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" Soupape de sûreté chargée d'un ressort, à chambre à grande course.
Les soupapes de sûreté à grande course ou levée chargées d'un ressort comportent le danger que la soupape ne se ferme à nouveau, après chaque échappement ou évacuation, qu'avec un grand retard, ce qui a pour conséquence une forte baisse de la pression de la chaudière sous la pression normale. Ce danger existe spéoialement dans le cas des soupapes qui sont pourvues de grandes surfaces à grande course. Pour éviter cet inconvénient on a récemment proposé des dispositifs qui permettent une évacuation uniforme de toutes parts de la pression hors de la chambre à grande course, lorsqu'il est nécessaire de terminer prématurément l'action de grande course. Ces dispositifs permettent un meilleur travail, également lorsqu'on emploie de grandes 'surfaces à grande course.
Or, la présente invention concerne de nouveaux perfection- nements aux soupapes de sûreté du genre décrit ; l'inven- tion, la chambre à grande course est subdivisée en une antichambre et une chambre principale. On peut dans ce cas réaliser le système de telle façon que la grandeur de l'antichambre puisse être variée, de préférence indépendamment d'une variabilité, éventuellement prévue aussi, des dimensions de la chambre prin- @
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cipale.
Cette subdivision de la chambre à grande course en une antichambre devant être d'abord traversée par la vapeur de la chaudière et en une chambre principale s'y raccordant, a divers avantages. S'il s'agit de soupapes de sûreté du type mentionné plus haut, avec dispositifs permettant l'évacuation arbitraire de la pression de la chambre à grande course, on réalise le système de façon que ces dispositifs de détente de la pression se trouvent dans la chambre principale à grande course.
En cas de raté éventuel des dispositifs de détente de la pression, de telle sorte que les dispositifs ne reviennent plus à nouveau dans la position de fermeture, l'effet de l'antichambre assure néanmoins une grande course minimum, à laquelle, en donnant des dimensions adéquates à l'antichambre, on peut donner une amplitude telle qu'elle corresponde, en tous cas, aux exigences légales. Dans les soupapes de sûreté sans dispositifs de détente de pression pour la chambre à grande course, la subdivision de la chambre à grande course en antichambre et en chambre principale suivant la présente invention s'est également avérée favorable, étant donné que, de la sorte, le retard dans la fermeture de la soupape à grande oourse est considérablement réduit.
Des essais poussés, qui ont été réalisés avec la soupape de sûreté suivant l'invention, ont montré que le début de fermeture de la surface de grande course de l'antichambre est déterminant pour le début de la fermeture de la grande course (sans actionnement d'un détendeur de pression).
Dès que la soupape, en raison des conditions d'écoulement dans cette antichambre à grande course, commence à se fermer, l'effet de grande course de la chambre principale à grande course est également mis hors d'action. La retardation dans la fermeture n'est donc, malgré la grande surface principale à grande course, pas plus grande qu'en cas de petite surface à grande course ou de petites chambres à grande course. Cette influence favorable repose vraisemblablement sur une action dynamique qui est déclenchée par la modification de l'écoulement de vapeur de l'antichambre dans la chambre principale.
Les effets décrits de la soupape de ce nouveau genre sont, dans la pratique, d'une importance décisive pour la possibilité d'emploi des soupap6s de sûreté en question.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, on veille de plus à ce que la grande course complète ne soit pas obtenue continûment, mais bien par étapes, et ce, en règle générale, de façon telle que soit d'abord provoquée une partie de la grande course, qui est ensuite maintenue inchangée pendant un certain temps relativement court, même lorsque, éventuellement,
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la pression de la chaudière continue de monter. Ce n'est qu'après un certain.laps de temps à mesurer chaque fois convenablement - ou lorsqu'on dépasse une pression très élevée prédéterminée de la chaudière -* que la soupape de sûreté passe de la course partielle à la grande course entière.
Ceci permet au chauffeur, dans de nombreux cas, de veiller au cours de la période de course partielle, par alimentation complémentaire en eau de la ohaudière, à ce que la pleine course n'entre point en action, et, ainsi, d'éviter une forte évacuation, antiéoonomique, de grandes quantités de vapeur. On reste cependant, d'autre part, assuré de disposer, en cas de danger, d'une course suffisante, par laquelle sont évacuées de façon sûre les quantités maximum de vapeur. Eventuellement, on peut aussi prévoir une subdivision en plus de deux étapes ou phases de grande course.
Dans ce cas, le dispositif peut être réalisé de telle façon que la première étape de grande course, ou étape de grande course partielle ne soit établie que sous l'action de la surface à grande course de l'antichambre, ou bien, en vue d'obtenir cette étape de grande course partielle, un certain levage de la surface à grande course de la chambre principale peut déjà avoir lieu. L'antichambre peut aussi être conformée de telle façon qu'elle ne prenne en position de fermeture que la forme d'une fente relativement étroite, et qu'ainsi la surface à grande course de l'antichambre, et sa surface opposée soient essentiellement parallèles l'une à l'autre. Dans cette forme de réalisation également, il faut veiller à ce que les dispositifs de détente de la pression ne soient prévus que dans la chambre principale à grande course.
Dans une autre forme de réalisation préférée, l'antichambre a une configuration telle que la sortie de vapeur de l'antichambre se produise obliquement vers le haut et de préférence dans la direction de la surface à grande course de la chambre principale.
L'invention est décrite ci-après, à l'aide des dessins ciannexés, qui représentent deux exemples de réalisation. Dans ces deux exemples de réalisation il est prévu, dans la chambre prin- cipale à grande course, des dispositifs de décharge de pression manoeuvrables à volonté. Cependant, l'invention, comme déjà men- tionné, est également applicable avantageusement aux soupapes qui ne possèdent pas un tel dispositif, manoeuvrable à volonté, de décharge de la pression. D'ailleurs, les dispositifs à prévoir éventuellement pour le réglage sur des dimensions diverses de l'antichambre ne sont pas spécialement représentés sur les dessins.
Le réglage peut se réaliser tant par modification de la surface à grande course de l'antichambre que par la modifica- tion des surfaces opposées conjuguées avec elles, par exemple à
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l'aide d'un filet de vis à prévoir sur la pièce intéressée.
Dans la forme de réalisation suivant la fig.l, il est disposé de façon connue, dans la boite 1 de la soupape un ressort 2, qui presse,par l'intermédiaire d'un plateau ou godet de ressort 3,sur le cône d'arrêt 4 de la soupape de sûreté et fait équilibre à la pression normale de la vapeur. Le cône 4 est guidé dans une forure 5 servant de siège, et obture en s'appliquant sur la surface d'étanchéité du siège 6.
Le plateau de ressort 3 contient la surface principale 7 à grande course, sur laquelle la vapeur s'échappant exerce son action de grande course. La chambre principale 8 à grande course y afférente est délimitée par le collet 9 d'un tiroir rotatif 10, dont les lumières ou ouvertures de sortie 11 sont fermées lorsque la soupape de sûreté fonctionne normalement. Ce n'est que lorsque l'action de grande course doit être mise hors de fonctionnement que le tiroir rotatif est déplacé de telle façon que ses ouvertures de sortie 11 se superposent à la section de sortie 12 de la chambre principale à grande course 8, de sorte qu'alors la pression peut s'échapper de la chambre principale 8.
Suivant l'invention, il est placé devant la chambre principale à grande course 8, une antichambre 13 qui est pourvue d'une plus petite surface à grande course 14, qui coopère avec une surface opposée (contre-surface) 15 de préférence mobile. Ainsi qu'il ressort de la figure l,lorsqu'on actionne le tiroir rotatif, qui permet de détendre à volonté la pression dans la chambre principale 8, les surfaces 14 et 15 de l'antichambre 13 ne sont pas influencées mécaniquement. Si donc le tiroir rotatif est entravé dans son mouvement par suite de n'importe quelles circonstances, surtoit lorsque, après avoir été actionné, il ne revient pas à nouveau en arrière, l'antichambre 13 demeure néanmoins en fonction.
On donne de préférence à l'antichambre des dimensions telles que l'action de grande course obtenue corresponde à l'évacuation minimum prescrite par la loi.
La forme de réalisation suivant la figure 3 permet un fonctionnement par étapes de la soupape à grande course. Le processus de l'ouverture et de la fermeture de la soupape en question est représenté sur le diagramme de la fig.3. Ce diagramme montre que, dans la section I se produit la préévaouation proprement dite, connue en elle-même. Cette préévacuation est suivie dans la section II, selon l'invention, d'une évacuation par la soupape avec demi-course, et dans la section III, avec pleine course.
La soupape se ferme alors tout en conservant cette grande course, qui, lorsque ,la pression de la chaudière est atteinte, diminue d'abord
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lentement par suite de l'action dynamique du flux agissant sur la surface à grande course de l'antichambre, puis peu'après que la pression de,la chaudière est dépassée vers le bas, la soupape se ferme brusquement. Est déterminant pour l'obtention de cet effet, l'accord mutuel de la section d'évacuation ou soufflage de l'antichambre,à grande course et de la chambre principale à grande course.
La section de sortie de la chambre principale à grande course doit avoir une grandeur telle que, au début de la grande course qui est produite par l'antichambre à grande course, la pression additionnelle suffisante ne soit pas encore engendrée dans la chambre principale à grande course, mais que ce ne soit que lorsque la pression de la chaudière continue à augmenter que la pression dans la chambre principale augmente dans une mesure telle que se réalise une continuation de l'ouverture de la soupape de sûreté à pleine course.
Par l'incorporation d'un ressort additionnel ou d'un poids additionnel, qui ne vient en contact avec le plateau de ressort inférieur ou avec le cône de soupape que lorsque la grande course partielle est atteinte, la sûreté du fonctionnement est considérablement accrue, étant donné qu'alors il est nécessaire de vaincre une force additionnelle avant que la pleine course puisse entrer en jeu. Mais il n'est seùlement possible de vaincre cette force additionnelle qu'après une certaine hausse de la pression de la chaudière et l'augmentation, conditionnée par cette hausse, de la pression dans la chambre principale à grande course.
La fig.2 représente, ainsi que cela a déjà été mentionné, une soupape de sûreté fonctionnant de la sorte.
La soupape de sûreté 1, qui est pourvue d'un ressort de fermeture principal 2, d'un cône de soupape 4 et de l'élément 6 constituant le siège de soupape, possède une antichambre à grande oourse 13 formée par le cône de soupape 4 et le collet 16.
Cette antichambre 15 communique vers la chaudière avec la chambre principale 8 à grande course, qui de son côté est limitée par un collet 9. Le collet 9 peut être en relation avec un tiroir 'rotatif 10 manoeuvrable de l'extérieur, qui porte des ouvertures de sortie 11, qui peuvent, par rotation du tiroir rotatif, être amenées en concordance avec des ouvertures de sortie 12 de la soupape de sûreté, de sorte qu'il est possible de détendre à volonté la pression de la chambre principale à grande course (détendeur de la pression de la chambre).
La vapeur arrivant de l'antichambre à grande course dans la chambre principale 8 à grande course s'échappe de cette chambre principale à grande course par la fente annulaire'17, dont la section transversale a par rapport à la section de sortie de
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l'antichambre à grande course des proportions telles que ce n'est que lorsque la pression de la chaudière a continué à monter (donc après qu'a été atteinte la première grande course partielle) que la pression dans la chambre principale à grande course 8 monte dans une mesure telle que la pression croissante du ressort 2 est vaincue.
Dans cet exemple de réalisation il est encore prévu un ressort additionnel 18, qui est maintenu sous tension préalable par un écrou de tension 19, de telle façon que le plateau inférieur de ressort 20 est à une distance s du plateau inférieur 3 du ressort principal 2. Ce n'est qu'après qu'a été atteinte la grande course partielle qu'il se produit en conséquence un contact entre le plateau de ressort 20 et le plateau de ressort principal 3, et ce n'est qu'à partir de ce moment que la force du ressort additionnel 18 doit être surmontée.
L'antichambre 13 est conformée de telle façon que la vapeur sorte obliquement vers le haut; pour obtenir un écoulement encore plus marqué dans cette direction, les surfaces délimitant l'antichambre peuvent encore également être chanfreinées en conséquence.
REVENDICATIONS.
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1. Soupape de sûreté, chargée d'un ressort, à chambre à grande course, caractérisée par une subdivision de la chambre à grande course en une antiohambre (13) à grande course à traverser d'abord par la vapeur en écoulement, et en une chambre principale (8) à grande course se raccordant à cette antichambre.
2. Soupape de sûreté chargée d'un ressort suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la direction de sortie de la vapeur hors de l'antichambre est dirigée obliquement vers le haut, et de préférence vers la surface à grande course prinoipale.
3. Soupape de sûreté suivant les revendications 1 ou suivante, avec dispositif de décharge de la pression, manoeuvrable à volonté, pour la chambre à grande course, caractérisée en ce que les dispositifs de décharge de la pression sont prévus seulement dans la chambre principale (8) à grande course.
4. Soupape de sûreté suivant les revendications 1 ou suivantes, caractérisée en ce que la grandeur de l'antichambre (13) peut être variée.
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"Spring loaded safety valve with long stroke chamber.
Spring loaded or long stroke safety valves carry the danger that the valve will only close again, after each exhaust or discharge, with a long delay, resulting in a large drop in pressure. of the boiler under normal pressure. This danger exists especially in the case of valves which are provided with large surfaces with long stroke. To avoid this drawback, devices have recently been proposed which allow a uniform discharge from all sides of the pressure out of the long-stroke chamber, when it is necessary to terminate the long-stroke action prematurely. These devices allow better work, also when using large surfaces with a long stroke.
Now, the present invention relates to new improvements to safety valves of the type described; According to the invention, the long stroke chamber is subdivided into an anteroom and a main chamber. In this case, the system can be implemented in such a way that the size of the anteroom can be varied, preferably independently of a variability, possibly also foreseen, of the dimensions of the main chamber.
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cipale.
This subdivision of the long-stroke chamber into an antechamber which must first be crossed by the steam from the boiler and into a main chamber connected thereto has various advantages. In the case of safety valves of the type mentioned above, with devices allowing the arbitrary release of the pressure from the chamber with a large stroke, the system is made so that these pressure relief devices are located in the master bedroom with long stroke.
In the event of a possible failure of the pressure relief devices, so that the devices do not return to the closed position again, the antechamber effect nevertheless ensures a large minimum stroke, to which, by giving adequate dimensions to the anteroom, one can give an amplitude such that it corresponds, in any case, to the legal requirements. In safety valves without pressure relief devices for the long-stroke chamber, the subdivision of the long-stroke chamber into an antechamber and main chamber according to the present invention has also been found to be favorable, since, in this way , the delay in closing the high-stroke valve is considerably reduced.
Extensive tests, which have been carried out with the safety valve according to the invention, have shown that the start of closing of the long stroke surface of the anteroom is decisive for the start of closing of the long stroke (without actuation a pressure regulator).
As soon as the valve, due to the flow conditions in this long stroke antechamber, begins to close, the long stroke effect of the long stroke main chamber is also disabled. The delay in closing is therefore, despite the large main surface with a long stroke, no greater than in the case of a small surface with a large stroke or small chambers with a large stroke. This favorable influence is presumably based on a dynamic action which is initiated by the modification of the vapor flow from the anteroom into the main chamber.
The described effects of the valve of this new type are, in practice, of decisive importance for the feasibility of the use of the safety valves in question.
In a preferred embodiment of the invention, care is also taken to ensure that the long complete stroke is not obtained continuously, but rather in stages, and this, as a general rule, in such a way that first a part of the long stroke, which is then kept unchanged for a relatively short period of time, even when possibly
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the boiler pressure continues to rise. It is only after a certain period of time which has to be measured appropriately each time - or when a predetermined very high boiler pressure is exceeded - * that the safety valve changes from the partial stroke to the full large stroke.
This allows the driver, in many cases, to ensure during the partial stroke period, by supplementing the water supply to the boiler, that the full stroke does not come into action, and, thus, to avoid strong, anti-economic evacuation of large quantities of steam. However, on the other hand, we remain assured of having, in the event of danger, a sufficient stroke, by which the maximum quantities of steam are safely discharged. Optionally, it is also possible to provide a subdivision into more than two stages or long race phases.
In this case, the device can be realized in such a way that the first long stroke step, or partial long stroke step is only established under the action of the long stroke surface of the anteroom, or else, in sight. to achieve this partial long stroke step, some lifting of the main chamber long stroke surface may already take place. The antechamber can also be shaped such that in the closed position it only takes the form of a relatively narrow slot, and thus the long-stroke surface of the antechamber, and its opposite surface, are essentially parallel. to each other. In this embodiment, too, care must be taken that the pressure relief devices are only provided in the main long-stroke chamber.
In another preferred embodiment, the antechamber has a configuration such that the vapor exit from the antechamber occurs obliquely upward and preferably in the direction of the long stroke surface of the main chamber.
The invention is described below, with the aid of the accompanying drawings, which represent two exemplary embodiments. In these two exemplary embodiments, in the long stroke main chamber, pressure relief devices which can be operated at will are provided. However, the invention, as already mentioned, is also advantageously applicable to valves which do not have such a device, which can be operated at will, for relieving the pressure. Moreover, the devices possibly to be provided for the adjustment to various dimensions of the anteroom are not particularly shown in the drawings.
The adjustment can be carried out both by modifying the long travel surface of the anteroom and by modifying the opposing surfaces conjugated with them, for example by
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using a screw thread to be provided on the interested part.
In the embodiment according to fig.l, there is arranged in a known manner, in the box 1 of the valve a spring 2, which presses, by means of a plate or spring cup 3, on the cone d stop 4 of the safety valve and equilibrate at normal steam pressure. The cone 4 is guided in a bore 5 serving as a seat, and closes by being applied to the sealing surface of the seat 6.
The spring plate 3 contains the main surface 7 with long stroke, on which the escaping steam exerts its long stroke action. The long-stroke main chamber 8 related thereto is delimited by the collar 9 of a rotary spool 10, the outlet ports or openings 11 of which are closed when the safety valve is operating normally. It is only when the long stroke action is to be put out of operation that the rotary spool is moved so that its outlet openings 11 overlap with the outlet section 12 of the long stroke main chamber 8, so that then the pressure can escape from the main chamber 8.
According to the invention, there is placed in front of the main long-stroke chamber 8, an antechamber 13 which is provided with a smaller long-stroke surface 14, which cooperates with an opposed surface (counter-surface) 15 which is preferably movable. As can be seen from FIG. 1, when the rotary slide is actuated, which allows the pressure in the main chamber 8 to be relieved at will, the surfaces 14 and 15 of the antechamber 13 are not mechanically influenced. If therefore the rotary drawer is hampered in its movement as a result of any circumstances, especially when, after being actuated, it does not come back again, the antechamber 13 nevertheless remains in operation.
The antechamber is preferably given dimensions such that the long stroke action obtained corresponds to the minimum evacuation prescribed by law.
The embodiment according to Fig. 3 allows stepwise operation of the long stroke valve. The process of opening and closing the valve in question is shown in the diagram in fig. 3. This diagram shows that in section I the actual pre-evaluation occurs, known per se. This pre-evacuation is followed in section II, according to the invention, by evacuation by the valve with half-stroke, and in section III, with full-stroke.
The valve then closes while maintaining this large stroke, which, when the boiler pressure is reached, first decreases
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slowly as a result of the dynamic action of the flow acting on the long stroke surface of the anteroom, then shortly after the pressure of the boiler is passed downwards the valve suddenly closes. The mutual agreement of the discharge or blowing section of the antechamber, with long stroke and of the main chamber with long stroke, is decisive for obtaining this effect.
The outlet section of the long stroke main chamber must be of such magnitude that at the start of the long stroke which is produced by the long stroke antechamber sufficient additional pressure is not yet generated in the long stroke main chamber. stroke, but that it is only when the pressure of the boiler continues to increase that the pressure in the main chamber increases to such an extent that a continuation of the opening of the safety valve at full stroke takes place.
By incorporating an additional spring or additional weight, which only comes into contact with the lower spring plate or with the valve cone when the large partial stroke is reached, the operational reliability is considerably increased, since then it is necessary to overcome an additional force before the full stroke can come into play. But it is only possible to overcome this additional force only after a certain increase in the pressure of the boiler and the increase, conditioned by this increase, of the pressure in the main chamber at long stroke.
FIG. 2 represents, as has already been mentioned, a safety valve operating in this way.
The safety valve 1, which is provided with a main closing spring 2, a valve cone 4 and the element 6 constituting the valve seat, has a large oourse antechamber 13 formed by the valve cone. 4 and collar 16.
This antechamber 15 communicates to the boiler with the main chamber 8 with long stroke, which for its part is limited by a collar 9. The collar 9 may be in connection with a rotary slide 10 operable from the outside, which carries openings. outlet 11, which can, by rotation of the rotary slide, be brought into correspondence with outlet openings 12 of the safety valve, so that it is possible to relieve the pressure of the main chamber at will at will ( chamber pressure regulator).
The steam arriving from the long stroke antechamber into the long stroke main chamber 8 escapes from this long stroke main chamber through the annular slot '17, the cross section of which has with respect to the outlet section of
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the long stroke antechamber of proportions such that it is only when the pressure in the boiler has continued to rise (i.e. after the first large partial stroke has been reached) that the pressure in the long stroke main chamber 8 rises to such an extent that the increasing pressure of the spring 2 is overcome.
In this exemplary embodiment there is also provided an additional spring 18, which is kept under prior tension by a tension nut 19, so that the lower spring plate 20 is at a distance s from the lower plate 3 of the main spring 2 It is only after the large partial stroke has been reached that contact occurs accordingly between the spring plate 20 and the main spring plate 3, and it is only from this moment that the force of the additional spring 18 must be overcome.
The antechamber 13 is shaped so that the steam exits obliquely upwards; to obtain an even more marked flow in this direction, the surfaces delimiting the anteroom can also be chamfered accordingly.
CLAIMS.
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1. Safety valve, loaded with a spring, with a long stroke chamber, characterized by a subdivision of the long stroke chamber into a long stroke antio-chamber (13) through which the flowing steam first passes, and then a main chamber (8) with long stroke connecting to this anteroom.
2. Spring loaded safety valve according to claim 1, characterized in that the direction of exit of the steam from the antechamber is directed obliquely upwards, and preferably towards the surface with large prinoipale stroke.
3. Safety valve according to claims 1 or following, with pressure relief device, operable at will, for the long stroke chamber, characterized in that the pressure relief devices are provided only in the main chamber ( 8) at long stroke.
4. Safety valve according to claims 1 or following, characterized in that the size of the antechamber (13) can be varied.
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