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Soupape de vapeur et séparateur d'eau combinés.
La présente invention a trait à une soupape et séparateur combinés destinés à l'emploi sur les locomotives. L'appareil est logé dans le dôme ou dans l'espace de vapeur d'une locomo- tive ou d'une autre chaudière dans laquelle l'appareil est destiné à être employé.
Un but de l'invention est de sécher la vapeur ou en sépa - rer l'eau avant qu'elle passe au surchauffeur, ou en un autre endroit ou endroits où la vapeur doit être utilisée. Dans ce but il est prévu un dispositif par lequel la vapeur en entrant dans l'appareil traverse la turbine, ou une cage comportant de nombreux barreaux allongés, avec des ouvertures correspon - dantes entre eux, et se précipite d'abord contre un diaphragme ou enveloppe interne, contre lequel la vapeur perd une partie de son humidité, le liquide ainsi séparé retournant à la chau- dière. De là, la vapeur ainsi traitée passe à un sécheur de vapeur, lequel, dans la forme actuelle, est un manchon cylin - drique muni de nombreuses perforations ou tuyères.
A oe point
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et avant de passer à travers les tuyères, la vapeur est encore débarrassée de presque toute l'humidité restante, qui est ren- voyée à la chaudière ; la vapeur sèche traverse le manchon et pénètre dans des ouvertures convenablement contrôlées par une soupape dans le tuyau de prise de vapeur.
Un autre but de l'invention est de fournir un appareil de fonctionnement parfaitement équilibré, assurant ainsi une grande facilité pour l'ouverture et la fermeture de la soupape proprement dite, et une construction dans laquelle la possibi- lité d'un changement d'équilibre, dû à de l'usure entre la sou- pape et son siège, soit éliminé.
Un autre but de l'invention est de disposer la soupape dans le tuyau de prise de vapeur de telle manière qu'il en résulte une économie de fabrication, et en même temps de maniè- re à rendre le dispositif apte à être logé dans un espace plus petit que jusqu'à présent.
Au dessin annexé à titre non limitatif :
Fig.1 est une vue en coupe.
Fig.2 est une vue en plan, avec coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la fig.l.
Fig.3 est une coupe de l'une des soupapes d'arrêt et par- ties avoisinantes.
Fig.4 est une vue en élévation de l'appareil à plus petite échelle.
1 désigne le tuyau de prise de vapeur, ou corps de soupa - pe, fermé à son sommet par une tête 2 boulonnée au dit tuyau par des boulons 3. Ce tuyau, à son extrémité supérieure, possè- de un rebord annulaire 4 et à son extrémité inférieure possède un rebord annulaire élargi 5. A ce dernier rebord est boulonné en 6 ce que l'on a appelé l'enveloppe de turbine externe 7, munie de nombreuses ouvertures verticales 8 entre les barreaux 9, dont la disposition particulière sera décrite plus loin. Les ouvertures entre ces barreaux forment l'admission de vapeur au
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dispositif, cette admission peut être considérée comme étant composée de nombreuses ouvertures étroites, qui se trouvent tout autour de l'enveloppe.
L'extrémité supérieure de cette enveloppe qui est formée en sections, comporte des oreilles correspondantes 10 qui sont boulonnées ensemble par des bou- lons 11, formant ainsi un assemblage rigide, Sous le rebord 4, le tuyau de prise comporte un autre rebord annulaire 12, auquel est boulonné un manohon cylindrique 13 comportant de nombreu- ses petites perforations ou tuyères 14, qui sont en pratique et de préférence légèrement convergente@ vers le oentre de l'appareil. L'extrémité inférieure de ce manchon s'ajuste dans un siège annulaire du rebord inférieur 6.
Le tuyau de prise est de plue muni d'un certain nombre d'orifices 16 disposés à intervalles convenables à la périphé- rie du tuyau de prise. Ces orifices sont ouverts ou fermés par la soupape proprement dite 17, dont la partie inférieure 17' repose sur un siège de soupape 18 du tuyau de prise ; le bord inférieur de la soupape et le siège de soupape sont rodés con- venablement pour former un siège convenable.
La partie supérieure de la soupape proprement dite est munie de bagues de garniture métalliques 19 formant un joint étanohe à la vapeur entre la soupape et la paroi interne du tuyau de prise. La soupape comporte une séparation 20 à peu près à mi-hauteur, et une bosse centrale 21 est formée dans la séparation pour la réception d'un corps de soupape auxiliai- re ou de soulagement 22, qui est vissée dans la bosse. Au bord supérieur du corps de soupape auxiliaire se trouve un siège 23 sur lequel s'applique la soupape auxiliaire 24, formée comme partie de la tige de soupape auxiliaire 24'.
Sous la soupape auxiliaire la tige 24' a un diamètre réduit de sorte qu'un es- puce est laissé entre les parois du corps de soupape auxiliaire et la dite tige, de sorte que de la vapeur peut passer en-dessus de la dite séparation 20 quand la soupape auxiliaire est soule-
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vée.
La tige de soupape porte à son extrémité inférieure une tête réglable 25 qui possède une tige filetée vissée dans la tige de soupape, le réglage de la tête déterminant la distance dont la soupape auxiliaire peut être soulevée lors de l'ouver- ture de la soupape principale. L'extrémité inférieure de la tige de soupape est de plus petit diamètre que l'intérieur du corps de soupape auxiliaire, de sorte qu'un passage est formé pour l'entrée de la vapeur dans l'espace sous la soupape propre- ment dite, lorsque la soupape auxiliaire est soulevée de son siège.
A intervalles appropriés, la séparation 20 présente des sièges 26 de soupapes de retenue, qui sont vissée dans la sépa- ration 20, comme il est représenté le plus clairement à la fig.3. Les soupapes de retenue 27 reposent sur le siège propre- ment dit 28, et comportent des tiges 29 guidées dans des blocs 30 supportés par des bras courts disposés suivant des rayons faisant partie du corps de siège 26.
Entre le manchon cylindrique perforé ou aéoheur de vapeur 13 et la paroi extérieure et l'enveloppe externe de turbine est interposé un diaphragme 32, qui constitue une caractéristique importante de l'invention. Ce diaphragme est boulonné à l'en- veloppe de turbine par une série de boulons supérieurs 33 et inférieurs 34, entre le diaphragme et l'enveloppe de turbine étant intercalés des manchons d'espacement 35 en haut et 36 en bas. Le rebord 5 comporte un nombre approprié d'ouvertures 37 en arc de cercle communiquant avec des tuyaux de vidange 38 disposés à intervalles convenables dans le rebord 5. Ces ouver- tures sont disposées de manière à être divisées par le diaphragme ou la cloison 32 afin que les " séparais " des deux chambres a et b puissent s'écouler par les tuyaux de vidange et retourner à la chaudière.
Ces chambres a et b sont formées bien entendu respectivement entre le mur externe de l'enveloppe de turbine et la cloison, et entre la cloison et la paroi externe du man-
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ohon perforé ou sécheur de vapeur 13. L'extrémité supérieure de la tige de soupape auxiliaire est bifurquée en 39 pour la réception de la barre transversale 40 fixée dans la fourche, formée en 39, par une goupille 41. Les extrémités opposées de cette barre 40 ont des rainures 42 pour la réception des extré- mités supérieures 43 des bielles verticales 44 reliées à la commande appropriée manoeuvrée parle mécanicien pour l'ouver - ture et la fermeture de la soupape.
Cette commande n'a pas trait à l'invention proprement dite, et par conséquent n'a pas été représentée en détail,étant bien entendu que lorsque les biel- les verticales 44 sont soulevées ou abaissées, la soupape auxi- liaire est ouverte ou fermée avant ou après que la soupape principale est manoeuvrée, comme il est de règle dans les dis- positifs d'équilibrage et de soulagement des soupapes de ce genre, l'ouverture de la soupape auxiliaire ayant lieu, comme d'habitude, quelque peu en avance du soulèvement de la soupape principale, cette soupape principale étant soulevée lorsque la tête 25 vient en contact de la face inférieure de la soupape , auprès du corps de soupape auxiliaire.
La tête 2 du tuyau de prise comporte une saillie centrale 45, munie d'un manchon qui la traverse, et à travers lequel passe la tige de la soupape auxiliaire, un petit espace étant: laissé entre la tige et le manchon pour former un passage 46 de dimension ou de débit suffisant pour que la vapeur puisse pénétrer dans la chambre entre la tête de la soupape et la tête du tuyau de prise.
Les tuyaux de vidange 38 possèdent à leur extrémité infé- rieure une soupape de retenue convenable 47. Cette soupape peut être manoeuvrée par toute pression au-dessus d'elle pour permet- tre à l'eau séparée de la vapeur de retourner à la chaudière.
L'extrémité supérieure du tuyau de prise au-dessus des orifices est de diamètre un peu plus grand que le même tuyau en dessous des dits orifices et la soupape présente un épaulement
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annulaire 48. L'extrémité supérieure de la soupape comporte des rainures 49 qui maintiennent les bagues de piston 19. Ces bagues s'ajustent à frottement doux dans la chambre supérieure et ainsi font légèrement saillie sur le corps de soupape. Tout fluide sous pression exerçant sa pression contre l'extérieur de la partie inférieure de la soupape quand celle-ci est fer- mée, exercera une pression sur les deux anneaux formés respec- tivement par la surface inférieure de la partie en saillie de l'anneau inférieur et par l'épaulèrent 48.
De plus étant donné que la partie inférieure de la soupape, ou sa chemise, est cylindrique, aucune usure, soit sur le siège 17' de la soupape, soit sur le aiège 18 du tuyau de prise, ne peut modifier la tendance au soulèvement de la soupape, tendance produite par la pression sur les anneaux mentionnés, étant donné que ces surfaces sont invariables.
Il est bien entendu que le tuyau de prise est muni à son extrémité inférieure des liaisons convenables pour le rattacher au tuyau sec habituel, non représenté.
On notera à la fig. 2 que la turbine se compose d'un cer - tain nombre de sections arquées 51, avec oreilles correspondan- tes 52 pour la réception de boulons courts 53, au moyen desquels les sections sont assemblées. De plus les barreaux dans les dif- férentes sections sont tangents à l'axe de la soupape, en pro- duisant ainsi des ouvertures de formation correspondante, et ces barreaux sont dirigée dans différents sens suivant les sec- tions, de sorte que la vapeur en entrant par ces nombreuses ou- vertures est dirigée dans différentes directions avec un mouve- ment tourbillonnaire, et les efforts sont équilibrés sur l'appa- reil.
La vapeur. pénètre par les ouvertures 8 et arrive contre la paroi externe de la séparation ou diaphragme 32 ; l'eau séparée de la vapeur par cette action dégouline et s'évacue par les ou- vertures 37. La vapeur ainsi partiellement séparée de son humi-
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dité monte dans la ohambre b et arrive contre la paroi externe du cylindre ou manohon perforé ou sécheur 13 ; elle traverse les dites perforations ou tuyères, et les ouvertures 16 du tuyau de prise selon le degré d'ouverture de la soupape, celle- ci dans le dessin étant représentée fermée.
La tête ? du tuyau de prise est en communication constante avec la vapeur. Lorsque la tige de soupape 24 est soulevée, la soupape auxiliaire est ouverte et permet l'entrée de la vapeur dans la partie inférieure du tuyau de prise, ce qui diminue la pression sur la soupape et amène un certain équilibre pour fa- ciliter l'ouverture de celle-ci, la soupape auxiliaire entre temps coopère avec la construction particulière de la soupape principale, en proportion des diamètres variables de la soupape principale et des bagues de piston. Lors du mouvement de descen- te initial, la soupape auxiliaire est sur son siège, pendant qu'ily a pression sous la tête de soupape.
La pression produit que les soupapes de retenue 27 @on% automatiquement et simulta- nément soulevées sur leur siège,, en abaissant la pression sous la soupape et en établissant l'équilibre désiré. En ouvrant la soupape principale, la pression en dessous de celle-ci aug- mente de plus en plus et devient plus forte que la pression au- dessus de la soupape. Les soupapes de retenue constituent le dispositif pour faire passer l'excès de pression de dessous la soupape au-dessus, les soupapes étant manoeuvrées par cet excès de pression pour établir l'équilibre de pression des deux côtés de la soupape principale.
D'une manière semblable, si en fermant la soupape,la pression sous elle est plus forte que la pression au-dessus, cet excès de pression est relâché et transféré de dessus la soupape à la chambre au-dessus d'elle, en équilibrant ainsi la soupape et en facilitant sa fermeture.
REVENDICATIONS.
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