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"INSTALLATION POUR LE DOSAGE DU MELANGE DE DEUX GAZ".
La présente invention est relative à une installation pour le dosage du mélange de deux gaz, dans laquelle un dispositif de contrôle du rapport des pressions dans les deux conduites dtame- née de gaz est connecté à un dispositif régulateur du rapport des débits des deux gaz, de façon qu'en cas de variation du rapport des débits, le rapport des pressions soit modifié auto- matiquement dans le sens convenable pour tendre à ramener le rapport des débits à sa valeur initiale.
On connaît des installations de ce genre dans lesquelles le dispositif de contrôle du rapport des pressions est constitué par une vanne montée dans une des deux conduites et qui étrangle plus ou moins la section de passage dans cette conduite lors- qu'elle est actionnée par le dispositif régulateur du rapport des débits, ce dispositif régulateur étant lui-même influencé par deux débits-mètres montés chacun sur une des conduites.
Ces installations ne donnent une régulation précise que
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pour autant : a) que les pressions dans les deux conduites soient maintenues entre des limites prédéterminées et b) que les vites- ses d'écoulement ne subissent pas des modifications importantes et rapides.
L'imprécision de la régulation est surtout sensible lorsque les gaz à mélanger sont de densités assez différentes.
Pour maintenir les pressions dans deux conduites dans un rapport prédéterminé, en particulier pour maintenir l'égalité des pressions dans les deux conduites malgré les variations de la pression dans une de ces conduites, on a proposé l'emploi, dans la conduite reliée à la source de pression la plus élevée, d'une vanne connectée à un dispositif influencé par la différence entre les pressions dans les deux conduites, la connexion entre ce dispositif et la vanne correspondante étant établie de telle manière que la dite vanne se déplace automatiquement dans le sens voulu jusqu'à ce que le rapport désiré entre les pressions dans les deux conduites soit rétabli.
Lorsqu'un tel dispositif est employé conjointement avec un dispositif régulateur du rapport des débits, ces deux dispositifs agissent chacun sur leur vanne propre, de sorte qu'en régime d'écoulement troublé, le système de régulation a une tendance à s'affoler.
La présente invention a comme objet une installation qui remédie à cet inconvénient.
Dans l'installation suivant l'invention, le dispositif de contrôle des pressions est commandé à la fois par le dispositif régulateur du rapport des débits et par un dispositif influencé par la différence entre les pressions dans les deux conduites, de façon à faire varier le rapport des pressions pour que les dé- importantes bits restent dans le rapport voulu malgré des variations/et brus- ques de la consommation du mélange.
Dans une forme d'exécution avantageuse, le dimensionnement des deux conduites est établi de telle manière que, pour le dé-
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bit moyen, le dosage soit correct lorsque les pressions sont éga- les dans ces conduites au voisinage de débits-mètres qui font par tie du dispositif régulateur du rapport des débits.
De préférence, le rapport entre les diverses sections de l'une des deux conduites et les sections correspondantes de l'au- tre conduite est maintenu constant.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaî- tront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, quelques formes d'exécution d'une installation suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe dans une installation suivant l'invention, réalisée pneumatiquement.
La figure 2 est un schéma d'une autre installation suivant l'invention, à transmission électro-pneumatique.
Les figures 3 et 4 représentent chacune en coupe une varia te du dispositif de contrôle du rapport des pressions dans une installation suivant l'invention.
La figure 5 représente une autre variante d'une partie de l'installation suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de réfé- rence désignent des éléments identiques.
L'installation représentée à la figure 1 comprend une con- duite d'amenée de gaz 2 dans laquelle est montée une soupape 3 dont le siège est désigné par 4. La soupape 3 et son siège 4 constituent un détendeur en aval duquel la pression du gaz amené par la conduite 2 peut être inférieure à celle régnant en amont de la soupape 3. Celle-ci est reliée par une tige 5 à un piston 6 mobile dans un cylindre 7. Ce piston est soumis, d'une part, à la pression du gaz en aval de la soupape 3 et, d'autre part, à la pression d'un autre gaz passant dans une conduite 8 connectée au cylindre 7 par un tuyau 9. Un ressort 10 agit en opposition avec le poids de l'équipage mobile constitué par la soupape 3,
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la tige 5 et le piston 6.
Lorsque la pression sur les deux face= de ce piston est la même, la soupape 3 occupe une position d'é- quilibre aussi longtemps qu'aucun autre élément ne vient l'in- fluencer.
En aval de la soupape 3, le gaz amené par la conduite 2 s'écoule dans une conduite 11. Celle-ci est reliée à la condui- te 8 en 12. Des robinets 13 et des clapets anti-reflux 14 sont prévus sur ces conduites 8 et 11.
Dans la conduite 11, est monté un diaphragme à orifice ca- libré 15. Les pressions de part et d'autre de ce diaphragme sont transmises par l'intermédiaire de tuyaux 16 et 17 sur les deux faces opposées d'un piston 18 contenu dans un cylindre 19.
Ce piston commande par une tige 20 les déplacements d'une soupa- pe 21 dont le siège est désigné par 22. Le piston 18, la tige 20 et la soupape 21 constituent un équipage mobile dont le poids agit en opposition avec un ressort 23. La soupape 21 et son siè ge 22 constituent un détendeur pour du gaz amené sous pression constante par une conduite 24 et s'échappant par un orifice ca- libré 25. La pression en aval de la soupape 21 est transmise par une conduite 26 sur une des faces d'un piston 27 contenu dans un cylindre 28. Ce piston est relié par une tige 29 au piston 6 dont il est question ci-avant. Le poids de l'équipage mobile constitué par le piston 27 et la tige 29 agit en opposi- tion avec un ressort 30.
La conduite 8 est également pourvue d'un diaphragme à ori- fice calibré 31. Les pressions en amont et en aval de ce dia- phragme 31 sont transmises par des conduites 32 et 33 sur les deux faces opposées d'un piston 34 mobile dans un cylindre 35.
Ce piston 34 est connecté par une tige 36 à une soupape 37 dont le siège est désigné par 38. Le piston 34, la tige 36 et la soupape 37 constituent un équipage mobile dont le poids agit en opposition avec un ressort 39. La soupape 37 et son siège 38 constituent un détendeur pour du gaz amené sous pression
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constante par une conduite 40 et s'échappant par un orifice calibré 41. La pression en aval de la soupape 37 est transmise par une conduite 42 sur la face du piston 27 opposée à celle où agit la pression transmise par la conduite 26.
Les éléments 15 à 42 qui viennent d'être décrits consti- tuent un dispositif régulateur du rapport des débits des gaz cir- culant dans les conduites 11 et 8. Tel qu'il est décrit et re- présenté, ce dispositif régulateur a comme effet de modifier au- tomatiquement la position de la soupape 3 par rapport à son siège 4 de façon à ramener à sa valeur initiale le rapport des débits dans les conduites 11 et 8, si ce rapport a subi une variation.
En effet, supposons que le rapport du débit dans la condui- te 11 à celui dans la conduite 8 ait augmenté, par exemple, par une augmentation de la pression en aval de la soupape 3. Il en résulte une plus forte perte de charge au passage du gaz à tra- vers le diaphragme 15. De ce fait, le piston 18 est refoulé à l'encontre du ressort 23 et rapproche la soupape 21 de son siège 22. La plus faible pression qui s'établit en aval de la soupape 21 agit sur le piston 27 de façon à rapprocher la soupape 3 de son siège 4. La pression en aval de la soupape 3 diminue donc, ce qui tend à réduire le débit dans la conduite 11.
Un raisonnement analogue montrerait qu'une diminution du débit dans la conduite 8 aurait le même effet sur la soupape 3.
De même, une diminution du débit dans la conduite 11 ou une augmentation du débit dans la conduite 8 aurait comme effet d'é- loigner la soupape 3 de son siège 4.
Comme on peut le constater, les déplacements de la soupape 3 sont commandés dans le même sens à la fois par le dispositif régulateur du rapport des débits et par le dispositif influencé directement par la différence entre les pressions dans les con- duites 11 et 8.
Le dimensionnement des deux conduites dans lesquelles circu- lent les gaz à mélanger est avantageusement établi de manière que,
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pour le débit moyen, le dosage soit correct lorsque les pressions sont égales dans ces deux conduites respectivement en amont et en aval des diaphragmes calibrés.
Il est, en outre, avantageux, dans ce cas, de réaliser les deux conduites de façon que le rapport entre les différentes sec- tions de l'une de ces conduites et les sections correspondantes de l'autre conduite soit maintenu constant et égal au rapport des sections des orifices calibrés des diaphragmes.
Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, la tige 20 porte un doigt 211 de position réglable. Ce doigt est, par exemple, solidaire d'un écrou engagé sur une partie filetée de la tige 20. Le doigt 21' coopère avec l'une ou l'autre des paires de contact d'un contacteur double 37' porté par la tige 36. Les deux paires de contact de ce contacteur double sont connectées par des conducteurs 26 et 42 à un relais 28'. Celui-ci actionne, de manière connue, 'un commutateur qui permet de faire tourner dans un sens ou dans l'autre un moteur électrique réversible 27' alimenté par des conducteurs 43 et 44 ou de faire arrêter ce mo- teur. Celui-ci commande, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse, non représenté, un bras 29' pourvu d'une fourche 45 par laquelle il entraîne une tige 46 portant un deuxième contacteur double 47.
Les deux paires de contact de ce contacteur double coopèrent avec un doigt 48 porté par une tige 49 solidaire du piston 6. Le doigt 48 est de position réglable sur une partie filetée de la tige 49, tout comme le doigt 21' sur la partie fi- letée de la tige 20. Les deux paires de contact du contacteur double 47 sont reliées par des câbles 50 et 51 à un relais 52 actionnant un commutateur. Celui-ci peut, suivant la position qu'il occupe, faire tourner dans l'un ou l'autre sens un moteur électrique réversible 53 alimenté par des conducteurs 54 et 55.
Le moteur 53 actionne, par l'intermédiaire d'un réducteur de vi- tesse non représenté, un bras 56 pourvu d'une fourche 57 entraî- nant la tige 5.
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Les relais 28' et 52 agissent sur les inverseurs correspon- dants de façon que la vanne 3 soit déplacée dans le sens d'une augmentation de la section de passage de la conduite 2 lorsque le débit du gaz dans celle-ci tend à diminuer ou lorsque le débit du gaz dans la conduite 8 tend à augmenter.
A la figure 3, on a représenté un dispositif de contrôle du rapport des pressions qui, au lieu d'une seule vanne, comme aux figures 1 et 2, comprend une vanne d'étranglement de chacune des deux conduites 2 et 8. Ces deux vannes sont désignées par 3' et 3". Chacune de ces vannes est montée de façon que lors- que on la déplace pour étrangler la conduite correspondante 2 ou 8, l'étranglement de cette conduite ne commence qu'après que l'étranglement de l'autre conduite a cessé.
La figure 3 représente les deux vannes 9 et 3" dans la po- sition qu'elles occupent lorsqu'elles n'étranglent ni la condui- te 2, ni la conduite 8. Par le fait que ces deux vannes sont connectées à la même tige 5', elles subissent simultanément des déplacements égaux mais le déplacement subi par l'une quelconque des vannes à partir de la position représentée est sans influence sur la section de passage de la conduite de laquelle la vanne considérée s'éloigne.
Si les deux conduites 2 et 8 ne sont pas disposées de façon que les vannes correspondantes puissent être connectées rigide- ment entre elles par une tige commune, on peut utiliser pour la commande de ces vannes un dispositif tel que celui représenté à la figure 4. Dans ce dispositif, les vannes 3' et 3" sont com mandées par des cames 58 et 59 tournant en synchronisme par le fait qu'elles sont calées toutes les deux sur un arbre 60. La came 58 présente une partie 61 concentrique à l'axe de l'arbre 60 et une partie excentrique 62. De même, la came 59 présente une partie 63 concentrique et une partie excentrique 64. Les vannes 3' et 3" sont commandées par ces cames par l'intermé- diaire d'un bouton d'entraînement désigné respectivement par
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65 et 66.
La partie concentrique 61 de la came 58 coopère avec le bouton 65 pendant que la partie excentrique 64 de l'autre ca- me 59 coopère avec le bouton d'entraînement 66.
La commande qui vient d'être décrite convient également, comme représenté à la figure 4, dans le cas où les conduites 2 et 8 n'ont pas le même diamètre et où, par conséquent, les vanne: 3' et 3" doivent avoir des courses différentes.
A la figure 5, on a représenté une partie de l'installation suivant l'invention dans laquelle les deux cames 58 et 59, au lieu d'être calées sur un arbre commun 60, sont calées sur deux arbres distincts 60' et 60" très éloignés l'un de l'autre parce que les conduites 2 et 8 sont également très éloignées l'une de l'autre. Ces deux arbres sont entraînés en synchronisme par deux moteurs électriques 67 et 68 alimentés en parallèle dans un sens ou dans l'autre par l'intermédiaire d'un relais 52 action- nant un commutateur. Ce relais est soumis, comme dans le cas de la figure 2, à l'action conjuguée du dispositif régulateur du rapport des débits et du dispositif influencé par la différence entre les pressions dans les deux conduites.
Au lieu de diaphragmes à orifices calibrés, on peut utili- ser des tuyères venturi de section appropriée. Au lieu de cylin dres contenant des pistons équilibrés sur lesquels on fait agir les différences de pression dans les conduites, on peut aussi utiliser des tores pendulaires ou tout autre appareil susceptibl- de réaliser un déplacement sous l'effet de la différence de prec sion existant entre deux points d'une veine gazeuse.
Dans le cas d'emploi de diaphragmes à orifices calibrés, on peut facilement modifier le rapport des débits en remplaçant un de ces diaphragmes par un autre dont l'orifice calibré préser. te un autre diamètre.
On comprend aisément que la soupape ou vanne 3 peut être placée aussi bien dans l'une que dans l'autre des deux conduites 2 et 8. Il suffit, pour obtenir les mêmes résultats, de placer
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la soupape 3 du côté convenable de son siège 4 ou de modifier le sens de déplacement de la tige 5 pour une même variation du rap- port des pressions.
On conçoit également qu'au lieu de disposer le dispositif de contrôle du rapport des pressions en amont du dispositif ré- gulateur du rapport des débits, on peut le disposer en aval de celui-ci. Il suffit alors de faire les connexion convenables dans les relais 28' et 52 ou de disposer convenablement la sou- pape 3 par rapport à son siège 4.
REVENDICATIONS.
1. Installation pour le dosage du mélange de deux gaz, dans laquelle un dispositif de contrôle du rapport des pressions dans les deux conduites d'amenée de gaz est connecté à un dispositif régulateur du rapport des débits des deux gaz de façon qu'en cas de variation du rapport des débits, le rapport des pressions soit modifié automatiquement dans le sens convenable pour tendre à ramener le rapport des débits à sa valeur initiale, c a r a c- t é r i s é e en ce que le dispositif de contrôle des pressions est commandé à la fois par le dispositif régulateur du rapport des débits et par un dispositif influencé par la différence entre les pressions dans les deux conduites, de façon à faire varier le rapport des pressions pour que les débits restent dans le rap port voulu malgré les variations importantes et brusques de la consommation du mélange.