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Perfectionnements aux procédés et appareils de commande et de contrôle des générateurs à vapeur .
L'invention concerne un procédé et des moyens servant à commander et à contrôler le fonctionnement des générateurs de vapeur, en particulier de ceux du type sans corps cylin- drique et à circulation forcée) dont le trajet de circula- tion du fluide comprend un ou plusieurs tubes de grande lon- gueur et de petit diamètre intérieur, dans lesquels la oir- culation suivant le trajet parcouru est provoquée par l'en, trée du liquide sous pression par l'une dea extrémités et par la sortie de la vapeur seule par l'autre, ce type étan caractérisé par l'introduction d'une quantité de liquide normalement plus grande que celle de la vapeur qui sort et la différence entre ces quantités étant prélevée dans le trajet précité entre ses extrémités .
Un des principaux objets de l'invention consiste à contrôler le fonctionnement d'un générateur de vapeur
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de ce type, de façon à réaliser d'une manière satisfai- sante et avec une grande rapidité des variations de grande amplitude dans Le taux de dégagement de chaleur en ré- glant d'une manière appropriée Le débit du courant d'en- trée du Liquide et des éléments de combustion.
Un autre objet de L'invention consiste à maintenir à une valeur uniformément élevée Le rendement de la combustion, quelles que soient La soudaineté et L'ampli- tude des variations dans La production.
Elle a encore pour objet un ordre de succession et un dispositif de protection assurant au fonctionnement Le maximum de sécurité.
Conformément à L'invention, on a élaboré un procédé de production de La vapeur et de contrôle du fonctionne- ment d'un générateur de vapeur du type sans corps oylin- drique et à circulation forcée dans lequel le liquide sous pressiost introduit par l'une des extrémités et La vapeur surchauffée seule est recueillie par L'au- tre, ce procédé étant caractérisé par La mesure du débit du courant de sortie de La vapeur et par L'utilisation du débit du courant de sortie de La vapeur ainsi mesuré à l'alimentation du liquide sous pression par L'une des extrémités du trajet de circulation du fluide, cette alimentation étant en excès d'une quantité déterminée par rapport au débit mesuré de La vapeur sortant par L'autre extrémité.
Le procédé faisant L'objet de l'invention comporte encore d'autres particularités qui seront toutes décri- tes en détail ci-après,
Dans 1=appareil conforme à L'invention qui peut 'être utilisé à la mise en application du procédé et qui comporte un dispositif mécanique de commande en concordance d'un dispositif d'alimentation pour Le Liquide, tel qu'une pompe à liquide, d'un dispositif
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d'alimentation pour L'air, tel qu'un ventilateur et d'un dispositif d'alimentation pout le combustible, tel qu'une pompe à huile,
oh a prévu l'agencement d'un dispositif régulateur fonctionnant conjointement sous liaotion du débit du courant de sortie de vapeur mesuré et du débit du courant d'entrée du liquide et servant à régler le fonctionnement du dispositif mécanique.
L'appareil faisant L'objet de L'invention comporte encore d'autres particularités qui seront toutes décrites ci-après en détail.
L'invention est représentée sur Le dessin ci-annexé sur lequel:
La figure 1 représente schématiquement un générateur de vapeur sans corps cylindrique à circulation forcée auquel s'applique L'invention;
La figure 8 représente schématiquement un générateur de vapeur sans corps cylindrique à circulation forcée, combiné avec L'appareil nécessaire au contrôle du fonc- tionnement dudit générateur, cet-appareil étant reprêsen- té d'une manière partiellement schématique;
La figure 3 est semblable à La figure 2, à certains détails près;
La figure 4 est en général, semblable à La figure 3, mais comporte des appareils différents pour la mise en application du procédé;
La figure 5 est un diagramme des connexions concer- nant particulièrement L'installation de La figure 3;
la figure 6 est une coupe verticale d'une soupape pilote; la figure 7 est une coupe verticale d'un relais pneumatique;
La figure 8 est semblable à La figure 7, mais com- porte certaines particularités de donstruction supplê- / mentaires;
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Les figures 9 et 10 sont des détails des connexions concernant La figure 4;
La figure 11 est une coupe verticale d'un mécanisme de commande de La figure 4 ;
La figure 12 représente un relais thermostatique; la figure 13 est une coupe partielle observée dans la direction des flèches suivant. la ligne 13-13 de la figure 12; la figure 14 est une élévation d'un appareil fonc- tionnant sous L'action de la flamme; la figure 15 est une coupe verticale de La figure 14 suivant la ligne 15-15 observée dans La direction des Lèches.
Sur les diverses figures,'Les mânes pièces sont désignées par Les mêmes numéros de référence.
Le générateur de vapeur sans corps cylindrique à circulation forcée auquel s'applique L'invention est représenté schématiquement sur la figure 1, de façon à faire apparaître Le courant des gaz, le courant de fluide moteur, et la surface d'absorption de chaleur dis- posée de façon à être contenue dans L'enceinte figurée en traits mixtes.
Le trajet de circulation du fluide moteur est formé par des tubes de grande Longueur et de petit diamètre intérieur montés ensemble dans des collecteurs appropriés.
Le générateur comporte unoonomiseur 202 monté à L'ex- trémité la plus froide du passage des gaz et alimenté en liquide par une pompe volumêtrique 289, telle qu'elle est représentée réunie au réservoir d'eau chaude 301.
En sortant du collecteur de sortie 201 de l'écono- miseur, le liquide est amené par un tuyau 203 à un tuyau multiple 204 dtoù il est distribué à la section de production de vapeur par L'intermédiaire, dans Le cas présent, de cinq tuyaux 205 offrant une résistance au
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passage du fluide et dont chacun possède une résistance plus forte que le tuyau de passage du courant de fluide qu'iL dessert, Le liquide étant ainsi distribue propor- tionnellement à chacun des tuyaux de passage du courant de fluide 206, 207, 208, 209 et 210 qui constituent La section de production 302 de l'ensemble comportant des portions situées au pLanoher, contre Les parois et écrans et contre La voûte, ainsi qu'il est indiqué en 303,
Ces cinq circuits de circulation qui constituent La surface de production de La vapeur pénètrent tangentiel- lement dans une partie élargie du trajet de circulation du fluide qui a la forme d'une chambre de séparation 232 servant à partager Le fluide en liquide et en vapeur, La vapeur se dirigeant vers un surchauffeur 242, et Le Liquide en excès étant prélevé dans Le trajet de cirou- lation du fluide par un tuyau 1 et amené au réservoir d'eau chaude ou à La décharge, IL se produit une évacua- tion normale continue par un étranglement 2, tandis qu'u- ne évacuation variable s'effectue par La soupape régula@ triae 3,
La source de chaleur 304 (figure 1) comporte un brûleur à huile 4 alimenté par un tuyau 5 (figure 2)
et une chambre à air 6 alimentée par une conduite 7. Pour rêaliser L'inflammation Initiale du dispositif brûleur à huile, un dispositif brûleur à gaz 8 est alimenté par un tuyau 9 par un courant de gaz contrôlé par une soupape 10 commandée par un électro-aimant. Si l'on se reporte en particulier à La figure 2. on voit que Le tra- jet de circulation du fluide est représente par un tube unique en serpentin dont la section de l'économiseur 202 est alimentée en liquide sous pression par un tuyau 11, venant d'une pompe 289, qui, quoique représentée sur la figure 1 sous forme de pompe volumétrique,, peut être
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d'un type queloonque approprié, et qui, par suite, a été représentée sur la figure 2 sous forme purement schéma- tique.
En sortant de la section de l'économiseur, Le :fluide arrive dans la section de production de la vapeur et la traverse, puis se décharge dans Le séparateur 232.
En sortant du réparateur. La vapeur arrive dans Le sur- chauffeur 242 et le traverse, en le quittant par le tuyau 244 pour arriver à une turbine principale 12 prise comme exemple d'un appareil consommateur de vapeur, Les produits de la combustion traversent successivement La section de production de La vapeur, Le surchauffeur et l'économiseur et peuvent venir en contact avec une partie ou La totalité du séparateur.
Une turbine auxiliaire 287 commande La pompe d'a- Limentation en Liquide 289, Le ventilateur 888,et La pompe d'alimentation en combustible 290, Quoique ces appareils aient été représentés schématiquement et comme s'ils étaient tous placée de façon à !être commandés par le même arbre et à la marne vitesse, il doit être bien entendu que Les engrenages de réduction nécessaires ou Les Liaisons de commande entre Les divers appareils sont connus et seraient établis d'une manière appropriée en ce qui concerne leur vitesse, puissance, etc, relatives, et que Lion se propose seulement d'indiquer que La turbi- ne auxiliaire 287 commande les appareils 289, 288 et 290 simultanément et en concordance.
Le débit de L'alimentation en huile combustible du brûleur 4 est contrôlé dabord par la vitesse de la pompe à huile 290, mais l'alimentation en huile est réglée encore une fois par L'étranglement d'une soupape régulatrice 13 placée dans le tuyau 5 et le débit du cou- rant d'huile est mesuré d'une manière continue par un compteur de débit 14.
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Le débit de l'alimentation en air servant à entre- tenir La combustion est déterminé d'aborder la vitesse du ventilateur 288, mais il se trouve encore sous Le contrôle d'un registre 15 monté dans la conduite 7 à L'entrée du ventilateur. Le débit de l'alimentation en air est mesuré d'une manière continue par un compteur de débit 16.
Le débit de L'alimentation en liquide sous pression par le tuyau 11 est contrôlé d'abord par la vitesse de la pompe 289, mais est en plus soumis à l'influence de la position occupée par la soupape régulatrice 17 du côté de L'aspiration de la pompe et par une soupape régula- trioe 18 montée dans une dérivation de la pompe.
Lorsqu'un générateur de vapeur de ce type est en marche, certains facteurs variables sont mesurés, relevés et utilisés pour servir de base au contrôle automatique de l'alimentation en liquide dudit générateur et de 7.'alimentation en éléments de combustion du foyer de chauffage.
19 désigne un appareil fonctionnant sous L'action de La pression tel qu'un tube de Bourdon réuni au tuyau 244 et comportant une aiguille indicatrice 20, destinée à coopérer avec un index 21 pour faire connaître La valeur instantanée de la pression du courant de sortie de la vapeur.
22 désigne un appareil fonctionnant sous l'action de la température, tel qu'un tube de Bourdon, formant un élément d'un dispositif sensible à L'action de la température placé au voisinage du tuyau 244 et comportant une aiguille indicatrice 23 destinée à coopérer avec un index 24 pour faire connaître La valeur instantanée de la température du courant de sortie de la vapeur.
A titre d'indicateur de La puissance du générateur on de la charge du générateur de vapeur, on a prévn un
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tube de Bourdon 25 destiné à faire prendre une position appropriée à une aiguille indicatrice 26 par rapport à un index 27. Le tube de Bourdon 25 est réuni par l'in- termédiaire d'un tube capillaire 38 à la turbine 12 en un point tel que le tube de Bourdon soit sensible à l'action de la pression dans l'enveloppe du premier étage de la turbine, pression qui se trouve dans un rapport sen- siblement linéaire avec le débit du courant de vapeur.
Par suite 1''indication donnée par l'aiguille 26 par rap- port à l'échelle 27 représente le débit du courant de vapeur sortant du générateur de vapeur et fait ainsi connaître la puissance ou la charge du générateur.
29 désigne un dispositif fonctionnant sous l'action du niveau du liquide dans le séparateur 232 et constitué par une botte sous pression renfermant un tube à mercure en U, réuni en haut et en bas au séparateur. Un flotteur est disposé de façon à monter et à descendre avec la sur- face du mercure dans l'une des branches du tube et à faire prendre ainsi une position appropriée à une aiguil- le 30 par rapport à un index 31 pour faire connaître la position instantanée du niveau du liquide dans le sépa- rateur.Le compteur de débit désigné d'une manière générale par 14 et destiné à mesurer le débit de l'ali- mentation du foyer en combustible est un appareil fonc- tionnant sous l'action de la pression différentielle et disposé de façon à corriger les écarts par rapport à la proportionalité
linéaire entre la pression différèn- tielle et le débit du courant, afin que les déplacements angulaires d'une aiguille 32 par rapport à l'index 33 soient directement proportionnels, par quantités diffé- rentielles aux variations différentielles du débit du courant.
On a figuré en pointillé dans le compteur de débit 14 le contour des éléments de la construction in-
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terne de oet appareil dans lequel se trouve une cloche à joint liquide comportant des parois en une matière d'é- paisseur et de forme appropriées.
Le compteur de débit 16 destiné à mesurer le débit de ltalimentation en air de combustion est semblable au compteur 14 et détermine la position dune aiguille 36 par rapport à un index 37 pour fournir une indication continue du débit instantané du courant dair arrivant dans le foyer.
De préférence on contrôle dtabord l'alimentation en liquide du trajet de circulation du fluide et Les éléments de combustion du foyer par Les variations 'de la vitesse de la turbine auxiliaire en prenant comme base de ae contrôle le débit du courant d'entrée du Liquide. Cependant pour tenir compte des différences pou- vant exister dans Les caractéristiques des pompes et du ventilateur, ainsi que des variations dans les conditions de marche, on a prévu un dispositif de second réglage pour complèter le premier contrôle des éléments de combus- tion.
Pour l'air. ce dispositif de second réglage consiste dans un registre 15 dont la position est déterminée à l'orifice d'entée du ventilateur 288 par un dispositif de commande pneumatique 38, Pour le combustible. le dispositif de second réglage consiste dans une soupape régulatrice 13 dont la position dans le tuyau 5 est déterminée par les écarts qui se produisent par rapport à la proportion que l'on désire voir exister entre Les mesurer des débits de combustible et d'air.
Le réglage de La vitesse de La turbine auxiliaire s'effectue par les variations de L'ouverture des soupapes régulatrices 39 disposées de façon à admettre dans La turbine de La vapeur à pression relativement basse et lorsque La marche atteint une certaine allure à complé- ter cette admission par une arrivée supplémentaire de
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vapeur à pression relativement forte.
Par exemple, La vapeur à basse pression peut être de la vapeur d'échappe- ment de La turbine principale 12 ou. de La vapeur de son- tirage de cette turbine, tandis que La vapeur à haute pression peut provenir directement du générateur de va- peur, Un dispositif de commande pneumatique 40 détermine la position des soupapes 39 sous L'action d'une pression de charge pneumatique établie par un relais régulateur 4L représenté en détail sur La figure 8.
Pour régler Le débit du courant d'entrée du liquide (par Les variations de la vitesse de la pompe à eau), on réalise de préférence, le réglage par L'action du courant d'entrée du liquide, du courant de sortie de La vapeur et du niveau du liquide dans Le séparateur.
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus. la position du tube de Bourdon 25 est déterminée par La pression dans l'en- veloppe de la turbine qui représente le débit du courant de vapeur sortant du générateur de vapeur, ledit tube étant destiné à régler La position dans le sens vertical d'une tige pilote 42 par rapport à une botte pilote 43 qui est susceptible d'être alimentée par de l'air com- primé, comme L'indique la petite flèche de la figure.
Cette soupape pilote est représentée en détail sur La. figure 6,
L'air comprimé arrive à L'intérieur de la boit e 43 entre les guides pilotes 44, qui sont déparés sur la tige 42 par un intervalle tel qu'ils se trouvent dans une position relative définie par rapport aux orifices annu- laires étroits 45? Lorsque la tige pilote se déplace sui- vant son axe dans La botte* de façon que Les guides 44 se déplacent par rapport aux orifices 45, une pression de charge définie est disponible dans Les orifices annulaires. pression qui se trouve dans un rapport connu avec l'amplitude du mouvement de la tige.
Par exemple.
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lorsque La tige 42 monte, il règne dans L'orifice de sortie supérieur du coté gauche de la botte 43 une pres- sion de charge qui augmente dans un rapport défini avec l'amplitude du mouvement de la tige, tandis que, Lorsque la tige 42 descend, il règne dans L'orifice de sortie inférieur du coté gauche de la botte une pression qui augmente d'une manière définie avec l'amplitude du mouvement.
Sur le dessin, les tuyaux et capillaires servant à la transmission de ces pressions de charge pneumatique ont été figurés partout en pointillé pour les distinguer des connexions électriques ou des autres tuyaux ou con- duites. Sur la figure 2. 46 représente donc un de ces tuyaux servant à transmettre une pression de charge pneu- matique dont La valeur se trouve dans un rapport connu avec le débit du courant de sortie de la vapeur, à un relais différentiel 47. Ce relais différentiel est re- présenté en détail sur la figure 7,
De la marne manière, l'indicateur du niveau du li- quide 29 détermine la position dans le sens vertical d'une tige pilote 48,
de façon à établir au relais 47 par le tuyau 49 une pression de charge pneumatique qui représente la hauteur du niveau du liquide,
Si l'on se reporte à la figure 7, on voit que le tuyau 46 aboutit à une chambre 50 séparée par un dia- phragme ou une cloison mobile 52 d'une ohambre 51 qui débouohe à l'air libre. Le diaphragme 52 et un ressort de oharge 53 sont réunis tous deux à une tige 54 à Laquelle est aussi fixé un diaphragme 55, qui sépare les chambres 56, 57, Le tuyau 49 aboutit à la chambre 56. De L'air comprimé est amené par le tuyau 58 dans La chambre 57 sous le contrôle d'une soupape 59, L'échappe- ment de la chambre 57 dans l'atmosphère est contrôlé- par
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une soupape 60.
La tige 54 est destinée à régler la position d'un dispositif de commande 6L des soupapes, soit pour faire entrer de l'air comprimé par La soupape 59 et augmenter ainsi la pression dans la chambre 57, soit, pour faire échapper de l'air dans L'atmosphère par la soupape 60 et diminuer ainsi la pression dans la chambre 57. La pression régnant dans La chambre 57 est transmise par un tuyau 62 à un dispositif de commande à diaphragme chargé par un ressort servant à déterminer la position de la soupape 17 montée dans la conduite d'aspiration de La pompe à eau.
On remarquera que Les variations de La pression de charge transmises par Le tuyau 46 ou oelles qui se transmettent par le tuyau 49, agissent de façon à faire varier la pression de L'air dans la chambre 57 et par conséquent La position de la soupape 17.
La soupape 17 agit sous forme d'orifice variable au passage duquel existe une variation différentielle de la pression se trouvant dans un rapport connu avec le débit du courant de liquide passant par la soupape 17. Les pressions régnant sur Les faces opposées de la soupape se transmettent par les tuyaux 63, 64, respec- tivement dans les chambres 65, 66 du relais régulateur 41.
Si L'on se reporte à la figure 8, on voit que le reLais régulateur 41 est semblable jusqu'à un certain point au relais 47 et comporte en plus une communication 67 à fonctionnement réglable entre les chambres 56' et 57'.
Une pression de charge régnant dans La chambre 57' agit par un tuyau 68 sur un dispositif de commande pneu- matique 40 servant à déterminer la position des soupapes 39 de la turbine. Dans ce cas, le rôle de La communias... tion 67 à fonctionnement réglable consiste à compléter
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le contrôle primaire de lapression agissant sur le dis- positif de commande 40 par un contr8le secondaire de même amplitude ou d'une amplitude différente consistant par exemple dans une action successive ou supplémentaire empêchant un mouvement d'une amplitude exagérée et d'os- oillation et par laquelle la position occupée par le dispositif de commande 40 n'est pas nécessairement en relation directe avec la position occupée par la sou- pape 17.
:ni général, la position occupée par la soupape 17 dépend du débit du. courant de sortie de la vapeur et du niveau du Liquide dans le séparateur et cette soupape constitue un orifice variable dans la conduite d'aspira- tion de la pompe à eau, L'appareil 41 qui reçoit la pres- sion différentielle au passage de La soupape 17 détermine la position du dispositif de commande 40 et des soupapes 39 de la turbine, en vue du contr8le de la vitesse de la pompe à eau, effectué de façon à maintenir constante la pression différentielle au passage de la soupape 17, quelle que soit l'ouverture de la soupape 17, et à con- trôler ainsi le débit du liquide arrivant dans la pompe à eau proportionnellement au débit du courant de sortie de la vapeur et à la hauteur du niveau de L'eau dans le séparateur.
Si le débit du courant de sortie de la vapeur aug- mente, la tige pilote 42 monte proportionnellement et fait ainsi augmenter proportionnellement La pression de charge agissant par Le tuyau 46, provoque La descente de La tige 54 du relais et l'ouverture correspondante de La soupape 59 de façon à admettre une quantité supplé- mentaire d'air comprimé dans la chambre 57 et à augmenter ainsi la pression de charge pneumatique dans le tuyau 62.
La variation qui en résulte dans L'ouverture de la sou- pape 17 modifie la variation différentrielle de la pres-
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sion qui agit sur le relais 41. en faisant varier la pression de charge qui agit par L'intermédiaire du dispositif de commande 40 sur La position occupée par les soupapes 39 d'étranglement de La turbine et a pour effet d'augmenter le débit de L'eau passant dans La conduite 11 proportionnellement à L'augmentation du débit du courant de vapeur sortant du générateur de vapeur,
Si le niveau, du liquide dans Le séparateur 232 tend à descendre.
La tige pilote 48 monte en faisant ainsi augmenter la pression de charge dans la chambre 56 du relais et en ouvrant davantage de La même manière La soupape 17, ce qui a pour effet d'augmenter Le débit de l'eau d'alimentation du générateur de vapeur,
On remarquera donc que La position de La soupape 17 est déterminée par Le débit du courant de vapeur sor- tant du générateur et par la hauteur du niveau du liqui- de dans Le séparateur, tandis que La vitesse de La pompe à eau dépend non seulement de ces deux facteurs variables mais encore du débit de L'eau qui arrive à La pompe et la traverse,
L'appareil 29 fonctionnant sous L'action du niveau du liquide, contrôle de plus, par l'intermédiaire de la tige pilote 48, la position qu'occupe la soupape 3 d'éva- cuation variable,
de façon que si Le niveau du Liquide dans le séparateur 232, s'élève au-dessus d'une hau teur déterminée, la soupape 3 s'ouvre d'une quantité réglée pour complèter l'évacuation normale 8 vers le tuyau 1.
On a prévu, sous le contrôle de la pression du courant de sortie de vapeur qui agit sur le tube de Bourdon 19, une soupape pilote 69, destinée à établir une pression de charge pneumatique dans le tuyau 70 pour amener la soupape 18 de dérivation et le registre 15 dans une position convenable. Lorsque La pression de la vapeur tombe au-dessous d'une valeur déterminée y la
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soupape 18 et le registre 15 tendent s'ouvrir tous deux à partir d'une position déterminée.
Cette action est particulièrement avantageuse en cas d'augmentation subite et importante de la charge sur l'installation considérée dans son ensemble. donnant ainsi lieu à une chute de pression considérât) Le de la vapeur, Lorsqu'il se produit ainsi une augmentation subite et importante du débit du courant de sortie de la vapeur, qui a pour effet d'abaisser la pression de la vapeur, La vitesse de la turbine auxiliaire augmente et le registre 15 s'ouvre. Il convient à ce moment d'augmenter l'alimentation en combustible et en air sans augmenter immédiatement L'alimentation en Liquide.
En isolant la pompe par la soupape de dérivation 18, on diminue le débit du Liquide passant par la conduite 11 et la soupape 17 et on fait augmenter la vitesse de la trubine auxilliaire pour rétablir le débit primitif du liquide et cette augmentation de vitesse fait augmenter Le débit d'air et de combustible. Sans cette dérivetion, non seulement cet avantage serait perdu, mais encore L'augmentation temporaire du débit du courant d'entrée du liquide, lorsque la vitesse de la turbine auxiliaire augmente serait plus forte qu'iL ne serait souhaitable pour utiliser la quantité de chaleur disponible emmagasinée dans l'installation.
De préférence, le réglage du dispositif de commande 38 et du dispositif de commande de la soupape 18 se fait de façon qu'iL dépende seulement de variations déterminées de la pression de La vapeur et de La pression de charge pneumatique correspondante dans le tuyau 70.
Par exemple, on peut régler le registre 15 de façon qu'il soit amené dans une position convenable sous L'effet d'une variation quelconque de la pression de La vapeur à partir d'une valeur déter- minée dans l'un ou L'autre sens, tandis que la soupape 18 peut rester complètement fermée jusqu'à ce que la
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pression de la vapeur ait diminué d'une quantité déter- minée au-dessous de La pression normale que L'on désire, A partir de ce moment la soupape 18 commence à $'ouvrir et le registre 15 peut ou non rester complètement ouvert, pendant¯que le réglage de l'ouverture de la soupape 18 s'effectue.
De préférence, on opère le contrôle primaire de l'alimentation en éléments de combustion en faisant varier la vitesse de la turbine auxiliaire et par suite la vitesse du ventilateur et de La pompe à huile en oon- cordance avec le débit du courant d'entrée du liquide, M'alimentation en air ayant subi un second réglage par la position prise par le registre 15, et le compteur de débit 16 fournissant une mesure du débit de l'air, on utilise donc la soupape régulatrice 13 montée dans La conduite d'alimentation en huile au réglage correct de la proportion de combustible et d'air.
A cet effet les compteurs 14, 16 sont réunis l'un à l'autre par une bielle 71 destinée à déterminer la position d'une tige pilote 72 de façon à établir une pression de charge pneumatique par le tuyau 73 dans la chambre 65 d'un relais régulateur 74 construit d'une manière générale comme le relais 41. La pression de charge pneumatique résultant du fonctionnement du relais 74 agit par l'in- termédiaire d'un tuyau 75 de façon à faire prendre une position convenable à la soupape régulatrice 13 sous L'effet d'une variation de la proportion du débit de combustible et d'air à partir d'une valeur déterminée et agit en mène temps de façon à faire prendre une position convenable à une soupape régulatrice 76 servant au réglage du débit de la vapeur de pulvérisation de L'huile amenée au brûleur à huile 4 par un tuyau 77.
Si l'on se reporte à la figure 3, on voit qu'elle
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représente un agencement semblable à celui de la figure 2, mais dans Lequel on mesure effectivement Le débit du courant de vapeur sortant par Le tuyau. 244 et alimentant une turbine ou tout autre appareil consommateur de vapeur au lieu d'utiliser à cet effet la pression dans l'enve- loppe de la turbine comme sur la figure 2.Acet effet, on a prévu un compteur de débit 78 semblable au compteur de débit 14 et réuni au. tuyau 244 par L'intermédiaire d'un orifiae ou tout autre dispositif d'étranglement 79.
Ce compteur de débit est destiné à déterminer La position dans Le sens vertical d'une tige pilote 42 par rapport à une boite pilote 43 de façon à faire varier une pres- sion de charge pneumatique qui agit sur Le relais 47 proportionnellement au débit du courant de sortie de La vapeur.
Le tube de Bourdon 22 dont La position est déter- minée par Les variations de La température du courant de sortie de La vapeur est destiné à déterminer La position dans Le sens vertical d'une tige pilote 80, de façon à faire varier une pression de charge pnauma- tique par le tuyau 81 sur un dispositif de commande pneumatique 82 servant à faire prendre une position coh- venable à une série de registres 83.
Les registres 83 sont placés de préférence par rapport au trajet de oir- cala%ion du fluide dans le générateur de vapeur de façon à contrôler le chauffage relatif des différentes portions du trajet de ciroulation du fluide et à contrô- ler ainsi la température du courant de sortie de la vapeur,
La figure 4 représente un exemple de réalisation de L'invention dans lequel l'application du procède se fait par des dispositifs électriques au Lieu des appa- reils à commande pneumatique; tels qu'ils ont été décrits Les figures 2 et 3 à L'appui.
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On utilise un appareil 78A fonctionnant sous l'ac- tion d'une pression différentielle pour mesurer le débit dit courant de vapeur sortant du générateur de vapeur. Un bras, situé en dehors de la botte sous pression et qui dé se déplace conformément aa\bit du courant de sortie de la vapeur est disposé de façon à faire prendre une posi- tion convenable à une électrode de surface variable d'un appareil à décharge électronique 84 pour contrôler La position prise par un dispositif de commande 85 de La soupape 17. Sur Le dessin, une Ligne unique 86 réunit L'appareil 84 à un tableau de relas 87 qui, à son tour est réuni par un conducteur 88 au dispositif de commande 85 et par un conducteur 89 à L'appareil 92. Ce dernier appareil est réuni par un conducteur 91 à un tableau de relais 90.
L'appareil 92 est semblable à l'appareil 84 et est oontrôlé par l'appareil 29A qui fonctionne sous l'action du niveau de l'eau. partant du tableau de relais 90, un conducteur 93. Le réunit au dispositif de commande de la soupape 3.
19
Le tube de bourdon/amené dans une position convena- bLe L'électrode mobile d'un appareil à. décharge élec- tronique 94 réuni au tableau de relais 95 et d'ou part un conducteur 96 qui réunit Le dispositif de commande 38A et Le dispositif de commande de la soupape 18.
Un appareil 97 fonctionnant sous L'action d'une variation différentielle de la pression a pour effet de faire prendre une position convenable à l'élément mobile d'un appareil'à décharge électronique 98 réuni à un ta- bleau de relais 99 et de là, au dispositif de commande 40A. Le compteur différentiel 100 combine Les fonctions des compteurs 14, 16 des figures 2 et 3, de façon à comparer les débits du courant de combustible et du mourant d'air et Lorsque La proportion entre ces deux débits s'écarte d'une valeur déterminée est destiné à
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déplacer l'électrode mobile d'un appareil à décharge électronique 101 réuni à un tableau de relais loa et au dispositif de commande de la soupape 13 de contrôle du combustible.
Lesconducteurs désignés par 86, 88, 89, 91, 93, 96 etc, doivent être considérés comme étant des câbles pouvant comporter un ou plusieurs fils, mais les ombles sont figurés par une ligne unique pour simplifier le dessin. Si l'on se reporte à la figure 9, on voit qu'elle représente les connexions détaillées d'un tableau de relais tel que les tableaux 90, 95, 99 et 102. Si l'on choisit le tableau 90 à titre d'exemple et si l'on se reporte à la figure 9, on voit que le bras 103 dont la position est déterminée par l'appareil à niveau d'eau, est disposé de façon à faire mouvoir L'anode de l'appa- reil à décharge électronique 92 par rapport à La cathode.
La cathode de l'appareil 92 est réunie au secondaire d'un transformateur de chauffage 104, 105 et 106 sont des résistances, 107 une inductance, 108 un transforma- teur, 109 un appareil à décharge électronique et 110 un moteur. Le but général de l'appareil à décharge électro- nique 109 est de contrôler le passage d'un courant conti- nu pulsatoire destiné à contrôler a vitesse du moeur 110 qui tourne dans un sens unique, à une vitesse variant de zéro au maximum et qui dépend du passage du courant de l'appareil 109.
Le contrôle de ce passage du courant s'effectue par le contrôle du pourcentage du temps pendant lequel L'appareil 109 peut être conducteur et ce contrôle est réalisé en appliquant à la grille de L'appareiL 109 La somme d'une tension continue et d'une tension alternative.
La tension alternative étant en retard de phase par rapport à la tension de plaque sous L'action d'un pont déphaseur 106, 107, 108 et par conséquent le point
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du cycle où la tension de grille atteint La valeur de passage et permet à L'appareil 109 de devenir conducteur étant également retardé, on peut faire varier cette tension alternative en faisant varier la grandeur de la tension continue qui est en série avec La tension aLter- native. On réalise cette variation de grandeur de La tension continue en faisant varier la surface active de l'anode de L'appareil 92 par Le déplacement mécanique du bras 103.
On fait ainsi varier La vitesse de rotation du moteur 110, qui constitue un élément du dispositif de commande 111, par La positioh que prend le bras 103 sous L'action de l'appareil 29A qui fonctionne sous L'action du niveau de L'eau..
La figure 10 représente L'agencement du tableau de relais 87 relié aux appareils à décharge électronique 84 et 92 qui sont connectes en parallèle de façon à contrS- Ler le moteur ±la du. dispositif de commande 85 conjoin- tement sous L'action du débit du courant de sortie de la vapeur et du niveau du liquide,
La figure 11 représente une élévation avec coupe partielle du dispositif de commande 111 qui représente le type des dispositifs de commande 38A, 85, etc, de La figure 4. Le moteur 110 est celui qui porte Le même numéro sur la figure 9 et qui est destiné à tourner dans un sens unique et à une vitesse variant de zéro au maxi- mnm suivant Le courant qui traverse son induit ainsi que L'indiquent nettement Les figures 9 et 10.
L'induit en tournant commande une pompe à fluide 113 qui refoule un fluide tel que de l'huile d'une cham- bre située au-dessus du piston et renfermant la pompe 113 dans une chambre 114 située au-dessous du piston.
Le passage du fluide de l'une des faces du piston sur L'autre tend à faire monter Le piston et un ressort de compression suppose à ce mouvement dtune maniée
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indiquée nettement sur La figure. La pression antagoniste du ressort varie avec la vitesse du moteur 110 et si l'une des extrémités de L'appareil, par exemple en 115, est montée d'une manière relativement fixe de façon à pouvoir pivoter, une variation dans La vitesse du moteur 110 provoque un mouvement relatif de L'extrémité 116 La rapprochant ou L'éloignant de L'extrémité 115, et ce mouvement, communiqué à une soupape ou tout autre appa- reil auquel il s'agit de faire prendre une position dé- terminée, a pour effet d'amener ledit appareil dans La position qui convient,
on remarquera évidemment que si le mouvement de ro- tation de la pompe 113 change de sens, le ressort qui s'oppose au mouvement peut être un ressort de tension plutôt qu'un ressort de compression. De plus, La charge du ressort peut être placée en dehors de L'appareil au Lieu d'être à l'intérieur.
La figure 5 représente le schéma de montage des connexions s'appliquant particulièrement à l'agencement de la figure 3. Les emplacements relatifs et L'agencement des pièces mécaniques des appareils sont les mêmes sur les deux figures, Par exemple les tubes de Bourdon 19 et 22, ainsi que l'indicateur de niveau 29, la soupape 10, la soupape 17, le tuyau 5 et L'arbre de la turbine auxi- liaire occupent les mêmes emplacements relatifs sur la figure 5 et sur la figure 3.
De plus, le séparateur 232 est au même endroit, sauf que pour indiquer que la figure 5 est une vue en plan, il est représenté en plan avec les cinq tubes 206, 207, 208, 809 et 210 de la figure 1 aboutissant tangentiellement dans le cylindre du sépara.. teur 232, présentant ainsi quelque différence avec la figure 3,
X désigne un commutateur que l'on peut appeler commutateur prinoipal. Y, un second commutateur,., En com-
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binaison avec le tube de Bourdon 19, fonctionnant sous l'action de la pression, se trouve un contact à maxima pour la pression HP et en combinaison avec Le tube de Bourdon 22 sensible à l'action de la température, un con- tact à maxima pour la température HT, En combinaison avec l'appareil 89, fonctionnant sous L'action du niveau,
se trouve un contact à minima pour le @iveau LL et pour chacun des cinq tubes aboutissant dans Le cylindre du séparateur 232, se trouve un commutateur Il? à double con- tact actionné dans le cas où La température devient anor- male dans le tube auquel il est réuni, Chacun des commu- tateurs HF comporte un signal Lumineux 0, qui s'allume lorsque la température prend une valeur anormale. LO désigne un commutateur fonctionnant sous L'action de la pression et qui est actionné pour ouvrir deux circuits Lorsque la pression de l'huile de graissage de l'arbre de la turbine auxiliaire prend une valeur anormalement faible.
LW désigne un commutateur qui est actionné pour ouvrir deux circuits lorsque la pression de L'eau à l'o- rifioe d'entrée de la soupape L7 prend une valeur anor- malement faibles
S désigne une bougie d'aLLumage ou un appareil simi- laire placé à côté du brûleur à gaz 8 (figure 4) pour L'allumer.
Si L'on suppose que L'installation n'est pas en marche et si L'on désire la faire démarrer, Le cycle d'allumage est le suivant: si la pression de L'eau existe en LW et si l'huile de graissage est présente en LO, en fermant Le commutateur X, on fait jaillir l'étincelle d'aLLumage en S, la soupape à gaz 10 s'ouvre sous L'action de L'excitation de l'électro-aimant K et les relais B, 0 et F s'exeitent. C met à la masse l'enroulement de B, ce qui provoque La chute de B au bout de quatre secondes, et excite E qui ougre la soupape J de L'huile de combus-
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tion dans Le tuyau 5, ferme la soupape de dérivation M de l'huile et ouvre le circuit de l'enroulement de F.
Au bout de quatre secondes, F retombe en excitant A (si la flamme est dans une situation telle que l'appareil U détecteur des pannes de flamme ait excite G), L'exci- tation de A coupe L'allumage et excite D qui ferme la soupape 10, fait retomber C et ferme un autre circuit pour l'enroulement de E. Lorsque 0 retombe, 3 s'excite$ de façon que la dérivation de D (vers ltenroulement de E) s'ouvre.
Le défaut de flamme au brûleur 4 fait retomber G, en faisant cesser L'excitation de A qui déclenche l'allu- mage et de D qui ouvre la soupape 10, excite C et fait retomber E. Lorsque E retombe, la soupape J à huile de combustion se ferme, M s'ouvre et F s'excite,, Le cycle se continue, ainsi qu'iL a été décrit ci-dessus après la fermeture du commutateur X.
Si HT, HP ou HF s'ouvrent. E retombe en fermant J, ouvrant M et excitant F. Le cycle de panne de flamme expliqué ci-dessus se reproduit sauf que la soupape à gaz 10 et l'allumage restent ouverts et que S ne peut s'exciter jusqu'à ce que le contact intéressé (HF ou HP ou HT) se ferme à la suite du rétablissement de a situation qui avait dépasse les conditions limites,
Un courant passe à travers l'élément de chauffage de T chaque fois que 2 et 0 sont excites, situation qui exis- te, lorsque L'arrivée d'huile de combustion est ouverte et que l'appareil U détecteur des pannes de flamme n'a pas excita le relais G. En conséquence, si la flamme ne s'est pas allumée au brûleur 4 au bout de dix secondes après que E s'est excite, T fonctionne en fermant S, K et J.
P fonctionne également au bout de cinq cycles consécutifs de réallumage.
Dans le cas où La pression de L'eau à L'entrée de La
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pompe d'alimentation en LW est basse, ou, dans le cas où la pression de 1=huile de graissage est basse en LO au. groupe auxiliaire, l'allumage S. la soupape 10 et la soupape J sont fermes par LW ou LO.
De plus, ces mouvements font cesser L'excitation de l'électro-aimant P, qui à son tour, actionne le disposi- tif de commande de la soupape de la turbine auxiliaire en arrêtant ainsi le groupe auxiliaire, L'électro-aimant P maintient normalement la soupape 117, (qui est placée dans la conduite d'air 68) dans une situation permettant à la pression de contrôle pneumatique de se transmettre librement de 41 à 40. Lorsque P cesse d'être excité, la soupape 117 ferme la communication avec le relais sta- billsateur 41 et met en communication avec l'atmosbhère la chambre à diaphragme du dispositif de commande 40, en permettant ainsi à La charge du ressort de ce dispositif de commande d'amener le dispositif précité dans sa posi- tion de fermeture. La turbine auxiliaire se trouve ainsi arrêtée.
Le commutateur X permet d'arrêter l'installation complète. Le commutateur Y permet d'arrêter la turbine auxiliaire elle-même.
Une soupape L actionnée par un électro-aimant est placée dans la conduite d'alimentation en air aboutissant à la soupape pilote de tube de Bourdon 19 fonctionnant sous 1=action de la pression. Si L'on se reporte au schéma des connexions de la figure 5, on voit que Lest normalement exoitê en maintenant sa soupape ouverte, Lorsqu'un des commutateurs de sécurité s'ouvre et ouvre le circuit électrique vers L, la soupape se ferme en fermant ainsi L'arrivée d'air au pilote et laissant échapper L'air sous pression du tuyau d'air comprimé 70, La soupape 18 soumise à L'action d'un ressort se trouvant dans le tuyau de dérivation qui contourne la pompera.
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eau se ferme, ainsi que le registre 15 placé à L'orifice d'entrée du ventilateur,
Ce fonctionnement est particulièrement avantageux dans le cas ou L'un quelconque des commutateurs HF fonc- lionne sous L'action d'une température excessive, car ce mouvement ferme la soupape à combustible J et il est souhaitable que le registre à air 15 se ferme en même temps.
Le groupe auxiliaire continue à marcher, action- nant ainsi le ventilateur et le seul moyen permettant de réduire le débit de l'air arrivant dans le foyer est de fermer Le registre 15, En même temps, il est souhai-. table de fermer la soupape de dérivation 18 pour avoir la certitude que la totalité de l'eau pompée par la, pompe à eau arrive dans le générateur de vapeur pour empêcher les tubes de se brûler et la pompe 289 de s'emballer. Il doit être bien entendu. que lorsqu'il est question de fermer le registre 15, cela veut dire qu'il s'agit de le fermer jusqu'à un minimum déterminé qui peut être par exempté de 20 % de lf ouverture en grand.
IL est souhaita- ble que le registre prenne une position d j ouverture mini- mum, lorsqu'il se produit uhe panne de flamme, car Le dispositif de contrôle du nouveau cycle d'allumage tend à rallumer aussitôt le brûleur et il peut arriver que le ventilateur marche encore à grande allure,
La soupape L actionnée par un électro-aimant peut aussi bien être montre dans la conduite d'air oomprimé 70 auquel cas, lorsque l'électro-aimant cesse d'être excité, la soupape isole du pilote 69 et met en communication avec L'atmosphère le dispositif de commande à diaphragme 18 et le dispositif de oommande 38.
L' sur les figures et 3 désigne une soupape ao- tionnée par un électro-aimant, montée dans la conduite amenant l'air au pilote 72 du dispositif de contrôle de la proportion de combustible et d'air. La fonction
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de cette soupape est semblable à celle de La soupape L et peut remplacer dans Le circuit électrique La soupape L sur Le diagramme des connexions de La figure 5, Elle peut être montée en parallèle avec La soupape L dans le circuit des connexions, si l'on utilise les deux soupapes L et L'.
Elle a pour effet de fermer La soupape 13 d'alimentation en combustible,
Si l'on se reporte à la figure 3, on voit que le contrôle secondaire de l'alimentation en combustible se fait par la soupape régulatrice 13 en partant de la proportion de combustible et d'air. si le débit d'air varie, l'alimentation en combustible -varie proportion- nellement. On a prévu une soupape M, actionnée par un électro-aimant montée dans une dérivation qui contourne la pompe à combustible 290, la soupape régulatrice 13 et le compteur de débit 14. Cet électro-aimant est monté ëlectriquement en parallèle avec l'électro-aimant de la soupape J, de sorte que Lorsque J fonctionne et ferme la dérivation.
La soupape M s'ouvre automatiquement, lais- sant ainsi passer l'huile par la dérivation pendant la portion du cycle d'allumage où La soupape prdncipale J actionnée par électro-aimant est fermée, En cas de panne de flamme, la soupape J se ferme, ce qui coupe l'alimen... tation du brûleur en combustible, Si l'on n'avait pas prévu la dérivation et la soupape M. le compteur 14 ten- drait à tomber à zéro et pour maintenir la proportion de combustible et d'air, il ouvrirait en grand la soupape régulatrice 13. Le nouveau cycle ouvrant la soupape J, la soupape 13 se trouverait ouverte en grand et ferait passer aussitôt un grand volume d'huile par J vers le brûleur, volume beaucoup plus grand que celui qu'on désire.
Grâce à la présence de la dérivation et de la soupape M, lorsque le feu s'éteint et que J est fermé, la soupape M s'ouvre et le débit dans le compter 14
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reste à peu. près Le même que précédemment par rapport au débit d'air, mais L'huile revient maintenant en arrière par La dérivation et La soupape M, L"ouverture de La soupape 13 ne devient pas excessive ni sensiblement plus grande qu'antérieurement et par suite Le débit qui arrive en J lorsque J s'ouvre de nouveau n'est pas excessif.
Si L'on se reporte particulièrement à La figure 3. il est parfois avantage= que Le niveau dans Le sépara- leur 232 reste variable (dans Le même sens ou en sens inverse) avec La production. On peut arriver à ce résul- tat par un réglage relatif de La marge et de la sensibili- té du contrôle opéré par Le compteur 78 du débit du cou- rant de sortie de La vapeur (qui représente La production) et par L'enregistreur de niveau 9. ce réglage permet de réaliser un contrôle tendant à maintenir Le niveau dans le séparateur à une hauteur déterminée, soit à une hall- teur augmentant avec La production, soit à une hauteur diminuant avec La production suivant La solution que l'on désire.
Les figures 12 et 13 représentent Le montage d'un commutateur HF fonctionnant sous L'action de La tempé- rature. Dans la forme de construction auquel on donne La préférence, on monte une tige de quartz 118 et Le tube de métal 119 qui La renferme dans un des tubes par exem- pLe le tube 206 ou au voisinage du dit tube aussitôt avant son entrée dans Le séparateur. Le tube d'enveloppe 119 est fixé sur un élément isolant 120, tandis que la tige de quartz ILS peut glisser dans ce tube. Un second élément isolant 121 est fixé de façon à pouvoir pivoter sur la tige de quartz et est éloigné de L'élément 120 par ltao- tion d'un ressort.
Lorsque la température reste inférieure à une valeur déterminée, les pièces se trouvent dans Les positions relatives représentées sur La figure 13.
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Le contact étant établi entre Les fils 122 et 123 et ouvert entre Les fils 124 et 125. Lorsque La température s'élève Le tube métallique 119 s'allonge vers La gauche à partir de l'élément 120, entraînant avec lui la tige de quarta 118 qui ne subit à peu près aucun allongement avec La température, Ce mouvement de La tige de quartz vers la gauche fait mouvoir LtéLément 121 autour des contacts 122, 123 formant pivot et à L'encontre de la pression du ressort 126. jusqu'à ce que le mouvement ayant atteint une certaine amplitude Les contacts 124, 125 se ferment et allument Le signal Lumineux 0.
Si La température continue à monter, Lorsqu'une température déterminée est atteinte, Le tube LL9 continuant à se dilater fait pivoter l'élément 121 autour des contacts 124, 125, ouvre les contacts 122, 123 et interrompt la marche de l'installation.
Les figures 14 et 15 représentent La forme de construction donnée de préférence à 11 appareil U appelé détecteur de panne de flamme. Une cellule photoélectrique L29, est montée de faon à être éclai- rée par La flamme venant du brûleur 4 et engendre un courant dans Les fils 127, 128, servant à exciter le reLais & Lorsque la flamme est allumée dans Le foyer.
.mire La cellule photoélectrique 129, et la flamme se trouve un bac plein d'eau ou écran 130 comportant
131 un dispositif/à circulation thermique..