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BREVET D'INVENTION au nom de: Max SZOMBARTHY " Procédé peur le réglage de chauffages à la vapeur "
Le chauffage usuel à vapeur à basse pression comprend une chaudière pourvue d'un régulateur de foyer,un réseau de tuyauterie de distribution de la vapeur ,des radiateurs pour- vus de soupapes de radiateurshat le plus souvent de chicanes et un réseau de tuyauterie de retour du condensat. Ce système possède des inconvénients dans son comportement. La réparti- tion du débit de chaleur à tous les radiateurs n'est uniforme que pour la pression maximum de la vapeur et pour le débit maximum(dans le voisinage de ceux-ci) car on règle d'habitude empiriquement les soupapes de radiateur et les chicanes à cet effet.
En cas de petites pressione vapeur et de petits dé- bits de chaleur, cette répartition n'est toutefois pas unifor- me en ce sens que les radiateurs éloignés de la chaudière sont alimentés plus faiblement que les radiateurs proches de la chaudière et que même certains radiateurs fortement éloignés de la chaudière restent froids.
Cet inconvénient provient de ce que la ohute de pression dans les conduites d'amenée ne
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s'élève ou ne s'abaisse pas proportionnellement au débit de chaleur par suite des résistances d'écoulement et des pertes par refroidissement; qu'en outre l'état de la vapeur (sé- cheresse, humidité) se modifie le long des conduites en cas de débit variable ; qu'en outre le refoulement de l'air des tuyaux et des radiateurs lors du commencement du chauffage ne se produit pas uniformément pour une petite pression de va- peur. Un autre inconvénient résulte de la circonstance que la pression de vapeur est ici approximativement proportionnée au carré du débit de chaleur.
Si la pression de la chaudière pour le débit maximum est par exemple de 0,16 atm., elle est d'en- viron 0,01 atm. pour un quart du débit maximum. L'obtention d'un semblable étage inférieur de débit serait fréquemment désiré, mais elle n'est pas réalisable pratiquement var pour d'aussi petites pressions les manomètres n'indiquent pas de façon sûre et les régulateurs de foyer ne cèdent pas alors une énergie suffisante:
Dans l'exploitation usuelle du chauffa- ge , on remédie à cet inconvénient par le fonctionnement par à-coups de courte durée, qui représente toutefois un mode de fonctionnement basé sur le sentiment, qui n'est lié à aucune mesure, ou bien l'on supporte en cas de basse demande de cha- leur une surchauffe des radiateurs rapprochés de la ohaudière et une consommation augmentée inutilement de combustible pour obtenir que les radiateurs éloignés de la chaudière soient chauds.
Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà proposé différents moyens, par exemple le ohauffageaà vapeur en dépres- sion et d'autres comme en particulier l'emploi de soupapes de radiateurs chargées de ressorts, commandées par une mem- brane, à conicité variable du cône de soupape, qui doivent s'ouvrir d'autant plus par la pression de vapeur que)la chute de pression est plus élevée. Ces soupapes doivent se maintenir fermées jusqu'à une pression initiale déterminée basse et permettre seulement par un fin conduit de détournement, à la
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vapeur initiale de refouler l'air.
Le système de ces soupapes automatiques à membrane ne permet pas effectivement la réali- sation de tous ces avantages escomptés vu que le réglage de ces soupapes , se faisant seulement empiriquement faute de possi- bilité de mesure exacte, avec son grand nombre de pièces de détermination variables (dureté des ressotts, tension des res- sorts, charge initiale, forme des c8nes de soupape, course de la soupape), est difficile à surveiller en cas d'un grand nom- bre de radiateurs, en outre parce que le refoulement de l'air par de fins conduits se fait trop lentement, finalement parce que dans le cas d'obturation partielle, la chute de pression dans la conduite d'amenée devient plus petite, il est vrai, mais que par contre les soupapes restant en considération sont ouvertes plus fortement que ce qui correspond à leur réglage initiale pour le débit maximum,
en suite de quoi des surchauf- fages et des coups de vapeur sont rendus possibles même dans une plus forte mesure que dans les soupapes usuelles de radia- teurs réglées de façon fixe.
Le procédé suivant la présente invention et le dispositif correspondant pour le réglage des chauffages à vapeur à basse pression servent à produire une répartition uniforme de la chaleur entre tous les radiateurs pour tous les étages de dé- bit désirés pratiquement. En outre une amélioration du régla- ge du débit est produite par le fait que la pression de vapeur est rendue proportionnelle, de façon totalement ou approxima- tivement linéaire, au débit de chaleur. Tous les inconvénients décrits ci-dessus des chauffages usuels à la vapeur sont ainsi évités. Le procédé prévoit à chaque radiateur l'emploi de sou- papes de réduction particulières appartenant à l'invention, chargées d'un ressort et commandées par la pression de vapeur.
Chacune de ces soupases possède des butées réglables pour la délimination d'une oourse maximum, et d'une course minima.En- tre ces deux positions on provoque automatiquement une tran- sition progressive par des variations de la pression de va-
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peur en surmontant une charge de ressort. En fonotionnement, toutes les soupapes sont ouvertes toujours, quoique avec une levée variable. La corrélation linéaire à établir suivant la présente invention entre la pression de chaudière et le dé- bit du chauffage die l'installation, qui est provoquée par le réglage de la section transversale et la charge des ressorts des soupapes a pour but d'offrir lors du réglage de débit de chaleur et lors du réglage du foyer de la chaudière une mesure simple pour le débit de chaleur désiré chaque fois.
Si par exemple la pression de chaudière est de 0,16 atm. pour le dé- bit maximum, pour des installations de chauffage à la vapeur qui sont réglées suivant la présente invention, la pression de chaudière vaut pour un quart du. débit maximum un quart de la pression maximum, c'est-à-dire dans l'exemple actuel 0,04 atm. Dans cet ordre de grandeur de la pression de vapeur, l'indication du manomètre est déjà suffisamment précise et l'énergie du régulateur de foyer agit de façon suffisante.
La soupape de radiateur servant à la réalication du pro- cédé suivant la présente invention et faisant partie elle- même de l'objet de la présente invention est représentée en une forme de réalisation à titre d'exemple en coupe longitudi- nale et schématiquement sur la figure annexée. Elle est éta- blie de telle façon que toutes ses grandeurs de détermination, savoir : la position limite supérieure et inférieure de la levée, la charge du ressort et la force de soulèvement de la vapeur, peuvent être mesurées facilement de l'extérieur après enlèvement d'un chapeau protecteur, sans devoir rien changer au réglage existant;et sans devoir ouvrir la soupape. Le loge- ment de soupape 1 contient le siège de soupape 2 et l'entrée de vapeur 3.
Le plateau de soupape 4 est pourvu d'une aouron- ne 4a qui fait dévier le courant de vapeur vers le bas, ce qui augmente dynamiquement la force de levée de la vapeur agis- sant sur le plateau .
La couronne 4a est raccordée par un arrondissement au
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plateau 4. Le siège de soupape 2 reçoit en outre intérieure- ment et extérieurement des arêtes arrondies 2a pour donner à l'écoulement de vapeur passant par la soupape une allure exempte de tourbillonnement, dans le but d'empêcher une forma- tion de bruit.
Le plateau de soupape 4 est gudé de façon à coulisser rectilignement dans la douille 7 par la tige 5 qui se termine vers le haut par une partie filetée plus mince 5a. Dans le couvercle 6 de la soupape on a fixé la douille de guidage 7, de façon mobile au moyen d'un filetage. Cette tige est élar- gie à l'extrémité inférieure en un pot 8 qui lorsqu'on visse la douille 7 vers le bas, presse le plateau de soupape 4 sur le siège 2. Les surfaces de siège de 8 et de 2 venant en con- tact avec le plateau 4 ont le même diamètre, de sorte que la soupape peut être fermée sous une pression considérable sans que le plateau de soupape 4, rendu mince en vue d'une écono- mie de poids, soit déformé.
L'extrémité supérieure 7a de la douille 7 est carrée extérieurement de sorte qu'on peut faire tourner la douille en y plaçant par exemple un volant à main.
Le mouvement de montée et de descente de la douille 7 est li- mité vers le bas par la fermeture de la soupape et peut être limité à volonté vers le haut par la vis sans tête 9, par la position de laquelle on règle et on fixe la levée maxima de la soupape . D'après la profondeur de vissage de 9, on peut reconnaître et mesurer cette levée, Sur la tige de soupape 5 agit dans le sens opposé de la pression de vapeur le ressort de pression 10 qui est maintenu de façon réglable par l'écrou 11 qui est foré et monté dans 7a. En cas d'absence de la pression de vapeur, la tension du ressort 10 peut être mesu- rée par suspension d'une balance à ressort fournissentune in- dication à la traction, ou d'un organe analogue, à la couronne de l'éorou 12.
Ce dernier est monté sur l'extrémité filetée 5a de la tige de soupape et limite par sa butée avec 11 l'abaissement, sous l'action du ressort, de la tige de soupa-
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pe. Dans cette position, qui est également représentée au des- sin, la soupape a sa section minima qui est enervioe en cas de basse pression de la vapeur. Pour une pression de vapeur plus élevée, le ressort 10 est comprimé et le plateau de sou- pape 4 est soulevé progressivement jusqu'à sa butée aveo le pot 8, la soupape dégageant alors sa section transversale maxi- ma.
Suivant la présente invention, la soupape est établie,pour des raisons de simplicité et pour éviter les frottements,sans boîtes à bourrage pour les pièces mobiles. Pendant la durée du fonctionnement normal, la soupape est rendue étanche par rapport à l'extérieur par un chapeau protecteur 13. Si après avoir enlevé le chapeau protecteur 13 et enlevé le ressort 10, on soumet la soupape à la pression de vapeur,la force de levée agissant vers le haut de la vapeur,peut être mesurée, au moyen d'une balance à ressort par exemple,montée sur l'extré- mité de la tige 5a et indiquant la pression,et l'on peut déterminer ainsi la pression de vapeur. En 14 se produit la sortie de la vapeur de la soupape vers le radiateur.
Au moyen de la douille filetée 7,on peut fermer la soupa- pe de sorte qu'elle peut être employée comme organe d'obtura- tion. Lors du redévissage , la position originelle de la sou- pape est toujours atteinte de nouveau sans changement par le fait que le pot 8 vient buter contre la vis sans tête 9.
Dans une installation de chauffage à vapeur à basse pression dont les radiateurs sont pourvus tous de la soupape décrite ci-dessus, s'il n'y a pas d'autres hypothèses indi quées, c'est-à-dire dans le cas général, le réglage pour la répartition uniforme pour tous les étages nécessaires de dé- bit ou de pression et pour la corrélation linéaire entre le débit et la pression, se fait suivant la présente inven- tion d'après le procédé suivant, faisant l'objet du brevet : Toutes les soupapes sont d'abord montées avec suppression des ressorts 10.
L'installation est alors mise sous la pres-
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sion de vapeur envisagée pour le débit maximum ou une pression voisine de celle-ci et moyennant un abaissement ou un soulève- ment par vissage de la douille 7, toutes les soupapes sont mi- ses en position pour la répartition uniforme,c'est-à-dire pour la pleine utilisation de tous les radiateurs,de la manière a- nalogue à celle employée jusqu'à présent dans lesinstallations de chauffage à la vapeur usuelles. Dans cette position, les vis sans tête 9 sont serrées jusqu'à leur butée avec 8 de sorte que la oourse de soupape vers le haut est délimitée de façon fixe.
En outre on mesure pour chaque soupape la for- ce de levée de la vapeur dejsorte qu'on connaît pour chaque en- trée de soupape la pression de vapeur régnant. On arrive ainsi à oonnattre l'allure de la section transversale et de la pres- sion de toute l'installation pour la pression de valeur assi- gnée au débit maximum.
Pour le débit minimum de l'installation , on choisit par exemple 1/4 du débit maximum et la pression de chaudière vau- dra alors 1/4 de la pression la plus élevée de la chaudière.
En outre la pression de vapeur locale en cas de débit minimum pour chaque soupape, vaudra également 1/4 de la pression maxi- mum considérée-. Ceci est provoqué suivant la présente inven- tion par le fait qu'on emploie des tableaux ou des diagrammes qui ont été obtenus avec la soupape décrite au poste d'essaya- ge par des mesures, et qui donnent la oorrélation entre la pression de vapeur, le débit de chaleur, la force deevée ou la tensiion du ressort et la oourse de soupape dans les limi- tes employées. On peut en déduire pour toutes les soupapes sans ambiguité et réaliser par conséquent le réglagee la course inférieure de la soupape, qui se fait par l'écrou 12, et le réglage du ressort de pression 10, qui se fait par l'écrou 11.
Le brevet porte encore sur un second mode d'opération pour le réglage d'une installation de chauffage à la vapeur qui est établie suivant la présente invention; ce mode d'opé-
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ration peut être employé dans les cas spéciaux où la chute de pression dans tous les branchements du réseau de réparti- tion a été déterminée au préalable par calcul, comme 'est possible dans les installations nouvelles sur la base du plan de projet et du plan de tuyauterie, ou bien dans lesquels la chute de pression est mesurée immédiatement comme c'est possible dans les installations existantes qui étaient pour- vues antérieurement de soupapes usuelles.
Sci l'on connaît la pression de vapeur à chaque endroit de raccordement d'un radiateur et la quantité de vapeur nécessaire pour chaque radiateur suivant sa grandeur et son type est donnée également.
On est par conséquent en état de régler de prime abord toutes les soupapes de radiateur, simplement sur la base des tableaux et des diagrammes mentionnés qui donnent la corrélation entre la pression de vapeur, le débit de chaleur, la force de levée et la levée de la soupape, le réglage se faisant dans toutes les pièces de détermination, c'est-à-dire la délimitation su- périeure et inférieure de la levée et la charge de ressort.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour le réglage de chauffage à la vapeur actionnés en divers étages de débit,comportant un certain nom- bre de radiateurs raccordés à des branchements de conduite et des organes (soupapes) affectés à ces radiateurs pour l'étran- glement de l'entrée de vapeur dans les radiateurs . Pour deux étages de débit, de préférence pour le débit maximums! pour le débit minimum de l'installation, on règle pour chaque ra- diateur des sections d'entrée déterminées qui assurent dans les deux étages de débit la répartition de chaleur désirée (uniforme) dans toute l'installation,tandis que le réglage des sections d'entrée pour les étages de débit intermédiaires se fait automatiquement par la pression de vapeur, variable avec l'étage de débit en chaque point de chauffage.