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"DISPOSITIF DE SATURAT ION
Il a éTé déjà proposé l'emploi d'un mélange d'air comprimé et de vapeur d'eau comme moyen de transmission d'énergie, en particulier pour la commande indirecte de locomotives Diesel.
La production d'un mélange de titre de vapeur bien dé- terminé a été aussi proposée et réalisée par l'injection sous haute pression d'eau finement pulvérisée dans un récipient nommé saturateur et dans lequel le mélange se fort:.le par vapo- risation de l'eau injectée. La chaleur nécessaire pour cette vaporisation, chaleur contenue dans l'air à saturer, peut être fournie, en particulier si la saturation est effectuée sur l'as- piration du compresseur, par un réchauffage préalable de l'air, ou bien, en particulier si la saturation est effectuée après.
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une phase de compression, par la chaleur de la compression même.
Dans ce dernier cas la saturation par vaporisation résoud aussi le problème de refroidissement intermédiaire de l'air, indispensable pour les compresseurs à compression multiple.
Les espaces restreints disponibles sur les locomotives et les puissances élevées et par conséquent les volumes notables d' air à traiter, exigent des constructions particulières afin que la saturation par vaporisation soit parfaitement obtenue dans le bref temps de parcours à travers le saturateur, sans qu'il k ait des quantités d'eau injectée qui ne soient pas vaporisées.
En outre, un tel système exige le réglage particulièrement élastique de l'eau injectée, de façon à maintenir la proportionalité entre le débit d'air et l'eau à vaporiser pendant les variations continuelles de la puissance et du débit, déterminées par les variations de la puissance de la locomotive, c'est à dire aussi par les variations du mélange admis par les cylindres moteurs.
La présente invention a pour objet un saturateur qui correspondant aux exigences ci-dessus mentionnées et qui est pourvu d'un système de réglage apte à suivre les variations du débit d'air du compresseur et conserver la pioportionalité entre ce débit d'air et la quantité de l'eau injecté.
Conformément à l'invention, il est prévu une subdivision du courant d'air à l'intérieur du saturateur, et son passage par un système multiple de tuyères d'air qui assure le contact intime et fractionné entre l'air et les gouttelettes d'eau.
Il est aussi prévu que le corps saturateur soit construit de façon à permettre le développement libre des courants partiels et la formation des zones de saturation en- correspondance avec la subdivision du courant principal conformément au nombre de gi-
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cleurs-injecteursdleùb ou des groupes de gicleurs.
Le système de réglage des différents.accessoires du satu- rateur comprend d'une manière générale les éléments suivants.
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I ) une série de dispositifs permettant la mise hors service de chaque effet du compresseur,notamment par blocage des soupapes d'aspiration correspondantes en position ouverte;
2 ) une série de dispositifs permettant l'obturation de chacune des tuyères du saturateur;
3 ) une série de dispositifr provoquant l'arrêt du fonctionnement de chacune des pompes d'injection alimentait ces tuyères ;
Il est prévu que, à un effet du compresseur correspondant, une tuyère déterminée et une pompe d'injection déterminée, et le système de réglage est tel que la mise hors service d'un effet du compresseur est simultanée à celles de la tuyère et de la pompe correspondante.
Il est aussi prévu d'une manière générale la possibilité de régler de manière continue le débit des pompes, ce réglage pouvant éventuellement être fait au moyen d'un thermostat soumis à la température de l'air saturé à la sortie du saturateur.
La description qui va suivre, en regard des dessiha annexés, lesquels description et dessins sont donnés titre d' exemple,.fera bien comprendre comment on peut réaliser l'inven- tion.
La fig.I représente un schéma général de réalisation de l'invention.
La fig.2 représente le détail d'une tuyère d'injection.
La fig. 3 représente un détail des dispositifs de réglage.
Dans la fig.I.on représente à titre d'exemple d'exécution la disposition pour un compresseur à 2 cylindres double effet, compression en une seule phase et saturation après la compression. On indique en 1 les deux cylindres compresseurs,; chacun (en plan) avec deux boites d'aspiration .3 renfermant, les soupapes d'aspiration et deux boites de refoulement 3 avec les soupapes dé refoulement.4, est la conduite d'air comprimé sortant des cylindres . L'arbre du compresseur commande les pompes d'in-
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jection d'eau 5.
Dans le cas représenté on a une pompe multicy- lindrique avec 'iutant d'éléments de pompe que dteffets dans les cylindres de compressicn(quatre). L'air comprimé passe du tube de refoulement 4 au saturateur 10 mais l'entrée est faite de façon que l'air entre avant dans une chambre collecteur IObis réunie avec le corps saturateur 10 par des tuyères spéciales 11 qui débouchent à l'intérieur du comas. On a autant de tuyétes que ::;.' effets des cylindres du compresseur(quatre), et chaque tuyère en dérivation de la chambre collecteur est munie d'un organe(clapet 12 jans la fig.I) permettant la fermeture de la dérivation en Question au moyen des tiges ou tringles 13.
Le mouvement de ces tiges 13. placées de préférence 3 l'extérieur du corpssaturateur 10 , peut être obtenu mécaniquement, par simple timmonerie composée de leviers,. ou bien en se servant'de l'air comprimé qui agit dans des cylindres de commande 14.
A l'intérieur des tuyères d'air 11 sont placés les gi- cleurs-imjecteurs 15 d'eau de pulvérisation(ou groupe de gi- cleurs pour chaque tuyère), aliuentés par les conduites d'eau 16 des pompes d'injection 5.
Des diaphragmes-guides intérieurs 17 aident la formation des zones de saturation, chaque zone en correspondance avec une des tuyères d'introduction .
Les différents courants partiels d'air, formés par les tuyères 11, dirigés par les 'diaphragmes-guides 17 et mélangés d'un fin brouillard d'eau pulvérisée sortant des gicleurs 15, se réunissent vers l'autre extrémité du corps saturateur IO et se dirigent vers la sortie 27. Le mélange saturé sortant de la bouche 27 peut être utilisé ou bien re-aspiré. par une nou- velle phase du compresseur .
Avant la sortie du saturateur sont placés des dispositifs particuliers servant à assurer le séchage du mélange ou pour augmenter sa capacité de vaporisation en introduisant de la chaleur dans le saturateur lui-même.
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Du tube de refoulement 4 dérive le tuyau 6 qui dirige une partie de l'air chaud à traiter vers un sécheur composé des collecteurs 18,19,20 et du faisceau tubulaire 23 qui se trouve ainsi en contact avec le mélange à la sortie du corps saturateur.
L'air chaud passant par le faisceau 23 vaporise les gouttelettes qui resteraient encore dans le mélange à la sortie. Cette dérivation 6 de l'air à traiter est ensuite refoulée, à travers la conduite 21 à la chambre collecteur 10bis du saturateur 10 et est soumise, comme la partie qui entre directement par le tube 4, à la saturation et au refroidissement par soustraction de la chaleur de vaporisation de l'eau.
Il est d'ailleurs aussi.prévu, quoique non représenté de placer en face des jets issus des tuyères 11, une double paroi du'corps saturateur au contact de laquelle on fait passer de l'air chaud à traiter. Les jets venant frapper cette double paroi.. les gouttelettes résiduelles sont complètement vaporisées.
Les clapets 7 et 8 situés dans les tubes 4 et 6 servent pour la régulation des deux courants,courant direct.et courant dérive. Les mouvements peuvent, comme représenté dans la fig.I, être combinés de façon qu'une seule timonerie 9 sert pour la commande des deux clapets.
Des effets semblables peuvent être obtenus d'autre -part en utilisant des sources extérieures de chaleur, par exemple, les gaz d'échappement d'un moteur (particulièrement si le compresseur 1 est commandé par un moteur à combustion interne) ou par les gaz de combustion produits à part dans une chambre de combustion. Ces gaz entrent dans le collecteur 22 d'un faisceau tubulaire 25 et sortent par le collecteur 24. Les collecteurs peuvent former des parois doubles du saturateur de fa- çon que, soit les parois doubles, soit le faisceau, chauffés
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par les gaz, transmettent de la chaleur au mélange, soit pour le séchage de celui-ci, soit pour une vaporisati.-n additive correspondante à la quantité de chaleur échangée.
A l'entrée du collecteur 22 est placé un clapet 58 mu par la timonerie 59 et servant pour la régulation du courant des gaz chauds.
La dér.ivation d'air chaude ,ainsi que la quantité des gaz qui doit p sser à travers le faisceau à5 peuvent être réglées automatiquement; en fait, le degré de saturation(vaporisation de l'eau injectée dans le mélange), est contrôlable par la température du mélange. Il suffit donc de placer dans le courant sortant un themmostat 26 dont les notions seront transmises par 28 de façon connue, k la timonerie 9 des clapets 7 et 8 et à la timonerie 59 du clapet 58.
Le principe et la construction du saturateur restent in¯ variés aussi dans le cas ou le saturateur se trouverait à l'aspiration du compresseur. Dans ce cas, le tube 4 provient d'un réchauffeur dans lequel, au moyen d'une source étrangère, l'air aspiré est porté à la température nécessaire pour obtenir la vaporisation de l'eau injectée. Cette température peut être contrôlée au moyen d'un thermostat ou bien le thermostat 26 placé à la sortie du saturateur et réagissant sur la tempéra- ture du mélange peut être utilisé soit pour varier le chauffage du réchaffeur, soit pour régler le mélange de l'air réchauffé avec de l'air directement aspiré, obtenant ainsi la température requise pour la saturation.
Outre les dispositifs ci-dessus décrits il est éventuellement prévu de disposer sur le parcours de l'air saturé un séparateur épurateur de tout type connu, destiné à enlever du mélange les gouttelettes d'eau résiduelles.
La fig.2 représente en détail une forme particulière de la tuyére d'sir 11. L,s références 12,13,15,16,17 indiquent les memes éléments que dc.ns la fig.I. En outre, on remarque la tuyère intérieure 29. Par le moyen de celle-ci une partie de l'air
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qui passe par la tuyère 11 entre en contact avec le jet d'eau dès sa sortie des gicleurs 15 tandis que le reste de l'air prend contact seulement après un certain parcours du jet c'est à. dire après que celui-ci ait déjà pris un certain développement.
Si la tuyère intérieure est fermée par le chapeau 30( en traits interrompus dans la fig.2) on 6. une autre fore de tuyère, le j et d'eau étant alors protégé contre tout contact avec de l'air jusqu'à ce qu'il ait obtenu le degré désiré de développement,
La fig.3 représente à titre d'exemple l'ensemble de réglage du système de saturation ayant pour but le dosage de l'eau toujours proportionnel au débit d'air du saturateur. Le compresseur étant mü par un moteur à nombre de tours variable et réglé en outre par la mise hors service successive des effets des cylindres, le réglage doit tenir compte de ces deux varia- t ions.
Le premier réglage, proportionnellement au nombre de tours, peut être obtenu par la commande directe des pompes d'injection par l'arbre compresseur. Dans le cas d'une commande indépendante des pompes de débit de celles-ci est par contre contrôlé par un dispositif de réglage sous l'action'de nombre de tours de l'arbre compresseur, soit en variant proportionnellement les courses des pompes, soit l'ouverture des by-pass(conduites de retour) ou des soupapes de retour.
Le second réglage, celui correspondant à la variation du nombre des effets actifs du compresseur, est obtenu en se servaut du même dispositif qui met hors service les effets compres- seurs pour la mise hors service de l'élément de pompe correspondant et pour la fermeture de la tuyère correspondante du saturateur.
Les références 2,12,13,14,16 Indiquent les mêmes éléments que dans la fig.I. Le système représenté est à commande pneuma- tique.
Sur l'arbre de réglage 33, mü par exemple par le conduc-
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teur, est disposée la came 34 qui agit par la petite soupape 35 contre le ressort 36 et ouvre le passage de l'air comprimé servant pour le réglage et arrivant par 37 vers la condufte 38 .De la conduite 38, l'air comprimé entre: I) par la dérivation 39 dans la boite de soupape l'aspiration 3. du compresseur et agissant sur un petit piston, pousse les poussoirs de blocage 40 contre l'action du ressort 43 et à travers les ouvertures du siège de sou-oape 41 contre la soupape d'aspiration même 42. Celle-ci reste ouverte bloquée et l'effet correspondant du compresseur est mis hors service.
2) par la dérivation 57 l'air comprimé de commande entre dans le petit cylindre 14, et agissant sur le piston 31 contre le ressort 32, il entraine la tige 13 en provoquant la fermeture du clapet 12, c'est à dire la fermeture de la tuyère d'air correppondante 11 du saturateur.
3) par la dérivation 44 l'air comprimé de commande entre dans le cylindre de blocage 45 de la pompe d'injection 5- et en agissant sur le piston 46 contre le ressort 47 pousse le poussoir 48 contre le levier 49 de la même pompe, en soulevant ce dernier. Le galet
50 fixé sur le levier 49 est mis hors contact avec la came ou l'excentrique 52 servant pour la commande du piston pompe 55.
Celui-ci reste donc bloqué dans sa position supérieure sans qu'il p ait donc ensuite aucune fourniture d'eau par cette pompe. 56 est le ressort de la pompe qui assure le contact entre le piston pompe 55 et le levier 49, 51 est l'arbre de commande de lapompe, 60 est la soupape d'aspiration, 61 celle de refoulement, 62 l'arrivée de l'eau d'injection des réservoirs et des filtres d' eau.16 le déport vers les gicleurs 15.
Le levier 49 tourne par exemple autour d'un arbre de réglage 53. Cet arbre repose dans des supports excentriques (pointillé dans la fig.3). Il suffit donc de tourner cet arbre 53 :pour déplacer le point de contact entre galet 50 et came 52, s'est à dire pour varier la course et le débit de la pompe. Le
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levier 54 sert pour commander ce mouvement de réglage de l'arbre 53,mouvement qui peut en outre être aussi obtenu automatiquement par exemple sous l'influence du thermostat 26 de la fig.I.
Dans ce cas on obtient dons un contrôle automatique de la quantité d'eau injectée par la poupe en rendant l'injection contrôlée toujours correspondante au maintien d'une température préétablie à la sortie du compresseur.
Bien entendu les dispositifs décrits ne l'ont été qu'à titre d'exemple et ne sont nullement limitatifs de 1'invention.
REVENDICATIONS
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L'invention comprend:
I) Un dispositif de saturation et de refroidissement d'air chaud aspiré ou refoulé dans une enceinte dite saturateur par un compresseur, au moyen d'une injection d'eau dinement pulvé- risée qui se vaporise dans l'air grâce é la chaleur acquise par cet air pendant une période de réchauffement ou de compression préalable, dispositif caractérisé en ce que l'injection et la vaporisation sont fractionnées, chaque groupe d'injecteur-gicleur ayant une dérivation propre de l'air à saturer et une pompe d'injection propre, les courants divisés de l'air saturé se réu- nissant à la sortie du saturateur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.