BE472600A - - Google Patents

Description

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    PROCEDE   ET DISPOSITIFS DE REGLAGE AUTOMATIQUE BASES SUR DES MESURES DE TEMPERATURE 
Cette invention concerne un procédé et des dispositifs permettant d'effectuer, à partir d'une mesure différentielle de température en deux points d'une canalisation, ou d'un réservoir le réglage d'une variable liée à l'état ou aux propriétés d'un fluide parcourant ladite canalisation ou se trouvant dans le réservoir. 



   Lorsqu'un fluide parcourt une canalisation soit que le fluide s'y refroidisse ou s'y réchauffe du fait du contact avec l'air ambiant, soit que des moyens de réfrigération ou de chauffage soient prévus autour de la canalisation,la tempé- 

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 rature du fluide se trouve varier le long de ladite canalisation. 



   En deux points distincts de la canalisation,on peut donc enre- gistrer une différence de température,et cette différence varie- ra avec la température du fluide,sa pression, son débit dans la canalisation, son état ou telle autre de ses propriétés. Confor- mément à l'invention,on mesure cette différence de température à l'aide de tous moyens mécaniques ou électriques connus,par exem- ple à l'aide de couples thermoélectriques,ou en la transformant en une différence de résistance électrique,et l'on fait agir l'effet électrique ainsi obtenu sur des appareils de réglage permettant de modifier la température du fluide, ou sa pression, ou son débit,

   ou d'autres variables liées à son état ou ses pro- priétés de façon à réaliser un réglage automatique de ces varia- bles ou d'autres qui en dépendent en fonction de l'état ou du comportement du ou des fluides dans la canalisation. 



   La canalisation parcourue par le fluide peut être la canalisation principale,ou une canalisation dérivée sur celle-ci. 



   La différence de température peut être mesurée en deux points de la même canalisation,ou sur deux canalisations différentes. Cette ou ces canalisations,peuvent être parcourues par un ou plusieurs fluides. Un cas particulier,spécialement intéressant,est celui où l'on se trouve en présence d'une vapeur et du liquide résul- tant de sa condensation. On a alors deux fluides dans la canalisa tion,et ces deux fluides sont séparés par un niveau ou surface de contact de faible superficie par rapport à la surface de re- froidissement de la canalisation. Il en résulte que, à une cer- taine distance de la surface de contact,et   du.   fait du refroidis- sement, la partie de la canalisation en contact avec le condensat est nettement plus froide que celle qui se trouve au contact de la vapeur.

   C'est cette différence de température que l'on mesure 

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 conformément à l'invention et qui,variant brusquement avec le niveau auquel s'établit dans la canalisation la surface de séparation, permet de régler en fonction de ce niveau telle variable liée au débit ou à telle autre propriété du fluide, et par exemple un autre niveau de séparation dans des appareils tels qu'une chaudière,où se forme la vapeur traversant la canalis- sation. 



   Le procédé, objet de l'invention,se trouve ainsi suscep- tible de nombreuses applications. On peut l'utiliser pour régler le passage de l'air ou autre fluide réfrigérant dans un condenseur où se condense de la vapeur,afin de régler la condensation. On peut   l'appliquer   à l'enlèvement de l'eau de condensation dans un condenseur, en fonction de la pression de vapeur qui y règne. On peut enfin l'appliquer à la mesure ou à la régulation automatique du niveau d'eau dans une chaudière. 



   Pour préciser l'application de l'invention dans ce dernier cas, une canalisation est mise en communication avec le coté eau de la chaudière d'une part et avee le coté vapeur d'autre part. Il s'établit alors un niveau d'eau dans ladite canalisation et la différence de température en deux points de la (canalisation, l'un situé dans la région toujours baignée par la vapeur,l'autre situé au voisinage de la portion de canalisation où s'établit nor-. malement le niveau d'eau, variera en fonction de ce niveau et aussi en fonction des variations de température de la vapeur résultant des variations de régime de la chaudière.

   Cette dif- férence de température mesurée par exemple,et conformément à l'invention, par la différence de résistance électrique de deux bobines enroulées autour des points en question de la canalisa- tion et qui sont montés sur un pont de Wheatstone,agira sur un relais qui,commandant la pompe d'alimentation de la chaudière, 

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 réglera l'admission d'eau dans cette chaudière suivant les fluctuations du niveau   d'eau   dans le tube, ou suivant le débit de vapeur qui provoque des variations de pression,et partant de température dans la canalisation,et cela à l'effet de main- tenir automatiquement le niveau d'eau à hauteur voulue dans la chaudière. 



   Lorsque la chaudière est à régime constant,on peut se contenter d'une mesure de température en un seul point,au lieu de deux,le point se trouvant sur une canalisation, ou tube de niveau en communication avec la chaudière, à hauteur de l'en- droit   où.   doit s'établir normalement le niveau d'eau dans ladite chaudière. 



   Ce cas particulier est susceptible d'une application plus générale et le procédé objet de l'invention qui fait en premier lieu état de mesures simultanées de température en deux points de l'espace,peut aussi s'étendre à des mesures successi- ves de température faites en un seul point,et pour préciser, peut ne comporter que la mesure des températures en un point d'une canalisation ou réservoir,les variations de température dans le temps en ce point étant alors utilisées pour déterminer le réglage d'une variable liée à l'état ou aux propriétés du fluide se trouvant dans la canalisation ou réservoir,ou de toute autre variable qui en dépende. 



   Le réglage à partir des variations de température en un seul point,peut être combiné avec d'autres dispositifs de réglage à partir d'une mesure différentielle de température en deux points,les divers dispositifs de mesure des températures comportant des résistances électriques montées en ponts de   Wheatstone   qui sont alors groupés pour présenter un encombre- ment réduit et exiger le nombre minimum de résistances électri- ques. 



   La description qui va suivre en regard du dessin annexé 

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 donné à titre d'exemple,fera mieux comprendre comment l'inven- tion peut être réalisée. 



   La   fig.l   est une vue schématique d'une chaudière et du tube où s'établit le niveau eau et vapeur. 



   La fig.2 montre schématiquement 1'équipement du tube avec les bobines électriques. 



   La fig.3 représente une variante de réalisation du tube. 



   La fig.4 montre schématiquement le montage en pont de Wheatstone des bobines sur le relais électrique commandant la pompe à eau de la chaudière. 



   La fig.5 représente schématiquement une enceinte conte- nant un fluide et sa vapeur avec une canalisation pourvue de prises de température. 



   La fig. 6 montre un schéma de connexions électriques pour la combinaison d'un   règlage   automatique à partir d'une mesure de température en un point,avec un règlage automatique à partir d'une mesure différentielle. 



   Ainsi qu'on le voit sur les fig. 1-3 , au ballon a de la chaudière,qui peut être d'un type quelconque, est raccordé côté vapeur et côté eau un tube b dont la partie .± faiblement inclinée sur l'horizontale se trouve à hauteur du niveau normal d'eau dans le ballon . Les deux points du tube entre lesquels on va mesurer la différence de température sont: d'une part le point A qui se trouve toujours, du fait de sa position,dans la portion du tube b parcourue par de la vapeur; et d'autre part le point B situé sur la portion .± du tube, dont la température se trouve varier suivant que le niveau de l'eau dans la chaudière et par suite dans ladite   portion .± ,   est plus ou moins élevé.

   Des ailettes ± sont de préférence prévues autour de la portion c et sur le trajet du tube b rejoignant le¯côté eau de la chaudière 

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 pour accentuer encore la rapidité de refroidissement d'eau dans le tube et par suite augmenter l'écart de température entre les points A et B. Au contraire la partie du tube b située au voisinage du point A et entre les points A et B est de préférence calorifugée en p pour éviter les conden- sations de vapeur à l'intérieur du tube b , et que l'eau chaude résultant de la condensation ne vienne surmonter le niveau d'eau qui s'établit au voisinage de B . 



   Selon l'invention, des bobines électriques e ,  sont   placées au contact du tube au voisinage des points A et B et, par exemple, deux   bobines e '   ,e2 au point A , deux bobines f1, f2 au point B . 



   La   fig.2   représente un mode de montage de ces bobines . En chacun des points A et B , le tube b comporte une sorte de   manchon g   dans l'axe duquel sont in- sérés les bobinages fl f2qui se trouvent enrobés par ledit manchon lui-même baigné par le fluide occupant le tube b. 



   La résistance opposée par les bobines el e2 f1 f2, au passage du courant variera suivant leur tempéra- ture . Pour utiliser cette variation de résistance, les bo- binese1 e2 ,f1 ,f2 sont montées en opposition sur les branches d'un pont de Wheatstone comme indiqué fig.4 , le- quel pont comporte une force électromotrice convenable i et un relais   électrique g   de tout type convenable actionné par le pont et qui agit à son tour sur l'alimentation en eau h de la chaudière . 



   Dans la variante représentée fig.3 où le tube b est de moindre longueur que dans le cas de la fig.l le refroidissement de la portion inférieure de ce tube située au-dessous du point B est effectué à l'aide d'un man-   @   

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 n qui est parcouru, par de l'eau froide arrivant en k en provenance de la pompe d'alimentation, et s'écoulant   en 1   vers la chaudière . Ce refroidissement par l'eau de la pompe, pris ou non en combinaison avec des ailettes de refroidis- sement, augmente la rapidité de variation de température du point B suivant les fluctuations du niveau d'eau à l'inté- rieur du tube b . 



   La prise de température aux points A et B est effectuée par exemple à l'aide d'un tube borgne m vissé ou soudé sur le tube b et faiblement incliné sur l'horizon- tale pour que l'eau ou la vapeur condensée n'y stagne pas . 



  Autour de chacun des tubes borgnes m ,revêtus d'un isolant convenable , sont'enroulés un ou deux bobinages e1, e2   ou !1!2   montés comme précédemment sur le pont de   Wheatstone.   



   Le fonctionnement du dispositif est le suivant: 
En marche normale,   c'est-à-dire   pour un ni- veau d'eau établi à bonne hauteur dans la chaudière et le tube ± , la différence de température entre A et B étant de 50 C par exemple, il lui correspond une certaine position du relais dans laquelle.ce dernier est sans action sur la pompe h . Si le niveau tend à monter, la température en B diminue , l'écart de température entre A et B augmente, la résistance de f1f2 diminue et la variation résultant du cou- rant qui traverse le relais g provoque le déplacement de ce dernier dans le sens qui tend à diminuer ou suspendre le débit de la pompe . Un abaissement du niveau d'eau produisant une élévation de température en B provoquera le phénomène inverse . 



   Le relais   électrique y,   agit soit sur le mo- teur électrique commandant la pompe d'alimentation h , soit 

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 sur une vanne magnétique située sur une dérivation de re- tour au réservoir r de l'eau refoulée par cette pompe, pour court-circuiter de la sorte l'alimentation de la chaudière, soit sur ces deux organes . 



   La sensibilité de l'appareil est naturelle- ment d'autant plus grande que le relais fonctionne pour une variation de température plus petite , C'est pour doubler cette sensibilité qu'on peut enrouler deux bobines autour de chaque point A et B et l'on monte ces bobines en opposi- tion sur les côtés du pont de Wheatstone, mais il peut suffire de ne prévoir qu'une seule bobine en chacun des points   A   et B . 



   On voit que, du fait de la méthode différen- tielle objet de l'invention, la pompe débite dès que la dif- férence des températures entre les points A et B est infé- rieure à une valeur déterminée, quelle que soit la tempéra- ture du point le plus élevé A et par conséquent quelle que soit la température et partant la pression de la vapeur. Il est en effet à remarquer que, dans le cas de chaudières à régime variable , allant par exemple de 10 à 70 hpz , la température de vapeur saturée est variable et par suite la température du point A pourra varier par exemple de 180  à 2850 . Quelle que soit cette température, le dispositif, basé sur une mesure différentielle , entre en jeu pour assurer de façon convenable l'alimentation de la chaudière. 



  C'est ainsi que si, par exemple, un brusque débit de vapeur provoque l'abaissement de la pression dans la chaudière et l'abaissement   concommittant   de la température de la vapeur en A , la différence de température entre A et B diminuant du fait de l'abaissement de la température A , le relais      

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 entre en jeu pour faire fonctionner la pompe et compenser par un afflux d'eau immédiat le débit de vapeur . 



   Néanmoins , dans le cas de chaudières fonction- nant à régime constant, dans lesquelles la température du point A est toujours à peu près constante, on peut suppri- mer les bobines en ce point, et se contenter d'une mesure unique de température en B, les résistances e1 et e2 du pont de Wheatstone étant fixes et choisies de façon qu'au dessous d'une certaine température atteinte en B le relais ne fonctionne pas, et qu'au contraire, au-dessus de cette température , il entre en action et provoque le fonctionne- ' ment de la pompe . 



   Un autre exemple de réglage à partir de mesu- res de température en un seul point , est représenté fig. 5. 



  Ainsi qu'on le voit sur cette figure , une enceinte 1 sché- matiquement représentée et dans laquelle se trouve un li- quide et sa vapeur, par exemple une enceinte de production de vapeur, telle qu'un appareil de distillation ou une chau- dière, ou encore une enceinte de condensation de vapeur telle qu'un condenseur ( auquel cas 1.'enceinte est subdivi- sée en tubes ou lamelles ) , comporte un tube de.:niveau 2 sur lequel la température est mesurée par exemple en un point A toujours baigné par la vapeur . 



   Les variations successives de température au seul point A sont utilisées pour la commande d'un organe agissant par exemple sur le rapport vapeur-liquide dans   l'enceinte .   Pour préciser , s'il s'agit d'un condenseur, l'organe en question pourra être le moteur du ventilateur déterminant le passage du fluide réfrigérant autour du condenseur, de l'air par exemple, de façon à régler le pas-      

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 sage de cet air en fonction de la température du conden- seur et par suite à régler la condensation . S'il s'agit d'un appareil de distillation ou d'une chaudière, ce pourra être le moteur du ventilateur réglant la combustion du foyer et par suite la production de vapeur . 



   La mesure de la température en A est effec- tuée   comme   précédemment au moyen d'une résistance électrique bobinée en ce point et qui est montée, comme on le voit fig. 



  6 , en pont de Wheatstone avec les résistances fixes R1R'1', et réglable R2. Le relais 9 du pont agit par l'intermédi- aire du contacteur 29 pour fermer le circuit d'une batterie i sur l'organe à régler, par exemple le moteur 4 du venti- lateur d'air dans le cas d'un condenseur . Le montage est tel que, si la température monte en A et que la résistance électrique en ce point augmente, le râlais 9 se trouve agir pour faire entrer en action le moteur 4 qui accélère la ventilation . Une diminution de température en A produit les phénomènes inverses et le ralentissement ou l'arrêt du moteur. 



   Ce dispositif de réglage peut être com- biné avec tout dispositif de réglage à partir d'une mesure différentielle   de   température en deux points . On peut par exemple le corabiner avec un dispositif automatique de réglage du niveau de liquide dans l'enceinte 1. La température est alors mesurée aux points A et B du tube 2. Le point B se trouvant à la hauteur que doit atteindre le niveau liquide dans   l'enceinte.   Comme on l'a vu précédemment, la température en B, et par suite l'écart de température entre A et   33,varie   suivant que le niveau du liquide atteint ou n'atteint pas le 

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 point B .

   Les résistances électriques enroulées en A et B sont montées en pont de   Wheatstone   avec les résistances fixe R1 et réglable R4 de façon à déplacer , dès que l'é- cart des températures entre A et B varie, le relais 5 qui par l'intermédiaire du contacteur 25 ferme ou ouvre le circuit de la batterie i sur le moteur 7 d'une pompe h assurant soit l'évacuation du liquide dans le cas d'un condenseur, soit l'alimentation en liquide de l'enceinte 1 dans le cas d'un.appareil de distillation ou d'une chaudiè- re . Les deux ponts de Wheatstone nécessaires d'une part au réglage du ventilateur à partir de la mesure de tempé- ratures en A seul , d'autre part au réglage du moteur 7 à partir de la mesure différentielle de températures entre A et B sont groupés comme on le voit fig.6 pour obtenir un nombre minimum de résistances . 



   Il va de soi que les applications qui viennent d'être données ne l'ont été qu'à titre d'exemple et que le procédé et les dispositifs objets de l'invention, pourraient être appliqués seuls ou en combinaison avec d'au- tres réglages , par exemple ainsi qu'il a été dit au réglage de la combustion du foyer d'une chaudière en fonction de la température de la vapeur saturante qui y est produite, ou encore pour actionner un dispositif d'alarme au cas où un niveau d'eau tombe au-dessous d'un certain minimum etc..... 
 EMI11.1 
 BEVENIDICA#ION.S, .-- 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1 ) Procédé de réglage automatique carac- térisé par une mesure différentielle de température en deux points d'une ou plusieurs canalisations ou réservoirs parcourus par , ou en contact avec, un ou plusieurs fluides, la différence de température, mesurée par tout moyen méca- <Desc/Clms Page number 12> nique ou électrique convenable, c'est-à-dire soit par cou ple thermo-électrique, soit par une variation de résis- tance dans des bobinages électriques, étant utilisée pour commander un organe dont le fonctionnement agit sur la température, ou le débit, ou telle autre propriété ou état du fluide parcourant la canalisation ou se trouvant dans le réservoir ,en sorte que l'on réalise un réglage automatique en liaison avec le comportement de ce fluide.

2 ) Une variante du procédé de réglage automatique spécifié sous 1 ) caractérisée par la mesure successive des températures en un seul point d'une cana- lisation ou d'un réservoir parcouru par, ou en contact avec un ou plusieurs fluides, les variations de tempéra- ture en ce point, mesurées par tout moyen mécanique ou électrique convenable, étant utilisées pour commander un organe dont le fonctionnement est alors lié aux proprié- tés ou à l'état du ou des fluides .

3 ) Procédé comme spécifié sous 1 ) carac- térisé par la mesure de la différence de température à l'aide de bobinages électriques au contact de la canali- sation en des points entre lesquels on veut mesurer la dite différence de température, ces bobinages étant mon- tés en pont de Wheatstone sur un relais qui entre en ac- tion , du fait des variations différentielles de résistan- ce électrique des bobinages ,lorsque la différence de température entre les deux points considérés atteint une certaine valeur ,ledit relais commandant un organe dont le fonctionnement dépend alors de la différence de tempé- rature mesurée .

4 ) Procédé comme spécifié sous 2 ) carac- <Desc/Clms Page number 13> térisépar la'mesure de la température en un point au moyen d'un bobinage enroulé autour de ce point et monté en pont de Wheatstone avec des résistances fixes ou réglables, le relais du pont se déplaçant sous l'effet des variations de résistan- ce des bobinages , agissant sur l'organe dont on veut régler automatiquement le fonctionnement .

5 ) La combinaison des procédés de réglage spécifiés sous 1 ) et 2 ) caractérisée par une mesure diffé- rentielle de température en deux points et une mesure de tem- pérature en un seul des points, au moyen de bobinages élec- triques montés en ponts de Wheatstone, les différents ponts de Wheatstone étant groupés de façon.à présenter le nombre minimum de résistances électriques .

6 ) L'application du précédé spécifié sous 1 ) à la mesure et - ou- le réglage du niveau d'eau d'une chau- dière suivant le débit de vapeur et les variations de la pression de régime de ladite chaudière , application carac- térisée par un tube en communication d'une part avec la sor- tie de vapeur de la chaudière et d'autre part avec l'eau qu'elle contient, les différences de températures étant me- surées entre un point du tube constamment en contact avec la vapeur, et un autre point situé à hauteur de l'endroit où s'établit le niveau variable d'eau à l'intérieur du tube, cette différence de température, transformée en variation électrique actionnant un relais qui commande le débit de la pompe d'alimentation de la chaudière pour ramener automatique- ment le niveau d'eau dans la chaudière à la hauteur voulue .

7 ) Un dispositif pour la réalisation du procédé spécifié sous 6 ) caractérisé par deux bobinages au voisinage d'un point du tube toujours en contact avec la <Desc/Clms Page number 14> vapeur débitée par la chaudière ,et deux bobinages au voi- sinage de la région du tube où s'établit normalement le niveau d'eau , les deux bobinages de chacun des points étant montés en opposition sur un pont de Wheatstone fermé sur un relais commandant la pompe d'alimentation .

8 ) Dispositif comme spécifié sous 7 ) carac- térisé par des ailettes de refroidissement prévues sur la portion du tube qui se trouve reliée au coté eau de la chau- dière .

9 ) Dispositif comme spécifié sous 7 ) carac- térisé par un manchon prévu autour de la portion du tube à hauteur de laquelle s'établit normalement le niveau d'eau, ce manchon étant parcouru par l'eau froide venant de la pom- pe d'alimentation avant son entrée dans la chaudière .

10 ) Dispositif comme spécifié sous 7 ) ca- ractérisé par des tubes borgnes de préférence légèrement in- clinés sur l'horizontale , montés sur le tube à hauteur des points où l'on veut prendre la température et un bobinage électrique enroulé directement autour de ces tubes borgnes.

11 ) Dispositif comme spécifié sous 7 ) caractérisé en ce que la partie du tube qui est reliée avec le côté vapeur de la chaudière est calorifugée pour éviter les condensations de vapeur à l'intérieur du tube .

12 ) Dispositif comme spécifié sous 7 ) carac- térisé en ce que le relais commandé par le pont de Wheatstone agit soit sur un moteur électrique commandant la pompe d'a- limentation , soit sur une vanne magnétique disposée sur un conduit de retour ramenant directement l'eau refoulée par la pompe vers le réservoir d'alimentation, soit sur ces deux organes à la fois .