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Mécanisme de réglage pour générateurs de vapeur.
La présente invention concerne un mécanisme de réglage pour générateurs de vapeur, tels que chaudières à vapeur.
Dans les véhicules automoteurs propulsion à vapeur, il est avantageux d'utiliser un générateur de vapeur ou chaudière du type à circulation forcée, c'est-à-dire une @ chaudière comportant un tube chauffé relativement long dans
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une partie duquel on introduit un fluide.' Il 1 que de l'eau, qui parcourt toute la longueur de ce tube et qui s'échappe
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par son extrémité de sortie sous forme de vapeur, telle que / vapeur d'eau. On a l'habitude de régler les proportions de chaleur et d'eau ou autre fluide de façon que le fluide qui sort finalement soit surchauffé.
Il est désirable de maintenir la température de la vapeur qui sort sensiblement à une valeur prédéterminée malgré de rapides et larges fluctuations de la charge de la chaudière ou de la quantité de vapeur sortant de cette dernière. Il est en outre dési- rable, dans les véhicules automoteurs, de donner au mécanis- me servant à assurer une température relativement fixe de la vapeur qui sort autant de simplicité que possible et de le construire de façon qu'il ne nécessite que peu ou pas de surveillance.
Dans certaines installations pratiques de chaudières à circulation forcée, le tube a approximativement 200 m. de long et le temps nécessaire pour que le liquide parcoure sa première partie, puis que la vapeur formée parcoure sa dernière partie est relativement long, On a proposé, jusqu'à présent, d'utiliser un thermostat placé près de la sortie du tube pour régler l'introduction du fluide d'alimentation à l'extrémité d'admission du tube.
Une disposition de ce genre est relativement peu satisfai- sante, étant donné que le laps de temps s'écoulant entre l'introduction de l'eau d'alimentation dans le pied du tube et son effet sur le thermostat est si grand qu'il en résulte de grandes fluctuations de la température dans la vapeur qui sort finalement.
L'invention a pour but de fournir à l'industrie un mécanisme de réglage capable d'assurer la production, par un générateur, de vapeur ayant une température relativement constante, en particulier par un générateur du type à cir- @
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culation forcée, ce mécanisme de réglage étant de construc- tion simplifiée, entièrement automatique et ne nécessitant pas de vérifications.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, tel qu'il est représenté dans le dessin annexé, le mécanis- me de réglage en question comprend un tube relativement long comportant une admission primaire près d'une de ses extrémités et une admission secondaire entre cette admis- sion primaire et la sortie du tube, ainsi que des organes placés sous la commande d'un thermostat disposé entre l'admission secondaire et la sortie du tube pour régler simultanément l'introduction du fluide d'alimentation dans ses deux admissions.
Dans ce mode de réalisation de l'invention représenté dans le dessin annexé, le générateur de vapeur ou chaudière
6 comporte une enveloppe 7 dans laquelle un tube 8 relati- vement long est placé. Ce tube est, de préférence, consti- tué par un serpentin et comporte une admission primaire 9 et une sortie 11. Le courant de vapeur ou vapeur d'eau s'échappant du tube par cette sortie 11 est réglé par un papillon 12 de la façon habituelle.
Afin de fournir de la chaleur au tube 8, l'enveloppe 7 est en communication avec un tube de Venturi 13, à travers lequel un jet d'air est refoulé par une soufflerie 14.
Cette dernière est commandée par un moteur électrique 16 et/ou tout autre élément moteur convenable et a pour effet de produire un courant d'air destiné à passer par le venturi 13, à aspirer du combustible d'un carburateur 17 et à s'engouffrer dans l'espace de combustion 18 ménagé à la partie supérieure de l'enveloppe 7 de la chaudière,
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dans laquelle le mélange est allumé par une bougie 21. Les produits de combustion viennent lécher le serpentin 8 et s'échappent par un carneau 22.
Pour que le tube 8 puisse produire de la vapeur, il est prévu pour ce tube une distribution de liquide d'alimenta- tion, tel qu'eau. Cette source de liquide d'alimentation est constituée ici par une bâche à eau 23 reliée par un conduit 24 à une pompe à eau 26. Cette pompe 26 refoule l'eau par un conduit 27 dans l'admission primaire 9 du tube 8 ; elle est, de préférence, entraînée par un moteur à vapeur 31, directement relié à. elle et qui reçoit de la vapeur par un conduit 32, branché sur la sortie 11 du tube 8.
Dans la pratique, la puissance de la pompe 26 est habituel- lement telle qu'elle peut, à plein débit, introduire dans le tube 8 davantage de liquide alimentaire qu'il peut en être chauffé à la température désirée pour un fonctionne- ment maximum de la soufflerie 14, bien que, si on le désire, la pompe puisse être de capacité limitée de façon qu'elle cesse de travailler au-dessus d'une pression prédéterminée.
Afin de régler le fonctionnement de la pompe 26 et de la soufflerie 14 pour débiter de la va peur à la sortie 11 à une température sensiblement constante prédéterminée, il y a lieu d'utiliser un thermostat 36, en relation thermique avec le tube 8 de la chaudière près de son extrémité de sortie. Ce thermostat comporte une barre 37 qui est dépla- cée par rapport à l'enveloppe 7 de la chaudière sous les variations de température du tube 8 et qui sert à actionner un balancier 39. Ce dernier porte à l'une de ses extrémités un contact 41, qui est relié par un conducteur flexible 42 à un conducteur 43, allant à un contact 44, disposé sur
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un fléau 46 influencé ou commandé par une cellule de pres- sion 47 soumise à la pression régnant dans la sortie 11.
Ce contact 44 coopère avec un contact 49 relié par un fil 51 à un interrupteur principal 52.
La force électromotrice est fournie au circuit électri- que par une batterie d'accumulateurs 53 ou autre source appropriée, dont un côté est mis à la terre en 54 et dont l'autre côté est relié par un conducteur 56 à l'interrup- teur principal 52. Lorsque la pression régnant dans le tube 8 est inférieure à une valeur prédéterminée et que l'inter- rupteur principal 52 est fermée du courant passe par le conducteur 42 au contact 41. Si ce dernier est appliqué sur un contact coopérant 61, le courant passe par un con- ducteur 62 allant à un côté du moteur électrique 16, dont l'autre côté est mis à la terre par un fil 63, ce qui ferme le circuit du moteur et lui fait entraîner la soufflerie 14.
Lorsque la soufflerie est entraînée et que des produits de combustion)chauffent le tube 8, la température s'élève autour du thermostat 36 jusqu'à c'e qu'elle arrive à une valeur pour laquelle sa tige 37 fait pivoter le balancier 39 autour de son pivot dans une mesure suffisante pour séparer les contacts 41 et 61, en coupant ainsi le circuit du moteur 16 et en faisant cesser la distribution de cha- leur au tube de chaudière 8. Grâce à cette disposition, la soufflerie distribue de la chaleur à la chaudière à toutes températures jusqu'à et y compris une température prédé- terminée à laquelle les contacts 41 et 61 se séparent, tandis qu'au-dessus de cette température prédéterminée la soufflerie 14 n'est pas entraînée et la distribution de chaleur est interrompue ou arrêtée.
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Pour régler la distribution d'eau ou autre fluide ali- mentaire au tube 8, il est préférable de prévoir à l'extré- mité du balancier 39 un contact 71 destiné à coopérer avec un contact 72, relié par un conducteur 73 au conducteur 43.
Lorsque ces contacts 72 et 71 sont appliqués l'un contre l'autre, du courant passe dans un conducteur 74 allant à un électro-aimant ou solénoide 76, qui est mis à la terre en 77. Cet électro-aimant 76 commande le fonctionnement d'm obturateur 78 commandant la veine de vapeur passant par le conduit 32, de sorte que lorsque le solénoïde ou électro- aimant 76 est excité, une certaine quantité de la vapeur produite dans le tube 8 passe par le conducteur 32 et va au moteur à vapeur 31, qui actionne la pompe 26 pour lui permettre de puiser du liquide alimentaire dans la bâche ou autre source 23 et refouler ce liquide par le conduit 27 et au delà d'une soupape de retenue 80 dans l'admission primaire 9 du tube 8 de la chaudière.
Comme on a constaté, par des expériences étendues, que l'introduction de liquide alimentaire dans l'admission pri- maire 9 de la chaudière n'est pas en elle-même capable de produire une régulation étroite de la température de la vapeur sortant de cette chaudière, il est prévu ici un conduit de dérivation 81, branché sur le conduit 27, près de l'admission primaire 9 du tube de chaudière, et allant jusqu'à une admission secondaire 82 de ce tube 8. Cette admission secondaire est placée près du thermostat 36, de préférence entre lui et l'admission primaire 9.
Etant donné qu'il y a en pratique une chute de pression importante entre l'admission primaire 8 du tube 8 de la chaudière et son admission secondaire 82, il est recommandable dans la plupart
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des cas d'intercaler dans le conduit de branchement 81 non seulement une soupape de retenue 85, mais aussi un dispositif à orifice de réglage désigné dans son ensemble par 83. Ce dispositif de réglage comporte, de préférence, un accouple- ment ordinaire composé d'un élément mâle 84 et d'un élément femelle 86 entre lesquels est serré un disque 87 percé d'un orifice 88.
La grandeur de cet orifice 88 est fixe ; tou- tefois,en séparant les éléments de l'accouplement 83 et en insérant des disques analogues au disque 87, mais percés d'orifices 88 de grandeurs différentes, il est possible de faire passer le courant désiré par le conduit de branchement
81. De préférence, la proportion du fluide alimentaire total qui passe par le conduit de branchement 81 est d'en- viron 10 % du courant total passant par le conduit 27, en laissant un reste d'environ 90 % passer par l'admission primaire 9.
Grâce à la disposition du conduit de branchement 81 servant à introduire du liquide alimentaire dans l'admis- sion secondaire 82 placée relativement près du thermostat
36, on obtient un prompt effet sur ce dernier, de sorte que dès que les contacts 71 et 72 sont fermés, ce qui se produit de préférence légèrement avant que les contacts 41 et 61 soient ouverts, l'obturateur 78 est ouvert, le moteur
31 fonctionne et la pompe 26 introduit de l'eau ou liquide alimentaire par l'admission primaire 9 et l'admission se- condaire 82 simultanément et dans les proportions approxi- matives désirées.
L'effet de l'injection du liquide alimentai re se fait tout d'abord sentir sur le thermostat 36 qui est refroidi notablement par l'eau secondaire passant dans l'admission 82 et qui amène la barre 37 du thermostat à se
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déplacer de façon que les contacts 71 et 72 soient séparés, en coupant ainsi le circuit de l'électro-aimant 76 et en arrêtant la veine de vapeur allant au moteur 31, la pompe / 26 cessant alors de pomper de l'eau dans le tube 8 de la chaudière.
Suivant les conditions de fonctionnement, les contacts
71 et 72 peuvent s'ouvrir et se fermer à vitesse plus ou moins grande et, étant donné que ces contacts 71 et 72 sont habituellement réglés par rapport aux contacts 41 et 61 de façon qu'ils se ferment de préférence à une première tempé- rature prédéterminée, tandis que les contacts 41 et 61 s'ouvrent à une seconde température prédéterminée (qui est de quelques degrés supérieure à la première température prédéterminée) l'alimentation de la chaudière en eau se fait selon une rapide intermittence.
Sous de faibles charges, il suffit d'une quantité d'eau relativement petite intro- duite dans l'admission secondaire 82 pour affecter le ther- mostat 36 rapidement ; par contre, sous des charges relati- vement fortes, en particulier si la soufflerie 14 augmente notablement la quantité de chaleur fournie à la chaudière, il faut qu'une quantité d'eau relativement plus grande soit introduite par l'admission secondaire 82 pour réduire la température du thermostat 36 suffisamment pour séparer les contacts 71 et 72. Dans ces conditions, c'est-à-dire lorsque des quantités d'eau relàtivement grandes sont introduites par l'admission secondaire 82, il y a une augmentation cor- respondante de l'eau introduite dans l'admission primaire 9, de sorte que l'ensemble de la chaudière est réglé pour con- venir à l'augmentation de charge qu'elle subit.
Lorsque la charge est réduite et la chaudière ramenée à un état de
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faible charge, toute eau en excès pouvant avoir été intro- duite par l'admission secondaire 82 produit un effet rapide sur le thermostat 36 et le fait notablement refroidir, ce qui nécessite une plus longue période de fonctionnement de la soufflerie 14 formant brûleur avant que le thermostat 36 soit de nouveau chauffé à une température telle que les contacts 71 et 72 soient de nouveau rapprochés et ferment le circuit.
Lorsque la distribution de liquide alimentaire à l'ad- mission secondaire 82 n'est pas suffisante pour refroidir le thermostat 36 malgré la quantité de chaleur qui lui est transmise par le fonctionnement de la soufflerie 14, la température du thermostat 36 s'élève à une valeur prédéter- minée, de sorte que la barre 37 fait pivoter le balancier
39 et sépare les contacts 41 et 61, en arrêtant ainsi le fonctionnement de la soufflerie 14 et en empêchant qu'une quantité supplémentaire de chaleur soit fournie au tube 8 de la chaudière jusqu'à ce que la température soit retombée à la valeur prédéterminée.
De même, lorsque la pression s'élève à l'intérieur du tube 8 à une valeur prédéterminée, la cellule de pression 47 amène le fléau 46 à séparer les contacts 44 et 49, ce qui non seulement cause une interrup- tion de la distribution de chaleur par suite de l'arrêt de la soufflerie 14, mais prive l'électro-aimant 76 de cou- rant, de sorte que l'obturateur 78 se ferme et que toute nouvelle distribution d'eau alimentaire à la chaudière est entièrement interrompue.
Dans la pratique, le réglage préféré du mécanisme doit être tel que, pour des conditions typiques, le régulateur de pression soit réglé pour approximativement 100 kg, au cm2,
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tandis que les contacts 41 et 61 sont normalement fermés sous de basses températures, mais sont ouverts à approxima- tivement 480 C et que les contacts 71 et 72 sont réglés pour se fermer à approximativement 477 C. On a constaté qu'avec ce réglage et sous toutes variations de charge et de débit de la chaudière la température varie sensiblement entre les limites indiquées et ne s'élève pas de façon ap- préciable au delà de ces limites.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, mais que diverses variantes de réalisation sont possibles en appliquant ses principes et sans sortie de son cadre.
REVENDICATIONS
1.- Mécanisme de réglage pour chaudières à vapeur, dont le tube comporte une admission, une sortie et un dis- positif de chauffage de ce tube, comprenant, outre le dis- positif pour introduire le liquide alimentaire dans l'admis- sion, un dispositif pour introduire du liquide alimentaire dans le tube en un point situé entre l'admission et la sor- tie de ce tube et un dispositif réagissant à la température du tube, près de ce point entre l'admission et la sortie, pour commander le dispositif de chauffage et le dispositif d'introduction du liquide alimentaire.