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" Perfectionnements à l'utilisation de la vapeur d'échappement pour le tirage nécessaire pour la combustion de combustible ".
L'invention concerne des perfectionnements à l'utilisation de la vapeur d'échappement pour la création du tirage nécessaire pour la combustion du combustible dans des générateurs de vapeur fonctionnant en collaboration avec des machines à fluide élastique.
Dans les systèmes qui utilisent la vapeur d'échappement des machines à fluide élastique pour créer le tirage nécessaire, il se orée dans la botte à fumée une dépression qui réagit, par l'intermédiaire des tubes de flamme, sur la grille où se fait la combustion, ce qui aspire de l'air d'en dessous de la
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grille à travers le combustible et fournit à ce dernier l'air nécessaire pour la combustion.
Généralement, l'organe employé pour créer la dépression dans la boîte à fumée est une tubulure de soufflage qui injecte un jet de vapeur d'échappement dans un conduit approprié ; la vapeur ainsi injectée orée, par suite de sa vitesse et de son inertie, un courant d'air, de gaz de combustion et de fumée dans l'atmosphère par la cheminée.
Généralement, on ne rencontre pas de grandes difficultés pour établir les dimensions des passages du conduit de la tubu- lure de soufflage et les autres détails, lorsque les prélève- ments à la chaudière sont stables ou si les prélèvements ne varient pas beaucoup.
Mais, par contre, on se heurte à des inconvénients et à des difficultés considérables lorsque la machine accouplée avec la chaudière est destinée à fonctionner avec de grandes varia- tions de rendement. Dans ce cas, la dépression créée dans la boite à fumée est fonction de l'énergie de la vapeur d'échappe- ment injectée par la tubulure de soufflage qui, à son tour, est fonotion du travail effectué par la maohine motrice.
Si, par exemple, la machine est appelée à fournir seulement une petite partie de sa puissance maximum, l'énergie de la vapeur d'échappement injectée par la tubulure de soufflage est petite aussi et, par conséquent, le tirage induit et l'influence exer- cée par le tirage sur le combustible de la grille sont égale- ment très faibles. facile
Une légère couche de charbon avec feu très faible suffit pour produire la vapeur nécessaire pour effectuer un petit travail et le tirage nécessairement modéré qui passe, d'en des- sous, à travers le combustible, ne dérange pas ce dernier.
Telles sont les conditions existantes quand, par exemple, une machine à vapeur alternative fonotionne avec de faibles admis-
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sions.
Mais si la machine est appelée à fonctionner à la puissanoe maximum et si l'on utilise l'admission maximum, les pulsations de la vapeur d'échappement injectée par la tubulure de soufflage ont une influence considérable sur la dépression créée et également sur le combustible se trouvant sur la grille qui est ainsi exposé à de forts coups d'air dont l'effet est généralement si grand ( par exemple dans les chaudières chauffées au oharbon ), même quand la couche de combustible est très épaisse, que le charbon est décollé de la grille et que du fait de l'imperfection de la oombustion, une grande quantité d'étincelles sont entraînées par les tubes à flamme dans la boite à fumée pour être expulsées de là par la oheminée.
Ce fait constitue un grave danger, par exemple pour les locomotives, dont les étincelles, ainsi que l'on sait, mettent souvent le feu à ce .qui se trouve dans le voisinage de la voie.
Il va de soi toutefois que l'on ne doit pas seulement oonsidérer le cas d'une installation motrice à charbon, mais également celui d'une installation actionnée par un autre combustible.
Jusqu'à présent, on a fait varier la proportion de la vapeur d'échappement qui passe par la tubulure de soufflage en disposant une conduite de dérivation qui débouche à l'extérieur et qui est oontrôlée par une vanne ou soupape dont l'ouverture se produit automatiquement en fonction de la pression qui règne dans la conduite d'échappement; on a proposé également de couper ou d'interrompre la vapeur d'échappement de la tubulure de soufflage et de la dériver par un by-pass dans l'atmosphère, de façon automatique, en ouvrant la porte du foyer.
Un objet de l'invention est de réaliser des organes destinés à faire disparaître l'action indésirable des fortes pul-
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sations de la vapeur d'échappement sur le combustible qui brûle pendant que la machine est au régime poussé. Un autre objet est de réaliser des organes à même de régler automatiquement l'énergie de la vapeur d'échappement injectée par la tubulure de soufflage en fonction des variations du régime de la machine.
L'invention réside dans des moyens permettant d'utiliser la vapeur d'échappement pour créer le tirage nécessaire pour assurer la combustion du combustible dans les installations génératrices de force motrice à vapeur ou autres, oomportant un passage de dérivation pour la vapeur d'échappement formant embranchement du tuyau principal d'échappement de vapeur et à même de faire passer une certaine quantité de vapeur d'échappement direotement à l'extérieur ( ou dans un réservoir, un tank ou analogue en vue de chauffage, condensation ou autre utilisation ), ce qui a pour résultat de diminuer la quantité de vapeur qui passe par la tubulure de soufflage et ainsi diminue l'effet de l'énergie de la vapeur d'échappement qui orée la dépression lorsque la machine motrice travaille à régime poussé,
en fonction de la position du mécanisme de distribution de la vapeur ou d'un autre régulateur de la vapeur fournie au cylindre ou aux cylindres de la machine.
A cette fin, une s-oupape montée dans le by-pass est en relation opératoire avec un élément de la commande de soupape distributrice de vapeur qui contrôle la puissanoe de la machine motrice à vapeur.
Le mouvement de la soupape dans cette disposition est en relation directe avec le mouvement de l'organe de contrôle de la machine et ainsi la quantité de vapeur qui passe par la tubulure de soufflage, cette soupape étant fermée quand la quantité de vapeur d'échappement est faible et largement ouverte quand la quantité de vapeur d'échappement est grande.
Au cours des dernières années, on a établi des tubulures
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de soufflage et des conduits qui réagissent moins fortement sous l'effet de grandes variations de la puissance développée par la machine, mais l'expérience a démontré que si la combustion est plus satisfaisante, à débit moyen et à petit débit, avec ces types spéciaux de tubulures de soufflage et de conduits, l'effet du tirage sur le combustible, quand le régime est poussé, est de provoquer l'entraînement de grandes quantités d'étincelles par les cheminées, à l'extérieur.
Pour faire clairement comprendre l'invention et en permettre une facile réalisation, on va la décrire de préférence dans son application à des locomotives à vapeur.
On va se référer aux dessins ci-joints dont :
La figure 1 est une coupe longitudinale pratiquée dans la botte à fumée d'une locomotive pourvue, conformément à l'invention, d'une conduite de dérivation de vapeur d'échappement partant de la conduite principale d'échappement et menant directement à l'extérieur et munie également d'une soupape en relation aveo l'arbre de renversement de marche ou avec un autre élément de la distribution d'une locomotive.
La figure 2 est une coupe longitudinale pratiquée dans la botte à fumée d'une locomotive montrant une variante.
La figure 3 montre un détail de la conduite d'échappe- ment avec la soupape ou l'élément de contrôle dans la position qui correspond à un régime réduit de la machine.
La figure 4 représente le même détail mais ici la soupape se trouve dans la position correspondant à un régime poussé de la machine.
Ainsi que le montre la figure 1, une tubulure de soufflage 1 est montée.sur la conduite d'échappement principale 5 dans la botte à fumée d'une locomotive et le bec de cette tubulure de soufflage est dirigé vers un conduit 2 servant de cheminée. A l'effet de la présente invention, une conduite de
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dérivation de vapeur d'échappement est branchée sur la conduite d'échappement principale 5 et elle donne directement à l'extérieur en 6.
Une soupape 7, de type connu, est montée dans la conduite d'échappement 4 et, par l'intermédiaire d'un mécanisme 8 en relation avec le distributeur de vapeur ou un autre élément qui règle la quantité de vapeur fournie à la machine, ferme le passage de la conduite d'échappement quand l'admission ou la puissanoe de la maohine est faible et ouvre proportionnellement le passage de la conduite d'échappement quand le régime de la machine motrice est plus fort.
La figure 2 illustre la botte à fumée d'une locomotive, dans laquelle la conduite principale d'échappement est conçue de manière à former deux tubulures de soufflage 1 avec des tubes guides Intermédiaires 3 pour les becs de vapeur d'échappement qui mènent au double conduit 2, Le conduit d'échappement 4 part de la conduite d'échappement principale 5 et donne par son extrémité 6 directement à l'extérieur. Ainsi qu'on peut le constater, l'extrémité 6 est, dans ce cas, d'une pièce avec le double entonnoir, bien que ceci ne soit pas nécessairement requis.
Il est clair qu'avec de grandes admissions, il passe des quantités de vapeur plus considérables par la conduite d'échap- pement principale 5 avec oorollairement des pulsations très prononcées et une énergie beaucoup plus grande que quand l'admission est faible. Conséquemment, le tirage produit par ces vives pulsations aura l'effet très indésirable de décoller le oharbon de la grille et d'expulser une grande quantité d'étin- celles.
En appliquant les perfectionnements-conformes à l'invention, on diminue la quantité de vapeur qui doit être expulsée par la tubulure de soufflage et la cheminée lorsque la machine
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marche à des régimes élevés, parce que lorsque les admissions sont considérables, la soupape de contrôle 7 permet le passage maximum dans le conduit de dérivation d'échappement 4 et qu'une partie de la vapeur d'échappement de la conduite d'échappement 5 pénètre dans le conduit 4, passe dans celui-ci, peut s'échapper à l'extérieur et ne prend ainsi aucune part à la création de la dépression dans la botte à fumée ( voir figure 4).
Par contre, quand les admissions sont faibles, la soupape de contrôle se trouve dans la position de la figure 3 et ne permet pas à de la vapeur d'échappement de passer à l'extérieur.
Il en résulte que la totalité de la vapeur d'échappement est utilisée pour créer le tirage quand' la machine fonctionne à faible régime. Il est évidemment clair que la modification du passage libre que réalise la soupape 7, se produit progressivement ; le passage est ouvert au maximum quand les régimes sont poussés ou les admissions élevées; il diminue graduellement à mesure que l'admission diminue et lorsque la distribution est au centre, le passage par la dérivation se ferme. Si on le désire, on peut également, par exemple en donnant une forme appropriée à la paroi intérieure de la chambre qui renferme la soupape de contrôle, maintenir le passage fermé pendant toute une gamme de petites admissions.
On voit clairement par les figures 3 et 4 que la totalité de la vapeur d'échappement, disponible dans la conduite d'échappement principale, est utilisée pour la création du tirage sur toute une gamme d'admissions des deux côtés de la position centrale du méoanisme, conformément à la longueur des faces concaves 9 ( figure 4). On peut toutefois faire usage d'autres formes de soupape de contrôle.
La description qui précède montre que l'invention réalise une forme de contrôle simple et efficace de la vapeur d'échappement dans le conduit qui part de la conduite d'échappement principale, en même temps qu'une connexion opératoire effective
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qui collabore aveo le régulateur en relation avec le mécanisme de commande de la soupape distributrice de vapeur.