BE413189A

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Publication number: BE413189A
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Description

" Régulation automatique des chaudières unitubulaires".

La présente invention s'applique à toutes les chaudiè- res unitubulaires. Elle concerne plus spécialement la régu- lation automatique d'un. moteur à vapeur à condensation. Ce moteur comprend une chaudière unitubulaire, une machine à vapeur, un condenseur à refroidissement par air, un ventila- teur d'air de combustion, une pompe alimentaire et les régula- teurs d'air de combustion et d'eau d'alimentation.

Le charbon est supposé amené automatiquement au foyer par une grille inclinée. La chaudière unitubulaire se compose d'un réchauffeur, d'un vaporiseur, d'un surchauffeur, et d'un réchauffeur d'air.

On sait que dans ces conditions, pour assurer la bonne marche de la chaudière, il faut que la quantité d'air, néces-

saire à la combustion et le débit d'eau d'alimentation res- tent proportionnels quand la charge varie entre 0 et 100%, dans n'importe quel sens et avec une vitesse quelconque.

Pour résoudre ce problème, d'une manière simple et ca- pable d'assurer une-véritable sécurité de fonctionnement, on a admis dans la présente invention, contrairement à la pra- tique courante, que la pression de la vapeur et la tempéra- ture de surchauffe peuvent varier entre deux limites très espacées l'une de l'autre, quand la charge varie de 0 à 100%.

A la charge 0, le dispositif de régulation est réglé pour maintenir la pression et la température les plus fortes que l'on puisse accepter; à la charge 100% pour la pression et la température minima ; aux charges intermédiaires pour des pressions et des températures dont la différence aux va- leurs limites varie proportionnellement à la charge.

Il est possible ainsi de faire dépendre la régulation de l'air et de l'eau, directement, de la pression à la chaudière par l'intermédiaire d'un régulateur de pression.Ce régulateur peut être constitué par un plongeur ou une membrane influencé par la pression de vapeur, et équilibré par un ressort.

En pratique, un tel dispositif ne donne pas de résultats satisfaisants. Il est nécessaire pour y parvenir de ne pas maintenir une proportionnalité rigoureuse entre les débits d'air et d'eau..'quand la charge varie. Le débit d'air étant fixé directement par le régulateur de pression, il faut cor- riger le débit d'eau par rapport à ce débit d'air. Si la sur- chauffe devient trop forte, il faut augmenter la quantité d'eau par rapport à la quantité d'air et inversement, jusqu'à ce qu'on obtienne la température voulue.

Ce résultat est obtenu, ici, en combinant à l'action du régulateur de pression, celle dtun thermostat influencé par la température de vapeur sortant de la chaudière.

La description des figures jointes données à titre d'exem- ple fera mieux ressortir le principe et les dispositifs cou- verts par la présente invention.

La fig.l, représente un exemple de réalisation de l'en- semble de la régulation.,Il y est figuré une représentation du thermostat couvert parla présente invention.

La fig.2 et la fig.3 représentent la vue en coupe d'une soupape de réglage de débit d'eau couverte également par la présente invention.

La fig.4 représente un autre exemple de réalisation de l'ensemble de la régulation, permettant d'augmenter sa rapi- dité d'action et sa stabilité.

Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.

Sur la fig.l, la chaudière est alimentée en eau par la pompe 21 et en air par le ventilateur 20. L'organe sensible du régulateur de pression est constitué par un plongeur 1 re- cevant directement la pression de la vapeur sortant de la chaudière. Ce plongeur commande les déplacements d'un levier 3. Il est équilibré par un ressort 2. On a figuré, à titre d'exemple, sur les différentes positions du levier 3 des valeurs de la pression et de la température de la vapeur correspondant à ces positions. Le thermosthat 11 qui y est également repré- senté est.dans sa forme de réalisation la plus simple, cons- titué de la façon suivante: une capacité renferme un gaz 7 chauffé par la vapeur, extérieurement et intérieurement, au moyen d'un faisceau tubulaire,8.

La capacité est limitée par une membrane déformable sur laquelle appuie un ressort 12 qui équilibre la pressiou du gaz. De cette façon, les dépla- cements de la membrane sont à peu près proportionnels aux températures prises par ce gaz.

Le levier 3 agit sur les organes de réglage de débit d'air et d'eau d'alimentation dont le degré d'ouverture entre la position fermée et la position ouverte est proportionnel

à la charge. La pression et la température de surchauffe de la vapeur varient ainsi en raison inverse de la charge.

Sur le levier 3 est placé le point fixe 28 d'un second levier 4 qui reçoit à une extrémité, l'action du thermostat 11 et commande à 1'autre extrémité l'organe de réglage du débit d'eau d'alimentation 6.

Le réglage est fait de telle sorte que la quantité d'eau d'alimentation, qui est proportionnelle à la quantité de cha- leur utilisée dans la chaudière, est ajustée et corrigée, en tenant compte de la température de surchauffe par rapport à la quantité d'air insufflée au foyer, et qui, elle, est proportion- nelle à la quantité de vapeur produite dans la chaudière.

En conservant, à titre d'exemple, les chiffres indiqués sur le dessin, nous voyons que le réglage à la charge de 50% doit donner une pression de 22 Kgrs/cm2 et une température de 300 0. Si l'on passe à une charge de 75% la pression descend à 21 Kgs/cm2. La quantité d'eau augmente un peu plus qu'il ne le faudrait pour la charge de 75%. Le niveau d'eau dans la chaudière monte et la température commence à baisser.Cette bais- se de température entraine une baisse de niveau et ainsi de sui- te jusqu'à ce que l'équilibre soit obtenu pour une température voisine de 275 C
La soupape de réglage de débit d'eau, doit au moment de la variation de charge, régler le débit d'eau avec une grande précision.

Pour cela cet appareil, réprésenté sur les figures 2 et 3 et qui est également couvert par la présente invention, comporte plusieurs orifices 14 de sections égales' et disposées sur une hélice enroulée sur le cylindre 15. La rotation de ce 13 cylindre est commandée par le levier/et le nombre d'orifices découverts est ainsi proportionnel à la charge et permet d'as- surer une excellente proportionnalité de la charge au débit d'eau d'alimentation. La section de passage offerte par chacun de ces orifices peut en outre être ajustée au débit total.

Pour cela, il est prévu un tiroir cylindrique 17 placé à l'inày

du cylindre 15 percé de trous. Ce tiroir est découpé suivant une hélice 19 de même pas que celle suivant laquelle sont pla- cés les orifices 14. Ce tiroir 17, peut être déplacé axiale- ment par exemple en vissant ou dévissant l'écrou 18 engagé sur la partie filetée de la tige 28 solidaire du tiroir 17 et qui est empêchée de tourner par une vis 26 engagée dans une rainure axiale du tiroir 17. Celui-ci est sollicité par un ressort 27 à venir obturer les trous 14, mais le degré d'obturation de ces trous est limité par l'appui de l'édrou 18 contre le corps fixe de la soupape 6.

Le débit d'air, pourra, avantageusement, être réglé par la variation du nombre de tours du moteur du ventilateur 20 en fonction de la charge. Pour cela le levier 3 agira par exem- ple comme représenté à la figure 1 en faisant varier la résis- tance du circuit d'excitation du moteur.

Le débit d'eau d'alimentation peut être réglé de la même façon en agissant sur l'excitation du moteur de la pompe 21 avec le levier 4.

Cette méthode de régulation peut être employée aussi sur les chaudières fixes en faisant commander l'arrivée d'air et de charbon par le levier 3 et l'arrivée d'eau par le levier 4.

Si l'on emploie des combustibles liquides, les débits d'air et de combustible seront réglés par le levier 3, le débit d'eau par le levier 4.

Si pour une raison ou une autre, la pression de la vapeur ou la température de surchauffe, dépasse les limites prévues, le plongeur 1 ou le thermostat 11 couperont le courant du mo- teur du ventilateur, c'est-à-dire, arrêteront la production de chaleur à la chaudière. Ceci permettrait éventuellement de supprimer la soupape de sûreté, qui est nécessaire dans les autres cas.

Pour augmenter la stabilité du réglage, c'est-à-dire, obtenir une action plus rapide du régulateur, celui-ci pourrait

être.modifié suivant la fig.4. Le réglage d'air reçoit, alors, lui aussi une correction, donnée en fonction de la température de surchauffe. Si la température de la vapeur dépasse le degré charché, l'admission de l'air doit être un peu diminuée et in- versement. Dans ce but, on ajoute un troisième levier 22 dont le point fixe 29 est aussi sur le levier 3 et qui est articulé à une extrémité 24 sur le levier 4 et agit par ltautre extrémité sur l'organe de réglage de l'air 5. Si l'on place l'articula- tion 24 au point fixe 28 du levier 4, l'influence de la tempéra- ture sur le débit d'air est éliminée.

REVENDICATIONS.

1) Procédé pour le réglage automatique des chaudières uni- tubulaires comprenant une régulation de pression qui règle la combustion (proportionnelle à la production de chaleur) en fonc- tion de la quantité d'eau d'alimentation, (qui, elle, est propor- tionnelle à la quantité de chaleur utilisée) et d'un régulateur de température, caractérisé par le fait que le régulateur de pres- sion règle la production de chaleur dans la chaudière et la quan- tité d'eau d'alimentation en quantités directement proportion- nelles, et ceci entre deux limites de pression éloignées, tandis que le régulateur de température corrige, également entre deux limites de température éloignées, le débit d'eau d'alimentation par rapport au débit d'air envoyé au foyer si la variation de la température ne suit pas exactement celle de sa pression.

Claims

2) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 comprenant un régulateur de pression, à plongeur ou à membrane, équilibré par un ressort qui règle proportion- nellement aux variations de pression et par conséquent, suivant la charge, la production de chaleur et le débit d'eau d'aLimen- tation et d'un régulateur de température, constitué par un ther- mosthat, c a r a c t é r é r i s é par le fait que le régula- teur de pression actionne un levier, dont la position est fonc- tion de la charge et qui commande les organes de réglage de production de chaleur et d'eau d'alimentation, tandis que le <Desc/Clms Page number 7> régulateur de température actionne l'extrémité d'un autre levier, dont le point fixe est sur le premier levier dont l'au- tre extrémité commande la soupape de débit de l'eau,

d'alimen- tation, de telle façon que si la température de la vapeur qu'on veut obtenir, n'est pas atteinte, il se produise une baisse de niveau dans la chaudière et par conséquent, une diminution de la surface utilisée pour la vaporisation et que, au con- traire, si cette température est dépassée une montée de niveau correspondant à une augmentation de la surface de vaporisation se produire.

3) Dispositif suivant la revendication 2, c a r a c t é - r i s é é @ par le fait que le régulateur de température basé sur la dilatation d'un gaz en fonction de sa température, est constitué par une capacité contenant un gaz chauffé par la va- peur s'échappant de la chaldière, extérieurem ent et intérieure- ment, au moyen d'un faisceau de tubes, afin qu'il se mette ra- pidement en équilibre de température avec cette vapeur, limitée par une membrane équilibrée par un ressort de telle sorte que les déplacements de cette membrane soient sensiblement propor- tionnels aux variations de la température.

4) Dispositif suivant les revendications 2 et 3, car a c- t é r i s é par le fait que la soupape qui règle le débit d'eau dtalimentation présente, non pas un seul orifice, mais une sé- rie d'orifices, égaux, ménagés suivant une hélice,,dans un cylin- dre et dont la section de passage peut être modifiée, uniformé- ment peur tous les orifices, par le jeu dtun tiroir qui peut cou- lisser à l'intérieur dy cylindre qui porte les orifices, dans le but d'obtenir une variation du débit d'eau aussi proportion- nelle que possible à la charge.

5) Dispositif suivant les revendications 2, 3, et 4, c a- ractéris é par le fait que le réglage de la combustion est obtenu par une variation du nombre de tours du moteur d'en- trainement du ventilateur au moyen du levier du régulateur et proportionnelement à la charge. <Desc/Clms Page number 8>

6) Dispositif suivant la revendication 2, c a r a c t é - risé parce que le nombre de tours du moteur de la pompe d'alimentation est réglé par le second levier du régulateur, de façon à obtenir une alimentation fonction de la surchauffe de la vapeur et de la charge de la chaudière.

7) Dispositif suivant les revendications 2 à 5, e a r a e- t é r i s é parce que le courant électrique d'alimentation du moteur du ventilateur est coupé lorsque la pression ou la température de surchauffe dépasse la limite fixée, de façon à arrêter la combustion, dans le but d'augmenter la sécurité de marche.

8) Dispositif suivant les revendications 2 à 7, c a r a c- té r i s é parce que: l'organe sensible du régulateur de pres- sion, déplace le levier du régulateur suivant la charge, levier qui commande les organes de réglage d'air et d'eau, tandis que le régulateur de température actionne l'extrémité d'un second levier dont le point fixe est sur le premier, et dont l'autre extrémité donne une correction à l'organe de réglage du débit d'eau, de telle sorte que à une diminution de la température de surchauffe corresponde une baisse du niveau de l'eau dans la chaudière, c'est-à-dire, une réduction de la surface du vaporiseur et qu'inversement une élévation de la température de surchauffe provoque une augmentation de la surface du vapori- seur, tandis qu'un troisième levier dont le point fixe est aussi sur le premier, levier,

agit par une extrémité sur le réglage de l'air et est relié par l'autre extrémité au second levier, de telle sorte qu'à une élévation de la température corresponde une diminution du débit d'air insufflé et inversement, dans le but d'augmenter la rapidité d'action et la stabilité du régula- teur.