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Il erfectionnements apportés aux injecteurs, notamment peur des locomotives @".
La présente invention est relative à des injec- teurs, de préférence du type vertical, qui se pré- sentent sous forme d'un ensemble unitaire avec une commante unique pour les clapets réservés respectivement à l'admission d'eau et de vapeur dans l'injecteur, des moyens étant prévus pour permettre une commande manuelle du clapet de débordement de celui-ci.
Ces injecteurs conviennent tout particulièrement à des locomotives qui sont amenées à travailler dans des conditions, telles que des températures variables de l'eau d'alimentationdues au clamât, susceptibles d 'in-
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fluencer le rendement de l'appareil d'un endroit l'autre en limitant ainsi son utilité et en empêchant une fabrication standardisée de types d'injecteurs ayant une capacité déterminée .
De même, l'appareil peut être aisément transformé d'un injecteur du type à débordement automatique en un injecteur du type à débordement avec commande manuelle, et vice versa , ce qui constitue un avantage important.
L'invention a pour but, entre autres, de simpli fier les détails de construction de l'injecteur, de faciliter son montage eu assemblage et d'augmenter son rendement.
Le clapet de débordement du nouvel injecteur com porte des moyens sollicités par la pression pour assurer la fermeture automatique dudit clapet et pour l'appliquer positivement sur son siège pendant le fonctionnement normal de l'injecteur.
Des moyens sont prévus pour pouvoir fermer le clapet de débordement à la main ou automatiquement.
On améliore l'efficacité de la tuyère à vapeur, comparativement à celle obtenue avec la forme convention- nelle utilisée jusqu'ici, en vue d'obtenir que la va- peur soit débitée une vitesse plus élevée par cette tuyère.Ceci estobtenu en permettant à la vapeur de parcourir un trajet plus ]-on,,,, dans la tuyère et de se détendre sur son trajet vers l'extrémité de la tuyère après sa compression dans l'étranglement de celle-ci.
La faculté de la vapeur de se détendre/est due à la perte d'énergie interne qui se produit dans la vapeur'elle-même.
La vitesse accrue de la vapeur fournit plus d'énergie pour entraîner ]-'eau dans la chaudière . On peut donc se servir d'une quantité de vapeur moindrepour débiter une quantité donnée d'eau, se qui constitue une aug- mentation directe du rendement xxxxx utile .
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Un avantage primordial de l'injecteur, établi con- formément à l'invention, est qu'il peut fonctionner avec une zone .étendue de pressions de vapeur,de sorte qu'il convient à des locomotives avec des pressions élevées ou basses pour la vapeur,sans que l'on ait à modifier la tuyère à vapeur comme cela est nécessaire avec les tuyères usuelles. Un autre avantage réside dans le fait que l'injecteur peut fonctionner avec des températures éle- vées pour l'eau d'alimentation,ce qui élimine les modifications à apporter aux injecteurs des locomotives destinées à fonctionner dans des endroits différents où les conditions climatologiques influencent notablement la température de l'eau d'alimentation normale .
L'in- jecteur a donc une capacité de débit plus constant malgré de les variations de la pression de vapeurs/la température de l'eau d'alimentation et de la charge de cette eau.
Conformément à l'invention, l'injecteur , destiné plus spécialement pour des locomotives, comporte un corps avec une admission de vapeur et une admission d'eau à son extrémité supérieure, un tube pour le mélange.de vapeur et d'eau et une tuyère de décharge formant un ensemble établi au milieu dudit corps et dansle sens longitudinal ,cet ensemble communiquant avec les admis- sions susdites par l'intermédiaire de clapets, alors que ledit tube mélangeur est écarté de la paroi dudit corps pour former une chambre de débordement annulaire, un passage de sortie communiquant avec ladite tuyère et un passage de décharge communiquant avec la chambre de débordement, ces deux passages étant établis à la partie inférieure dudit corps et des clapets étant montés respectivement dans ces passages pour commander la décharge de ceux-,ci.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exem-
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ple, un mode de réalisation d.e l'invention.
La fige 1 montre, en coupe verticale, axiale, un injecteur établi selon l'invention.
La fige 2 montre, à plus grande échelle et en coupe, la buse de décharge de cet injecteur.
La fige 3 montre, à plus grande échelle, une coupe selon 3-3 fige 1.
La fig 4 montre, en coupe verticale, la chambre de débordement, le clapet de débordement et le passage pour l'admission d'eau de l'injecteur avec une commande manuelle pour le clapet de débordement.
Sur les dessins on a désigné par 1 le corps de l'injecteur qui comporte une buse 2 pour l'admission de la vapeur et qui est établie latéralement,en étant orientée obliquement vers le haut, sur un côté de la partie supérieuredudit corps et une deuxième buse 3 également établie latéralement et obliquement versle bas sur le coté opposé de ladite extrémité du corps, les extrémités libres 'le ces admissions se trouvent dans un plan diamétralement commun de cette partie supérieure du corps de l'injecteur, les extrémités internes des admission pour xxx la vapeur et l'eau étant séparées entre elles par des cloisons espacées et l'intervalle entre ces cloi- sons communiquant avec l'air libre aux deux extrémités en formant ainsi un passage pour l'évacuation de la chaleur ,ce qui empêche que la vapeur,
contenue dans l'admission 2, puisse affecter la température de l'eau contenue dans l'admission 3. Les sorties des deux passages d'admission, pour la vapeur et l'eau , se trou- vent immediatement au-dessus d'une chambre 4 et commu- niquent avec celle-ci, cette chambre s'étendant horizon- talement sous ces sorties de manière que celles-ci ainsi que leurs clapets de commande puissent être éta- blies côte à côte dans l'extrémité supérieure du corps,,
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de ltinjecteur.
Une tuyère 5 traverse une cloison 6 et est montée sur celle-ci, cette cloison formant une paroi de la cham- bre 6 dans laquelle sont ménagées les sorties des ad- missions de vapeur et d'eau . ,'L'extrémité supérieure de la tuyère 5 est engagée dans le passage 2 pour l'ad- mission de la vapeur et elle forme un siège pour un clapet 7 monté d'une manière amovible sur l'extrémité d'une tige 8 verticale qui traverse un couvercle 9 monté sur la partie supérieure du corps 1. Une ouverture 10, managée dans la cloison 6, peut faire communiquer l'admission xxx d'eau 3 avec la chambre 4 et cette ou- verture est commandée par un clapet 11 monté d'une ma- nière amovible sur l'extrémité'd'une tige verticale 12 qui traverse un autre couvercle 13 monté sur la partie supéri'eure du gorps 1 de l'injecteur .
Les tiges 8 et 12, qui commandent respectivement les ,clapets 7 et 11 qui règlent les admissions de vapeur et'd'eau, sont dopc parallèles entre-elles pour pouvoir être manoeuvrées à l'aide dune commande unique . Les couvercles 9 et 13 sont munis chacun d'une botte de bourrage pour former un joint étanche pour la tige de clapet qui le traverse.
Les extrémités supérieures des tiges 8 et 12 sont reliées, .par'articulation, à une commande unique du'genre de celle faisant l'objet de la demande de brevet belge déposée le 9 août 1947 sous le n 369.317.
Cette commande permet, pour la mise en marche de l'in-. jecteur, d'ouvrir un clapet avant l'autre et d'amener ensuite les deux clapets à leur position d'ouverture complète par la manoeuvre d'un seul levier de commande et des mêmes organes intermédiaires.
Chaque tige de clapet 8 ou 12 est articulée à un levier transversal 14, dont l'extrémité arrière est articulée à une ou deux bmellettes 15. L'extrémité
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opposée de cette ou de ces biellettes est articulée à une oreille faisant saillie sur la face supérieure de la tête de l'injecteur.
Les leviers 14 des deux clapets sont orientés l'un vers l'autre en étant inclinés vers le bas. Les extrémités libres de ces leviers se croisent ou se recou- vrent en partie et sont engagées dans une pièce 16 reliée à un étrier de guidage 19 dont une branche est verticale et peut coulisser dans un bossage central 18 de la tête de l'injecteur. Les leviers viennent respec- tivement en contact, par leurs bords inférieurs, avec des plans inclinés établis à des niveaux différents afin que ces leviers soient déplacés successivement au début du mouvement vers le haut de 1'étrier de sorte qu'il se produit un retard dans le mouvement d'ouvertu- re d'un des leviers avant que ceux-ci soient déplacés simultanément.
On peut ainsi ouvrir partiellement le clapet qui règle l'admission d'eau avant celui qui commande l'admission de la vapeur. Les bords supé- rieurs des leviers sont en contact avec une tige transversale 20 montée sur la pièce 16 Comme chaque levier est articulé, à son extrémité extérieure, à la ou aux biellettes correspondantes 15, on obtient un effet de compensation pour le mouvement angulaire du levier pour la commande du clapet. Pendant que le levier
14 effectue son mouvement ascendant pour soulever ou ouvrir le clapet, il déplace la ou les biellettes 15 vers xxxxx l'intérieur et des déplacements, en sens in- verse, se produisent pour la fermeture du clapet.
L'é- trier est articulé à une tige qui aboutit à une poignée ou manette unique, qui peut être manoeuvrée à la main ou à d'autres moyens de commande, écartés de l'injec- teur.
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Un préposé peut donc commander un clapet en avance du second et la durée de ce décalage dans les ouvertures peut être choisie selon nécessité. On peut également obtenir que chaque clapet soit appliqué fermement sur son siège sans décalage . Le clapet pour la vapeur peut être déplacé indépendamment sous l'effet de la pression de la vapeur.
La tuyère 5, pour la vapeur, est établie coaxiale- ment par rapport aux tubes mélangeurs et condenseurs
21, 22 et 23 et par rapport à la tuyère débitrice 24. La tuyère 5 porte une buse coaxiale 25 débouchant dans la chambre d'admission 4. Le passage libre de cette buse a, suivant la pratique courante, une force doublement évasée ou en Venturi et son bord libre est écarté de l'extrémité évasée xx ou conique par laquelle l'eau pénè- tre dans le tube mélangeur 21 et qui communique avec ladite chambre 4.
Le passage axial de la tuyère à vapeur 5 a une section transversale qui aa en augmentant vers son ex= trémité de décharge et aboutit dans un intervalle exis- tant dans le tube mélangeur 21 et par lequel celui-ci communique avec une chambre à dépression 26 qui se trouve immédiatement en dessous de la chambre 4 pour l'admission d'eau et qui communique librement, par un passage.latéral 27, avec le fond de cette chambre 4.
Des passages de débordement 29 sont prévus entre les tubes mélangeurs et condenseurs 21, 22 et 23 pour abou- tir dans une chambre de débordement 30, délimitée par la paroi de la partie tubulaire du corps de l'injecteur ' qui entoure les tubes susdits. La partie supérieure de la chambre de débordement est fermée par un rebord annulaire 31 prévu autourùdu tube 21.
L'extrémité supérieure de la chambre de déborde- ment 30 communique avec la chambre d'admission d'eau 4 par un passage 32 commandé par un clapet 33 qui peut
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coulisser dans un capuchon 34 vissé en partie dans le corps de l'injecteur en étant accessible depuis l'exté- rieur .
La base ou l'extrémité inférieurede l'injecteur comporte deux prolongements latéraux, diamétralement opposés. Dans un de ceux-ci est ménagé un passade 35, pour recevoir la décharge de la chambre de débordement 30, au bas de celle-ci, alors que l'autre contient la chambre débitrice 36 de l'injecteur .Le passage 35 et la chambre 36 sont séparés par une cloison 37 traver- sée par la tuyère de décharge 24 celle-ci étant montée, d'une manière amovible, sur cette cloison.
Un couvercle 38 ferme une ouverture ménagée dans la base de l'injecteur coaxialement par rapport au tube 2L pour permettre la mise en place et l'enlèvement de l'ensemble des tubes mélangeurs et de décharge, par la base du corps de l'injecteur.
Le passage 35, qui recueille la décharge du dé- bordement, est subdivisé en deux compartiments par une cloison 39 dans laquelle est ménagée une ouverture commandée par un clapet de débordement 40. La tige 41 de celui-ci peut coulisser dans une extrémité d'un plongeur 42 qui peut coulisser lui-même dans une boîte -de bourrage 43 avec un rebord annulaire par lequel elle prend appui sur un siège prévu sur la face supérieure du prolongement correspondant. Le plongeur peut être action- né par la pression pour obtenir une commande automatique du clapet de débordement. La boîte de bourrage comprend un couvercle cylindrique 44 et l'ensemble est fixé par des vis sur le prolongement.
Dans le couvercle 44 est ménagé un passage axial, qui sert de logement et au guidage de la tige.du plongeur, et une chambre 45 qui communique, par-un--conduit 46 (montré en traits in-
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terrompus sur la fig. 2), avec la chambre de décharge, la communication étant contrôlée par un obturateur . La tige 41 du clapet de débordement est munie d'un passage axial pour empêcher la formation d'une poche d'air ou d'une pression quipourrait 'gêner le coulissement de cette tige dans l'alésage du plongeur., et la tige du plongeur comporte un passage axial analogue.
Un clapet de retenue 47 est logé dans le passage de décharge 48 pour commander la communication entre la chambre 36 et le passage 48 Ce clapet 47 comporte une tige tubulaire 49 qui peut coulisser dans un passage- ménagé dans un capuchon 50 vissé dans le prolongement correspondant-dû corps de l'injecteur.
Quand le clapet de retenue 47 s'ouvre, il soulève la tige d'un tiroir cylindrique 51, logée axialement dans la tige tubulaire du clapet . Ce tiroir comporte un épaulement pour qu'il puisse accompagner le clapet pen- . dant son mouvement d'ouverture maïs puisse se libérer de celui-ci , pendant son mouvement de fermeture, pour fonctionner indépendamment. Le tiroir 51 peut coulisser dans un alésage central d'un bouchon fileté 52 pour former .ainsi un obturateur amovible établi dans le passage de décharge pour régler la communication entre 'la chambre de décharge 36 et le conduit 46 en vue de commander auto- matiquement le clapet de débordement.
Quand le clapet de retenue 47 s'ouvre, il soulève le tiroir 51 ce qui permet à la pression du fluide d'agir depuis la chambre de décharge 36 par le conduit
46 dans la chambre 45 ménagée dans le couvercle 44 du clapet de débordement en refoulant le plongeur 42 et, par conséquent, ledit clapet pour maintenir celui-ci sur son siège en fermant le passage de débordement.
Quand la' pression , dans la chaudière, est supérieure à celle ré-
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ganant dans la chambre de décharge de l'injecteur, le clapet de retenue 47 se ferme en refoulant le tiroir 51 qui interrompt ainsi la communication entrela chambre 36 et le conduit 46 pour libérer le clapet de débordement de manièrequ'il puisse s'écarter de son siè e par l'ef- fet de la pression normale agissant dans le passage de débordement. La fermeture du clapet de retenue résulte d'une réduction de la pression dans la chambre de dé- charge comme cians le cas d'une propulsion par jet et quand ceci se produit, la pression dans le conduit 46 et dans la chambre 45 diminue suffisamment pour que le ti- roir 51 puisse descendre par l'effet de son propre poids.
A moins que l'admission de vapeur soit interrompue, la pression dans la chambre de débordement, en agissant sur la surface plus grande du clapet de débordement que celle de la tte du plongeur 2, provoque l'ouverture de ce clapet et ce dernier entraîne le plongeur 42. De cette manière, la pression dans la chambre 45 diminue encore davantage pour permettre au tiroir 51 de venir occuper sa position de fermeture complète pour laquelle l'épaule- ment de son extrémité supérieurevient en contact avec le manchon 49 qui entoure le clapet de retenue 47 Inverse- ment, quand ce clapet s'ouvre, le clapet de débordement est appliqué sur son siège et serré contrecelui-ci par la pression .
Le tiroir 51, en se déplaçant en même temps que le clapet de retenue 47, permet qu'un certain temps s'écoule avant l'ouverture dudit tiroir 51 pour que la pression puisse agir dans le conduit 46 en évitant la commande du clapet de débordement, ce'' qui pourrait troubler le fonctionnement satisfaisant de l'injecteur.
En faisant comporter à l'injecteur un clapet de retenue à l'endroit de sa décharge et un clapet de dé- bordement et en l'agençant de manière que le clapet de dé-
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bordement soit commandé automatiquement par l'interné- diaire de la décharge, on obtient un avantage bien re- connu pour des injecteurs de locomotives bien que les efforts, faits jusqu'ici pour obtenir un tel résultat, n'aient pas,été couronnés de succès en pratique pour la raison que les méthodes appliquées n'étaient pas certai- nes et plutôt compliquées, en faisant intervenir un res- sort.
Le clapet de.débordement est agencé de manière qu'il soit normalement appliqué sur son siège par l'effet de son propre poids et qu'il ne subisse aucune charge auxiliaire , généralement celle d'un ressort, qui ferait intervenir une résistance additionnelle s'opposant à la fermeture du clapet de débordement par la pression ré- gnant dans la chambre de décharge 36.
La suppression du ressort permet de simplifier les organes actionnés par la pression en vue d'obtenir la fermeture automatique du clapet de débordement. De plus, sans que l'on doive avoir recours à un changement quelconque, en détail, elle permet de faire intervenir aisément une commande manuelle pour obtenir la fermeture du clapet de débordement. De cette manière on peut standardiser la fabrication de l'injecteur et celui-ci peut être utilisé pour diverses applications et méthodes de commande .
Il en est de même en ce qui concerne le clapet de retenue pour la décharge puisqu'il suffit simplement d'y adjoindre ou d'enlever les moyens,par lesquels on obtient la commande automatique et par pres- sion du clapet de retenue, puisque le tiroir 51 peut être aisément mis en place ou démonté, par rapport au clapet de retenue en remplaçant le Uouchon tubulaire 52 par un bouchon plein.
Pour l'exemple montré, le clapet de retenue et
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l'obturateur ou tiroir, sollicité par la pression pour commander automatiquement le clapet de débordement, forment un ensemble logé dans le passade de décharge du corps de l'injecteur, cet ensemble étant peu encombrant et de construction simple . Il en est de même en ce qui concerne le clapet de débordement et ses organes actionnés par la pression .Les organes, faisant partie du clapet de rete- nue pour la décharge, occupent une position verticale,ce qui permet au clapet et au tiroir de se fermer par l'effet de la pesanteur.
Le clepet de débordement occupe une position telle qu'on puisse y relier aisément et comme décrit ci-après des organes de commande manuelle sans devoir modifier sa structure et quand ces organes sont amenés à leur posi- tion, pour laquelle le clapet est ouvert, les moyens de commande automatique, par la pression, sont prêts à inter- venir.
Un mécanisme de commande manuelle pour le clapet de débordement est montré sur la fig. 4. Il comprend une tige 53, qui traverse un couvercle 54 en étant vissée dans celui-ci, ce couvercle pouvant être substitué au couver- cle cylindrique 44. L'extrémité inférieure de la tige 53 est tubulaire et est engagée télescopiquement sur la tige du plongeur 42Quand la tige 53 estdéplacée versle bas par vissage, son extrémité inférieure vient en contact et appuie sur le tête du plongeur pour refouler celui-ci et, par conséquent, le clapet de débordement de manière à appliquer ce dernier sur son siège en le maintenant fermé.
Pour ouvrir le clapet, on fait reculer la tige 53 par vis- sage ce qui libère le clapet et son plongeur de sorte que le clapet peut être ouvert par la pression régnant dans la chambre de débordement 35 et peut être automatiquement appliqué sur son siège et maintenu fermé par la pression agissant depuis la chambre de décharge 36.
L'extrémité.supérieure de la tige 53 est reliée,
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par un joint universel 55, à une tige 56 qui peut coulisser transversalement dans une boîte tubulaire 57, fixée diamé- tralement dans le passage d'admission d'eau 3 de manière qu'elle puisse guider la tige coulissante 56. Il est évident que cette tige 56 pourrait être établie en dehors du passage 3 mais la disposition , telle que montrée, donne plus de stabilité à l'ensemble . L'autre extrémité de la ti- ge 56 est reliée, par un joint universel 58, à une tringle aboutissant en un point écarté, par exemple au poste du mé- canicien, où elle est munie d'une poignée, de la manière usuelle .
Le fonctionnement de l'injecteur est le suivant :
Pour sa mise en marche, on peut agir sur sa commande, qui, au début, peut être déplacée suivant une faible am- plitude pour ouvrir le clapet 11 pour l'eau avant le clapet 7 pour la vapeur et on peut manoeuvrer cette com- mande pendant un certain temps pour répondre' à des exi- gences particulières et, par conséquent, variables d'après les conditions suivant lesquelles l'eau est fournie à l'injecteur, avant d'admettre la vapeur dans celui-ci. Quand on agit ensuite sur la commande suivant une amplitude plus grande, les deux clapets sont déplacés en même temps jusqu'à leur position d'ouverture complète.
Au début, quand -la pression de la chaudière est supé- rieure à cellé régnant dans l'injecteur, le clapet de retenue 47 de la décharge est maintenu fermé par l'effet de la pression de la chaudière de sorte que la pression de la chambre de décharge ne peut pas agir sur le clapet de débordement 40. Quand la vapeur et l'eau sont admises dans l'injecteur, le clapet de débordement est ouvert par la pression de l'eau et de la vapeur pénétrant dans l'injecteur ce qui permet l'échappement libre de l'eau et de la vapeur. hors de celui-ci jusqu'à ce qu'un jet, ayant une vitesse et une pression suffisantes, soit obtenu pour ouvrir le cla-
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pet de retenue de la décharge.
La tuyère à vapeur 5 communique directement avec les tubes mélangeurs et son extrémité de décharge est évasée de sorte que la vapeur, débitée par la tuyère, s'échappe hors de celle-ci à une vitesse plus grande puisqu'elle peut se détendre pendant qu'elle traverse la tuyère.
L'extrémité libre de la tuyère occupe une position telle qu'elle ae trouve au droit du premier passage de débordement débouchant dans la chambre 26, qui comuni- que directement avec la chambre d'admission d'eau 4 sans être reliée à la chambre de débordement , de sorte qu'une dépression plus grande peut être produite dans la chambre
26 sans qu'elle soit troublée par un effet quelconque dans la chambre de débordement et il en résulte que le débit d'eau est augmenté et maintenu plus constant . Jusqu'à ce qu'un jet à vitesse suffisante a été établi dans les tubes mélangeurs et dans la tuyère de décharge et jusqu'à ce qu'on dispose d'une pression assez grande pour ouvrir le clapet de retenue de la décharge ,
la vapeur et l'eau s'échappent par les passages 29 dans la chambre de débordement 30 et le clapet de débordement est libre de rester ouvert par l'effet de la pression du fluide qui s'échappe pour être évacué .
Quand la pression, dans la chambre de décharge 35, est devenue suffisante pour vaincre la pression de la chaudière, le clapet de retenue 47 s'ouvre en soulevant le tiroir 51 de sorte que la pression peut agir dans la chambre 45 au- dessus du clapet de débordement 40 pour agir sur celui-ci et l'appliquer, par pression , sur son siège sur lequel il est maintenu aussi longtemps qu'aucun trouble ne se produit dans le fonctionnement de l'injecteur, par lequel le clapet de retenue de celui-ci est fermé.
La forme évasée de la tuyère à vapeur et l'intervention d'une chambre à dépression auxiliaire à l'extrémité réceptrice des tubes mélangeurs permettent d'obtenir un débit xxxx plus constant malgré les variations dé la pression de la vapeur
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et la température de l'eau d'alimentation de sorte qu'on réduit ainsi les risques d'interruption du fonctionnement de l'injecteur.
Pendant le fonctionnement de l'injecteur et quand une dépression se produit dans la chambre de débordement et atteint un certain degré, le clapet de décharge 33, qui contrôle la communication entre la chambre 4 et la chambre de débordement 30 par le passage 32, est soulevé ce qui permet une alimentation accrue de l'eau depuis la chambre 4 vers la chambre 30, cette eau étant entraînée par le jet à travers les passages 29 des tubes mélangeurs. Comme le clapet de décharge 33 a une forme tubulaire, il permet d'é- tablir la communication avec la chambre à l'extrémité supérieu- re du clapet de telle sorte que la dépression soulève le cla- pet et l'écarte de son siège pour permettre l'admission d'eau depuis la chambre 4 jusque dans la chambre de débordement 30.
Tous les détails de construction de l'injecteur ont été simplifiés et sa durée d'usagedet son rendement ont été nota- blement augmentés..
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