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"DISPOSITIF DE REGLAGE DE GENERATEURS DE VAPEUR, APPLICABLE EN PARTICULIER AUX GENERATEURS DE VAPEUR A FOYER SOUS PRESSION"
Une installation de production de vapeur à faible capacité d'accumulation ne peut pas être réglée à la manière usuelle par un machiniste agissant à la main, car toutes les grandeurs de service se modifient tellement rapidément qu'il seraitimpossible à un machiniste d'en suivre les variations. On est donc obligé d'avoir recours au réglage automatique. Lorsque le générateur doit pouvoir suivre de rapides variations de charge, il faut, en particulier, que l'alimentation en combustible et l'alimentation en eau soient réglées automatiquement.
Il est avantageux de régler également de manière automatique l'arrivée d'air comburant de manière à obtenir une combustion complète et économique du combustible,
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quelles que soient les conditions de marche.
Le réglage automatique d'un générateur de va.- peur à faible capacité d'accumulation n'est pas simple à réaliser, car étant donnée la rapidité des variations des diverses grandeurs de service, par exemple de la production de vapeur, de la pression de la vapeur, du débit du combustible ... etc.., il est nécessaire qu'à chaque position de l'organe de commande corresponde une position de l'organe commandé et une seule. Mais, dans un pareil générateur de vapeur, les organes de réglage se trouvent tellement éloignés les uns des autres qu'une conjugaison mécanique par tringleries d'asservissement etc..., devient très compliquée.
Ces difficultés sont évitées, suivant lrésente invention, en utilisant pour le réglage de l'huile sous pression, fournie pour tous les orga" nes de réglage par une même pompe à huile. De la tubulure de refoulement de la pompe à huile partent des conduites de dis- tribution allant respectivement chacune à l'un des appareils à commander, par exemple à la soupape d'eau d'alimentation, à la soupape de combustible et à l'appareil de réglage du moteur qui entraîne le compresseur d'air comburant. Ces conduites de distribution sont remplies d'huile par la pompe à huile à travers un étranglement réglé une fois pour toutes et qui reste donc invariable en service.
L'organe qui assure ou contrôle le réglage, par exemple un indicateur de niveau d'eau, ou bien un manomètre ou un indicateur de débit raccordés à la conduite de vapeur, ou bien un régulateur de mélange sous la dépendance des débits d'air et de combustible, agit sur une soupape à huile lorsque la grandeur qu'il mesure éprouve une variation.
Une petite quantité d'huile s'écoule alors à travers l'étran- glement, la conduite d'huile de réglage et cette soupape à huile, et il en résulte dans la conduite d'huile de réglage
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une pression d'huile variable avec le degré d'ouverture de cette soupape. Cette pression variable de l'huile agit à l'encontre d'un ressort antagoniste sur un piston à huile ou sur une membrane solidaire de l'organe à régler.
De cette manière, il est possible de provoquer, par un organe de réglage situé en un endroit quelconque et au moyen d'une simple et le plus souvent petite conduite d'huile, le réglage d'un autre organe situé en un endroit éloigné, à chaque position de l'organe de réglage correspondant l'échappement d'un débit déterminé d'huile, ou l'établissement d'une pression déterminée dans la conduite d'huile de réglage, ou bien encore une compression déterminée du ressort dans l'orga- ne réglé, d'où il résulte qu'à chacune des positions de l'organe régulateur correspond une position et une seule de l'organe réglé.
Un avantage important du dispositif suivant l'invention réside en ce que les différents organes de réglage appartiennent à un seul et même circuit d'huile et reçoivent dès lors leur huile d'une même pompe. Il est possible d'obte nir aussi de cette manière une dépendance réciproque entre les différents réglages individuels. Lorsque, par exemple, la sortie d'huile du réglage du combustible se trouve diminuée,, la pression de l'huile n'augmente pas seulement sous le piston moteur de la soupape de réglage du combustible, mais il est également possible de produire aussi un effet en retour et une augmentation de pression sous le piston moteur du rhéostat de réglage du moteur du ventilateur ou bien sous le piston moteur de la soupape d'admission de vapeur de la turbine qu'en¯ traîne le dit ventilateur.
On obtient de cette manière que, lorsque le réglage du combustible agit sous l'effet d'une
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augmentation de la charge, le débit de l'air suive, lui aussi et en même tempes le débit modifié du combustible. C'est seulement ensuite que le débit d'air est approprié an débit du combustible au moyen d'un régulateur de débit d'air particulier.
L'invention sera décrite d'une manière plus détaillée en se reportant à l'exemple d'exécution représenté au dessin d'annexé. On a représenté schématiquement sur les figares partielles 1 à 3 respectivement un réglage du niveau de l'ean, un réglage de combustible et un réglage d'air comburant.
Dans la figure partielle 1, cn a désigné par 1 le niveau de l'eau dans le générateur de vapeur, ou, dans le cas d'une chaudière "Velox", le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur. Le manomètre différentiel 4, qui mesure la différence de pression entre le niveau 1 et le niveau 5 du raccord supérieur, est branché sur le générateur au moyen des raccords 2 et 3. Cette différence de pression agit sur le soufflet métallique 6 à l'encontre du ressort 7. Le niveau 5 du raccord supérieur demeure invariable et indépendant du niveau 1, de sorte que lorsque le niveau 1 varie, le soufflet métallique 6 et le ressort 7 sont comprimés ou se dilatent. Ces mouve- ments provoquent l'ouverture ou la fermeture d'une soupape de réglage d'huile 8.
De l'huile sous pression est envoyée par la pompe à huile P de la conduite 9 à travers l'étranglement réglable 10 dans la conduite de réglage 11 et sous le piston moteur 12 de la soupape de réglage du débit d'eau d'alimentation 13. La pression sur le piston 12 est équilibrée par le ressort qui se trouve sous le piston. La pression dans la conduite de réglage 11 varie suivant le degré d'ouverture de la soupape 8, ce qui a pour effet d'ouvrir ou de fermer éga-
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lement la soupape d'eau d'alimentation 13.
On voit sans qu'il soit nécessaire d'insister, que le manomètre et sa soupape de réglage 8 peuvent être disposés à l'endroit le plus convenable de la chaudière, tandis que la soupape d'eau d'alimentation peut être placée en un endroit tout à fait différente tel que son emplacement habituel sur la conduite d'eau d'alimentation.
La f igure partielle 2 représente le réglage du combustible d'un générateur de vapeur. On utilise dans ce cas le même principe que pour le réglage du niveau d'eau, sauf que la soupape de réglage du débit d'huile 14 est commandée par un manomètre 15 qui agit sur cette soupape en fonction de la pression de la vapeur dans la conduite 16 par l'intermédiaire du soufflet métallique 17 et du ressort 18.
Cette soupape 14 fait varier à son tour la pression dans la conduite de réglage 19 et sous le piston moteur 20 de la soupape de réglage du combustible 21. L'huile pour le réglage arrive de nouveau à la soupape de réglage d'huile par la conduite d'huile sous pression 22 et par l'étranglement 23 réglé une fois pour toutes.
Dans la figure partielle 3, on a représenté le réglage de l'air comburant d'un générateur de vapeur, réglage qui doit maintenir constante ou à peu près constante, è, la valeur la plus favorable pour une bonne combustion, la composition du mélange de combustible et d'air. A cet effet, on mesure les débits aussi bien du combustible dans la conduite 24 au moyen de la tuyère de mesure 25, que de l'air dans la conduite 26, au moyen de la tuyère de mesure 27. Les pressions produites dans les tuyères ou diaphragmes de mesure agissent par l'intermédiaire de conduites de mesure chacune sur un soufflet métallique 28 ou 29. Les forces développées par ces
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soufflets agissent dans des sens opposés et se compensent pratiquement.
Un ressort 30 est intercalé en au moins un point du système pour des raisons de stabilité. Il peut être désirable de modifier la stabilité du système, de telle sorte que l'action du ressort diminue pour de faibles pressions et de faibles débits d'air dans la conduite 26. Ceci est obtenu, dans l'exemple représenté, du fait que le point d'oscillation 31 du levier actionné par le ressort 30 peut être déplacé au moyen d'un piston moteur 32 soumis à la pression de l'air dans la conduite 26. Dès que le rapport entre les débits du combustible et de l'air vient à être modifié, par exemple à la suite de l'ouverture de la soupape de combustible 21, le régulateur d'air comburant entre en action.
La différence des pressions de part et d'autre du soufflet métallique 28 augmente, la soupape de réglage de l'huile 33 se ferme, la pression de l'huile augmente dans la conduite 34 et soas le piston moteur 35 du rhéostat du moteur, et une plus grande partie de la résistance du rhéostat 36 du moteur est mise en circuit. Il en résulte une augmentation de la vitesse du moteur 37 et du compresseur 39 qui lui est accouplé; de ce fait, le débit d'air comburant dans la conduite 26 augmente et s'adapte au débit augmenté de combustible (38 désigne un moteur auxiliaire, le plus souvent une turbine à gaz ou à vapeur, dont l'action s'ajoute à celle du moteur 37).
Si les deux conduites de réglage 19 pour le débit de combustible et 34 pour le débit d'air comburant sont alimentées par une même conduite d'huile 40 dont le débit est également quelque peu limité au moyen de l'étranglement 41, une augmentation de pression dans la conduite 19 entraîne également une augmentation de pression dans les conduites 22 et 34, de sorte que le piston moteur 35 agit immédiatement sur le rhéostat 36 du moteur avant que le régu-
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lateur de mélange 28,29 n'ait commencé à agir. Ce mode d'agencernent améliore le réglage. Lorsque le compresser 39 est entraîné par une turbine à vapeur 42 remplaçant le moteur 37, la soupape de réglage 43 de cette turbine peut être influencée au moyen d'un piston moteur 44.
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"DEVICE FOR ADJUSTING STEAM GENERATORS, APPLICABLE IN PARTICULAR TO FIREPLACE STEAM GENERATORS UNDER PRESSURE"
A steam production installation with a low accumulation capacity cannot be regulated in the usual way by a hand-operated machinist, because all the operating quantities change so rapidly that it would be impossible for a machinist to follow them. variations. We are therefore obliged to resort to automatic adjustment. When the generator must be able to follow rapid variations in load, it is necessary, in particular, for the fuel supply and the water supply to be regulated automatically.
It is also advantageous to automatically adjust the combustion air supply so as to obtain complete and economical combustion of the fuel,
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whatever the running conditions.
The automatic adjustment of a steam generator with low storage capacity is not easy to achieve, because given the rapidity of the variations of the various operating quantities, for example of the production of steam, of the pressure steam, fuel flow ... etc .., it is necessary that each position of the control member corresponds to a position of the controlled member and only one. But, in such a steam generator, the regulating members are so far apart from one another that mechanical coupling by servo linkages, etc., becomes very complicated.
These difficulties are avoided, according to the present invention, by using for the adjustment of pressurized oil, supplied for all the adjustment members by the same oil pump. From the delivery pipe of the oil pump there are lines. distribution unit each going respectively to one of the devices to be controlled, for example to the feed water valve, to the fuel valve and to the engine control device which drives the combustion air compressor These distribution pipes are filled with oil by the oil pump through a throttle set once and for all and which therefore remains invariable in service.
The organ which ensures or controls the adjustment, for example a water level indicator, or a manometer or a flow indicator connected to the steam line, or a mixture regulator depending on the air flow rates and fuel, acts on an oil valve when the magnitude it measures experiences a variation.
A small amount of oil then flows through the throttle, the regulating oil line and this oil valve, and this results in the regulating oil line.
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variable oil pressure with the degree of opening of this valve. This variable pressure of the oil acts against an opposing spring on an oil piston or on a membrane integral with the member to be adjusted.
In this way, it is possible to cause, by an adjustment member located in any location and by means of a simple and usually small oil pipe, the adjustment of another member located in a remote location, at each position of the corresponding regulating member the escape of a determined flow of oil, or the establishment of a determined pressure in the regulating oil pipe, or even a determined compression of the spring in the 'regulated organ, from which it follows that each of the positions of the regulating organ corresponds to one position and only one of the regulated organ.
An important advantage of the device according to the invention resides in that the different adjustment members belong to one and the same oil circuit and therefore receive their oil from the same pump. In this way, it is also possible to obtain a reciprocal dependence between the various individual settings. When, for example, the oil output from the fuel adjustment is reduced, the oil pressure not only increases under the driving piston of the fuel adjustment valve, but it is also possible to produce a feedback effect and an increase in pressure under the motor piston of the fan motor adjustment rheostat or else under the motor piston of the steam inlet valve of the turbine which the said fan drags.
In this way it is obtained that, when the fuel regulation acts under the effect of a
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increased load, the air flow also follows the modified fuel flow at the same time. Only then is the air flow appropriate to the fuel flow by means of a particular air flow regulator.
The invention will be described in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying drawing. There is schematically shown in the partial figares 1 to 3 respectively an adjustment of the level of the aean, a fuel adjustment and an combustion air adjustment.
In partial figure 1, cn denoted by 1 the level of water in the steam generator, or, in the case of a "Velox" boiler, the level of water in the steam separator. The differential manometer 4, which measures the pressure difference between level 1 and level 5 of the upper connection, is connected to the generator by means of connections 2 and 3. This pressure difference acts on the metal bellows 6 against of the spring 7. The level 5 of the upper connection remains invariable and independent of the level 1, so that when the level 1 varies, the metal bellows 6 and the spring 7 are compressed or expand. These movements cause the opening or closing of an oil regulating valve 8.
Pressurized oil is sent from the oil pump P in line 9 through the adjustable throttle 10 in the control line 11 and under the motor piston 12 of the feed water flow control valve 13. The pressure on the piston 12 is balanced by the spring which is located under the piston. The pressure in the regulating line 11 varies according to the degree of opening of the valve 8, which also has the effect of opening or closing.
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the feed water valve 13.
It can be seen without insisting that the manometer and its adjustment valve 8 can be placed in the most suitable place in the boiler, while the feed water valve can be placed in a quite different location such as its usual location on the feed water line.
Partial f igure 2 shows the fuel adjustment of a steam generator. In this case, the same principle is used as for the adjustment of the water level, except that the oil flow adjustment valve 14 is controlled by a pressure gauge 15 which acts on this valve according to the pressure of the steam in the pipe 16 via the metal bellows 17 and the spring 18.
This valve 14 in turn varies the pressure in the regulating line 19 and under the engine piston 20 of the fuel regulating valve 21. The oil for regulating again arrives at the oil regulating valve via the fuel regulator valve. pressurized oil line 22 and throttle 23 set once and for all.
In partial figure 3, there is shown the adjustment of the combustion air of a steam generator, adjustment which must maintain constant or nearly constant, è, the most favorable value for good combustion, the composition of the mixture fuel and air. To this end, the flow rates are measured both of the fuel in the pipe 24 by means of the measuring nozzle 25, and of the air in the pipe 26 by means of the measuring nozzle 27. The pressures produced in the nozzles or measuring diaphragms act by way of measuring conduits each on a metal bellows 28 or 29. The forces developed by these
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bellows act in opposite directions and practically offset each other.
A spring 30 is interposed in at least one point of the system for reasons of stability. It may be desirable to modify the stability of the system, so that the spring action is reduced at low pressures and low air flows in line 26. This is achieved, in the example shown, because the point of oscillation 31 of the lever actuated by the spring 30 can be moved by means of a motor piston 32 subjected to the pressure of the air in the pipe 26. As soon as the ratio between the flow rates of the fuel and the air is changed, for example following the opening of the fuel valve 21, the combustion air regulator comes into action.
The pressure difference on either side of the metal bellows 28 increases, the oil regulating valve 33 closes, the oil pressure increases in the pipe 34 and soas the motor piston 35 of the motor rheostat, and more of the resistance of the motor rheostat 36 is turned on. This results in an increase in the speed of the motor 37 and of the compressor 39 which is coupled to it; therefore, the combustion air flow in line 26 increases and adapts to the increased fuel flow (38 designates an auxiliary engine, most often a gas or steam turbine, the action of which is added to that of engine 37).
If the two adjustment pipes 19 for the fuel flow and 34 for the combustion air flow are supplied by the same oil line 40, the flow of which is also somewhat limited by means of the throttle 41, an increase of pressure in the line 19 also causes an increase in pressure in the lines 22 and 34, so that the motor piston 35 immediately acts on the motor rheostat 36 before the regulator.
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28,29 mixing mixer started to work. This arrangement mode improves the setting. When the compressor 39 is driven by a steam turbine 42 replacing the engine 37, the regulating valve 43 of this turbine can be influenced by means of a driving piston 44.