un ressort 42.
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La conduite d'alimentation de vapeur de la ahaudiè- re allant à la machina est indique par 43.
Dans cette conduite d'alimentation se trouve un embranchement 44 qui conduit vers une boite à diaphragma 45, dans laquelle se trouve le diaphragme 46, de telle sorte que le mouvement
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de ce diaphragme s'effectue proptionnellement à la pression existant à l'intérieur de la chaudière. Contre le diaphragme s'applique de l'autre coté un ressort réglable 47, et au
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marteau 48 du diaphragme est fixé un pont 49 qui coopère avec les contacts 5Ç et 51. connectés aux conducteurs 5 et à3.
Dans la conduite d'air lâ raccordée à la soufflerie 17 se trouve un clapet d'étrangbment,,%, qui peut être déplacé sous l'influence d'un électro-aimant ou d'un adénoïde 55, de telle sorte que la dite conduite pout être soit étranglée ou fermée, soit ouverte complètement,, 56 indique une batte- rie qui fournit le courant nécessaire pour la commande du mo- teur électrique 16 et des différents électro-aimants pour actionner les soupapes. La soupape à pointeau 10 se trouve également sous l'influence d'un électro-aimant 56a tandis que 1'électro-aimant, servant à actionner la soupape 15
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montée dons la conduite d'alimentation principale, est indi- qué par 57.
L'installation fonctionne de la façon suivante:
Dans la position de repos, c'est-à-dire lorsque
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la ahaààièro n'est pas chauffée, le thermostat 3 agit sur l'interrupteur à gradins de telle sorte que les contacts 3"9 et 4.",Q et les contacts 31 et 43 sont ouverts, tandis que les contacts 30 et 33 sont fermés. Comme de plus il n'y a pas de pression dans la chaudière, le diaphragme 46 est re- poussé par le ressort 47 vers le bas dans la direction de la
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flèche 21 et le pont 49 se pose sur les contacts et 51.
Maintenant dès que l'interrupteur à levier 58 est fermé, le courant passera de la batterie par le oondateur 3, les contacta 5Q,49,,51, le conducteur pl, le moteur électrique 16 et revient à la terre, respectivement au corps E. Le moteur électrique se met donc à tourner, la pompe d'alimentation 3 commence à travailler et refoule l'eau par les tuyaux µ et
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1 à travers la soupape dans la chaudière.
En même temps, comme le clapet d'étranglement 54 est ouvert, l'air est amené par la conduite 18 et le combustible pulvérisé ou liquide est aspiré en 20 de la conduite de combustible, ce mélange étant maintenant allumé par la bougie d'allumage 21, attendu que la bobine 22 est également alimentée de courant, parce que
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le pont 49 relie entre eux les deux contacts ,1, et 5Q. par le conducteur branché sur le aonduteur principal ,, Comme, conformément à ce qui a été dit plus haut, les deux contacts 39 et 4 sont ouverts, la bobine de l'électro-aimant 5, du cla- pet d'étranglement ne reçoit pas de courant, de sorte @ que le dit clapet d'atranglement se trouve dans la position
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d'ouverture ôomplète.
La flamme entrant dand le foyer chauffe maintenant la chaudière aquatabalaîre g et il se produit de la vapeur. Entre-temps, l'arrivée de l'eau a
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été interrompue, attendu que la bobine 57 reçoit de la bat- terie 56 du courant passant par le conducteur 61 et les contacts 33 et 30, ensuite par le conducteur 32 et les con- tacts 51, 49 et 50, et par le conducteur 53. La soupape 15 est donc fermée. La vapeur produite dans la chaudière aqua- tubulaire passe maintenant par la conduite 43 dans la machi- ne motrioe.
La disposition est telle qu'une plus grande quanti- té de ohaleur est amenée par le chauffage de la chaudière aquatubulaire que l'énergie consommée par la machine. A charge constante de la machine, c'est-à-dire à consommation de vapeur constante, il se produit une augmentation de la pression à l'intérieur de la chaudière aquatubulaire tout aussi bien que de la température dans la chambre à vapeur, respectivement la chambre de surohauffage. Du fait de l'élévation de la température dans la chambre à vapeur le thermostat 23 est influencé de telle sorte que ce thermostat exécute un mouvement dans la direction de la flèche P qui est transmis au levier double 25 par l'intermédiaire de la vis de réglage 28.
La disposition des contacts 31, 34,d'une part, et des contacts 39,40, d'autre part,est telle que par un mouvement du levier 25, respectivement de son prolongement 29 les contacts 34, 31 sont d'abord fermés, tandis que les contacta 39, 40 ne font que se rapprocher sans que la fermetu- re du circuit s'effectue entre ces contacta Dès que sous l'élévation de la température les contacts 31 et 34 sont fer- més, le courant, en supposant que la pression de la chaudière n'a pas encore augmenté au point d'influencer le diaphragme 46, passe de la batterie 56 par l'interrupteur 58, le conduc- teur 53, les contacts 50, 49, 51 et le conducteur 32,les contacts 31, 34, le conducteur 63 dans la bobine d'éleotro- aimant 56a.
L'électro-aimant est excité et soulève le poin- @ teau 64 et la soupape à pointeau 10, de sorte que de l'eau
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fraîche arrivant par le tuyau .2 de la conduite 6, est injeo- tée en 12 dans la chambre à vapeur par la pompe 3 à travers la soupape ouverte 15, et la conduite 11. Il y a lieu de noter que dans cette position de l'interrupteur à gradins la bobine d'électro-aimant 57 ne reçoit pas de courant et que la soupape se trouve par conséquent dans la position ou- verte.
Comme l'injeotion d'eau fraîche ne produit pas un abaissement immédiat de la température dans la chambre de surchauffage, ou dans le cas où poar une raison quelconque le dispositif d'injection ne travaille pas d'une façon irré- prochable, ou si par suite d'une ouverture trop petite de la soupape à pointeaa 1- une quantité insuffisante d'eau est ame- née dans la chambre de surchauffage, le thermostat continue à travailler aussi dans la direction de la flèche P et ferme alors les contacts 39, 40, ce qui a pour effet de fermer le circuit de la batterie 56, sur la bobine d'électro-aimant 55, afin d'amener Le clapet d'étranglement 54 dans sa position de fermeture, de telle sorte que très peu d'air ou pas d'air du tout est fourni par la soufflerie 17 encore en marche.
De ce fait, la combustion dans la chambre 1 devient très faible ou cesse complètement. Par suite de l'injection d'eau fret- ohe dans la ahambre à vapeur, respectivement de la fermeture du clapet d'étranglement 54 la température tombe et le ther- mostat se déplace dans une direction opposée à celle de la flè- ohe P. Les contacts 31 et 34 sont dégagés mutuellement, le courant vers la bobiné d'électro-aimant 56a est interrompu et l'injection d'eau fraiohe dans la chambre à vapeur cesse.
L'alimentation de la chaudière du réservoir 13 à travers la soupape 15, continue et en supposant que @ l'arrivée perma- nente de l'eau fraîche produit un refroidissement ultérieur de façon à obliger le thermostat de se déplacer plus loin dans la direction opposée à celle de la flèche P, ce qui produit une
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plus grande amplitude du levier 29 vers le bas et ferme les contacts 30 et 33, la fermeture du oirouit de la bo- bine d'électro-aimant 57 pour la fermeture de la soupape d'alimentation d'eau est effectuée de la façon suivante:
De la batterie 9µ par le conducteur 53, les contacts 50, 49, 51,le conducteur 32, les contacts 30, 33, le conducteur 61 et la bobine 57 à la terre ou la masse.
Ci-dessus on décrit le fonctionnement du thermostat 23 lors d'une augmentation de la température amenant les contacts 31,34 1 un sur l'autre, ce qui met en action la soupape à pointeau 10. Le thermostat tout aus- si bien que le dispositif d'alimentation et d'injection d'eau ont une certaine inertie propre, c'est-à-dire qil se passe un certain moment avant que ces éléments entrent en aotion. Lors de 1 élévation de la température, il se pro- duit en même temps une augmentation de la pression, et on sait que dans la chaudière à vapeur la pression augmente beaucoup plus rapidement que la température, de sorte que, le cas échéant,des détériorations de la chaudière peuvent avoir lieu par suite de l'inertie décrite ci-dessus des or- ganes de réglage. Pour éviter ceci, on a monté le diaphragme 46 dans la oonduite de vapeur.
Dès lors, si la pression dé- passe un certain maximum, le diaphragme 46 est déplacé en sens inverse de la flèche P1 et le pont 49 est soulevé au-des- sus des contacts 51 et 50. Par le soulèvement du pont 49, tous les organes motifs électriquement de l'installation sont mis hors d'action, Non seulement le circuit d'allumage de la bougie d'allumage 21, mais aussi le circuit d'alimen- tation au moteur électrique 16 sont interrompus, de sorte que la soufflerie S'arrêté et qu'aucun courant d'air, même ranglé, ne peut plus passer par la conduite 18 dans la cham- bre de combustion, l'arrivée de l'air et du combustible cessant complètement de cette façon, c'est-à-dire la flamme
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s'éteignant et la pression tombant, respectivement ne mon- tant pas aavantage dans le cas où la machine est arrêtée,
de sorte que finalement le pont relie de nouveau les deux contacts 50 et 51. Lors du refroidissement progressif le thermostat 23 fonctionne de nouveau en sens inverse dans la direction de la flèche 1?,de sorte que les contacts 34, 31, respectivement 39, 40 s'ouvrent jusqu'à ce que finalement le levier 29 oscille vers le bas d'une quantité telle que les contacts 30,33 se ferment de nouveau, ce qui arrête .L'arrivée de l'eaa d'alimentation à travers la soupape 15, le moteur électrique 16 se remettant en marche et le clapet d'étrange- ment 54 s'ouvrant de nouveau complètement de façon à refer- mer le circuit d'allumage pour la bougie 21.
La disposition électrique et les Interrupteurs des différente éléments l'un par rapport à l'autre, tout aussi bien que la coopération mécanique sont tels' qu'en cas de perturbation ou de défaillance d'un ou de plusieurs éléments individuels il ne peut se produire' un surchauffage de la chau- dière ou une perturbation quelconque dans la fonctionnement de l'installation, c'est-à-dire dans l'arrivée cont@nue de vapear fraîche à la machine motrice.