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" PERFECTIONIMIDNTS AUX APPAREILS GENERATEURS DE VAPEUR . -
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La présente invention est relative à des perfec- tionnements aux appareils générateurs de vapeur fonctionnant avec un. système de chauffage d'eau à alimentation positive forcée.
L'invention a pour objet un tel appareil généra- teur de vapeur, dans lequel le volume d'eau d'alimentation ajouté au système est, en service, maintenu automatiquement en équilibre avec la quantité d'eau évacuée du système sous forme de vapeur, de façon qu'un volume sensiblement constant d'eau soit maintenu dans le système.
La présente invention concerne, dès lors, un ap- pareil générateur de vapeur comprenant un système de chauffa- ge d'eau à alimentation positive forcée comportant une chau- dière, un. séparateur de vapeur et une pompe de circulation, une pompe d'eau d'alimentation pour introduire de l'eau d'a- limentation dans ledit système, et un dispositif sensible aux variations du niveau d'eau dans ledit séparateur et servant à commander un dispositif associé à la pompe d'eau délimenta- tion de façon à empêcher ou à permettre l'introduction d'eau d'alimentation dans le système selon les besoins, en sorte que, pendant la marche de l'appareil,
le niveau dteau dans le séparateur est maintenu automatiquement et de manière sen- siblement constante à une hauteur désirée.
Un tel appareil fonctionne avec un volume excéden- taire d'eau présent dans le système, par rapport à la demande de vapeur, lequel volume excédentaire est maintenu continu- ellement en circulation ;par la pompe de circulation en ques- tion, dans un circuit comprenant le séparateur de vapeur, dans lequel l'excès d'eau est recueilli, et la chaudière, d'a
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cet excès d'eau est ramené au séparateur, même si aucune in- troduction d'eau d'alimentation ne se fait dans le système.
De cette manière, la surface ou les surfaces intérieures du ou des serpentins de chauffage de la chaudière sont constam- ment maintenues mouillées et de nombreuses conditions défavo- rables sont évitées dans le ou les serpentins de chauffage, lesquelles conditions se présenteraient si le ou les sepen- tins de chauffage étaient, de manière intermittente, mouil- les et secs. Ainsi, des impuretés formant des croûtes, dé- posées par l'eau ayant passé dans le ou les serpentins, for- ment des croûtes dures agglomérées pendant les périodes où le ou les serpentins sont secs et exposés au feu.
De même, des conditions chimiques défavorables, telles qu'un excès de causticité ou dtacidité dans l'eau circulant dans le ou les serpentins de chauffage, sont agravées pendant les périodes où le ou les serpentins de chauffage sont secs et donnent lier à une attaque du métal dans ces serpentins. En outre, lors- que le ou les serpentins de chauffage sont, de manière inter- mittente, mouillés et secs, spécialement pendant les périodes de chauffage, la dilatation et la contraction du métal des tu- bes de chauffage tendent à fatiguer ce métal à une vitesse plus rapide que lorsque le ou les serpentins sont maintenus pleins d'eau et,'par conséquent, à une température sensible- ment uniforme.
La pompe d'eau d'alimentation est entraînée de ma, nière continue et le dispositif y associé, placé sous la com- mande du dispositif sensible aux variations du niveau de l'eau dans le séparateur, sert,de manière intermittente, à empêcher l'introduction d'eau d'alimentation par ladite pom- pe dant le système précité, en sorte que le niveau de l'eau dans ce séparateur et, par conséquent, le volume dteau en
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excès présent dans le système sont maintenus sensiblement constants.
Le dispositif associé à la pompe d'eau d'alimenta- tion et servant à empêcher l'introduction d'eau d'alimenta- tion dans le système peut affecter diverses tories. Ainsi, ce dispositif peut être constitué par un by-pass équipé d'u- ne soupape mobile entre des positions ouverte et fermée sous la commande du dispositif sensible aux variations du niveau de l'eau dans le séparateur. Cette soupape peut être une sou- pape actionnée par solénoïde et commandée par un commutateur ou interrupteur actionné par flotteur , par un commutateur ou interrupteur' sensible à la chaleur ou par deux commutateurs ou interrupteurs de ce genre montés électriquement en série.
Le ou les commutateurs sensibles à la chaleur sont agencés de façon à être en contact thermique avec la vapeur ou l'eau dans ledit séparateur, selon le niveau de l'eau dans ce der- nier, et fonctionnent en réponse à la différence de tempéra- ture entre l'eau et la vapeur. Dans l'un et l'autre cas, le commutateur ou les commutateurs sont actionnés en fonction du niveau de l'eau dans le séparateur. La soupape montée dans le by-pass peut être une soupape à diaphragme actionnée hy-
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drauliquement et agencée de façon à être commandée par une soupape pilote sensible à la chaleur et actionnée. en fonc- tion du niveau de l'eau dans le séparateur.
Conformément à certaines formes d'exécution pré- férées de l'invention, le by-pass est disposé entre l'entrée et la sortie de la pompe d'eau d'alimentation de façon à br-passer cette eau. La dite soupape peut normalement être fermée et amenée à la position ouverte, de manière à by-pas- ser ou dériver l'eau d'alimentation et empêcher son introduc-
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tion à-ins ledit ";r3tè:r. Toutefois, si on le désire, le con- t;r:;1=-.; fJt;ut Ci t Ci'0CGllr;r et la ."-OL1T7?T7G pout :}tr( ['11011 e a. 1 J.
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position fermée, de manière à permettre l'introduction de l'eau d'alimentation dans le système.
Lorsque la pompe d'eau dtalimentation est une pom. pe à diaphragme comportant des moyens pour communiquer des impulsions de pompage au diaphragme ou aux diaphragmes par l'entremise d'un fluide de travail, le by-pass peut être disposé de façon que, lorsque la soupape est ouverte, le flui- de de travail soit by-passé, ce qui empêche le pompage de l'eau d'alimentation dans le système.
Un avantage de cet agen- cement réside dans le fait que la soupape a une durée de ser vice prolongée, étant donné qu'elle ne sert qutà by-passer ou dériver le fluide de travail propre, constitué par exemple* par de l'huile, en comparaison de la dérivation de l'eau d'a- limentation, qui contient normalement des impuretés formant des croûtes ou dépôts et d'autres produits chimiques de trai- tement de l'eau à action détériorante, qui tendent à corroder ou autrement endommager les parties de la soupape et à en raccourcir l'existence.
Selon une autre particularité préférée de l'inven- tion, l'eau d'alimentation pour le système est introduite di- rectement dans le séparateur de vapeur, au lieu d'être in- troduite dans l'entrée du serpentin de chauffage, comme il est d'usage courant. Cette différence vis-à-vis de la prati- que antérieure procure de nombreux avantages opératoires et permet de réaliser un autre objet de l'invention, qui consis- te à fournir un appareil générateur de vapeur du genre décrit plus haut, dans lequel,pendant la marche de l'appareil les impuretés présentes dans l'eau d'alimentation ajoutée, telles que le calcium et le magnésium, sont séparées par précipita- tion et ainsi mises dans l'impossibilité de former des croû- tes ou dépôts nuisibles.
Ainsi, il est bien connu que le cal-
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cium et le magnésium normalement présents dans l'eau d t ali- mentation sont amenés à précipiter, lorsque l'eau est chauf- fée à une température d'environ 150-160 F.Dans les systèmes actuels, en marche normale,la température de l'eau dans le séparateur de vapeur est bien supérieure aux températures de précipitation de ces impurtés, eu sorte que celles-ci sont automatiquement amenées à précipiter et à se déposer dans le séparateur de vapeur, plutôt que d'être introduites dans le serpentin de chauffage, où elles se précipiteraient et for- riraient'des croûtes.
A cette fin, le conduit de circulation est; de préférence, connecté au séparateur de vapeur, afin de ne pas gêner le rassemblement de la boue ou matière pré- cipitée au fond du séparateur de vapeur..
Une autre particularité préférée importante de l'invention réside dans la dont !-eau d'alimentation. ou d'appoint est introduite dans le séparateur de vapeur, étant entendu qu'il est essentiel que l'eau soit introduite de façon à éviter sensiblement toute turbulence dans le li- quide déjà recueilli dans le séparateur de vapeur, d'autant plus qu'un état de turbulence violente empêchera la précipi- tation désirée des impuretés dans l'eau d'alimentation.
En fait, l'eau d'alimentation est introduite dans le séparateur de valeur de façon à produire une stratification ou des cou- ches de liquide se.trouvant des températures différantes.
A cette fin, l'extrémité de décharge d'un tuyau d'eau d'ali- mentation est munie de moyens pour diffuser doucement l'eau d'alimentation dans le liquide contenu dans le séparateur de vapeur et se trouve à un niveau tel que la température soit suffisamment élevée pour précipiter les impuretés contenues
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":i". 13.-u d'alimentation, .ti- surplus, le tuyau ou. conduit 1 'r- o'rkv':
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a son extrémité d'entrée connectée au séparateur de vapeur à un niveau inférieur à celui de l'extrémité de décharge du tuyau d'eau d'alimentation, mais sensiblement supérieur à .celui du fond du séparateur de vapeur, en sorte que les impuretés précipitées se déposent dans le séparateur de va- peur, plutôt que d'être entraînées et introduites dans le serpentin de chauffage par la pompe de circulation .
Une autre particularité préférée de l'invention réside dans une nouvelle construction d'ajutage par lequel le fluide chauffé venant du serpentin de chauffage est dé- chargé dans le séparateur de vapeur, cette décharge se fai- sant suivent un trajet centrifuge sensiblement uniforme, de façon à assurer une bonne séparation et à faire en sorte que de :
La vapeur sensiblement sèche soit évacuée du séparateur Suivant encore une particularité préférée de l'in- vention, on prévoit des moyens automatiques pour entraîner la pompe de circulation, lorsque la pression développée par pompe d'eau d'alimentation excède une valeur déterminée.
Pour que l'invention puisse bien être comprise, on en décrira à présent, à seul titre exemplatif, plusieurs formes-d'exécution préférées, en référence aux dessins ci- annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un appa- reil générateur de vapeur suivant la présente invention, cet appareil comportant une soupape-de by-pass d'eau d'alimenta- tion actionnée par solénoïde, normalement ouverte et comman- dée par un commutateur ou interrupteur actionné par flotteur, en réponse à des variations du niveau d'eau dans le sépara- teur de vapeur;
- la figure 2 est une vue schématique fragmentai- re similaire à la. figure 1, mais illustrant un commutateur
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ou interrupteur sensible à la chaleur, associé au sépara- teur de vapeur et servant à commander le fonctionnement d'une soupape de by-pass d'eau d'alimentation actionnée par solénoïde ; - la figure 3 est, à plus grande échelle et en coupe partielle, une vue du commutateur sensible à la cha- leur représenté à la figure 2; - la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ; - la figure 5 est, à plus grande échelle, une cou. pe de l'extrémité de décharge du tuyau d'amenée d'eau d'ali- mentation; - la figure 6 est une vue en élévation latérale ( de gauche) de l'extrémité du tuyau, montrée à la figure 5 ;
- la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 5, mais illustrant une forme modifiée d'extrémité de décharge du tuyau d'eau d'alimentation; -. la figure 8 est une vue schématique fragmentaire ou interrupteur similaire à la figure 2, mais montrant un commutateur/le com- mande auxiliaire ou supplémentaire associé au commutateur sensible à la chaleur; - la figure 9 est une vue schématique fragmentai- re similaire à la figure 1, mais illustrant une soupape ac- tionnée par la pression d'un fluide, servant à dériver ou by-paser l'eau d'alimentation et commandée par une soupape pilote sensible à la chaleur associée au séparateur de va- peur ;
- la figure 10 est, à plus grande échelle, une coupe longitidinale de la soupape de by-pass actionnée par la pression d'un fluide, montrée à la figure 9 ;
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- la figure 11 est une coupe longitudinale' du dispositif de commande sensible à la chaleur pour la soupap pilote montrée à la figure 9, et - la figure 12 est une vue schématique illustrant une autre forme d'exécution de l'invention à pompe d'eau d'alimentation du type à diaphragme, dans la.quelle la quanti- té d'eau d'alimentation introduite dans le système est con- trôlée par dérivation du fluide de travail, constitué dans ca cas par de l'huile, qui communique des impulsions de pom- page au diaphragme .
A la figure 1, la notation de référence 1 désigne un dispositif de pompage multiple comportant une pompe d'eau d'alimentation F et une pompe de circulation R. Le disposi- tif 1 est entraîné par un moteur électrique 2, qui y est con- necté par un accouplement à arbre conventionnel 3. Un ensem- ble générateur de vapeur, identifié de manière générale par la notation de référence 4, comporte uli brûleur approprié 5, auquel un combustible est amené par un conduit 6 sous la com- mande d'une soupape conventionnelle 7 actionnée par un ther- mostat, le combustible éta.nt amené à cette soupape par un conduit 8. Le brûleur 5 pulvérise le combustible dans une chambre de combustion 10 contenue dans une enveloppe 11, le combustible étant enflammé par une électrode appropriée 12.
L'enveloppe 11 renferme un sernentin de chauffage ou une chaudière génératrice de vapeur 13, comportant un certain plats nombre de serpentins /ou sections conventionnels 14 à son extrémité supérieure et une section de paroi hélicoïdale 15 à circulation d'eau à son extrémité inférieure. Une fourrure en tôle appropriée 17 est prévue dans la section 15 en des- sous des serpentins 14. Un carneau 18 est prévu à l'extrémi- té supérieure de l'enveloppe 11, pour l'évacuation des pro- duits de combustion .
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La pompe d'alimentation F est une pompe à têtes multiples et comporte une tubulure d'alimentation d'entrée 19, et une tubulure de sortie ou de décharge 20, interconnec- tées par des tuyaux de montée ou gaines de têtes de pompe identiques 21, contenant chacune des soupapes d'ajustement .appropriée (non représentées) pour aider à réaliser le pompa- ge d'eau'd'alimentation d'une manière connue. L'eau d'alimen- tation est amenée à la tubulure d'entrée 19 par.un tuyau 22 connecté à une source chaude (non représentée). Une vanne de fermeture 23 actionnable à la main est montée dans le tuyau 22 et un filtre 24 est intercalé dans ce tuyau entre la van- ne 23 et la tubulure d'entrée 19.
Un tuyau de décharge 25 de l'eau d'alimentation est connecté par une.extrémité à la tu- bulure de décharge 20, une soupape d'ajustement 26 de type courant étant interposée entre une extrémité dudit tuyau et 1 tubulure de décharge 20, dans le but d'empêcher un renverse- ment de la circulation dans ledit tuyau, c'est-à-dire une circulation vers la tubulure 20. L'extrémité, opposée dvtuyau d'eau d'alimentation est reliée à l'enveloppe 27 d'un sépara- teur de vapeur identifié, de manière générale, par la nota- tion de référence 28.
Le tuyau 25 est connecté à l'enveloppe 27 à une hauteur prédéterminée au-dessus du fond de celle-ci, pour des raisons qui seront expliquées plus tard .Le tuyau d'eau d'alimentation 25 présente une extrémité de décharge 25a, qui fait légèrement saillie dans l'enveloppe 27 et pré- sente une face terminale inclinée de façon à former un angle d'environ 30 degrés avec la verticale, comme on le voit le mieux à la figure 5. Un disque 25b, dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre extérieur du tuyau 25, est soudé à l'extrémité de ce tuyau, comme indiaué en 25c. Le dis. que 25b est incliné de manière à former un angle d'environ
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30 degrés du c8té opposé de la verticale, de sorte que l'angle formé par le disque 25b avec la face terminale adja- cente du tuyau 25 est dtenviron 60 degrés .
Le disque.25± ou déflecteur sert de cloison/pour diffuser lteau d'alimentation entrante (60 F) dans le liquide relativement plus chaud déjà recueilli dans'le séparateur de, vapeur 28, de façon que l'eau entrante soit amenée à s'étaler ou à "s'épanouir", ce qui évite la formation d'une turbulence substantielle dans l'enveloppe 27 du séparateur. En fait, il se produit une stratification dan le liquide contenu dans l'enveloppe 27, la couche la plus chaude se trouvant le plus haut et dérivant sa chaleur de la vapeur contenue dans la partie supérieure de l'enveloppe 27.
En tout cas,la température de la couche liquide se trouvant au niveau de l'extrémité de décharge 25a du tuyau d'eau d'alimentation est sensiblement supérieure à 160 F, en sorte que les impuretés usuelles contenues dans l'eau d'alimenta- tion sont précipitées et se déposent sur le fond de l'enve- loppe 27 .
La figure 7 illustre une'forme modifiée,,,de l'ex- trémité de décharge du tuyau d'eau d'alimentation 25 , dans laquelle l'extrémité du tuyau est perpendiculaire à l'axe de ce tuyau, comme indiqué en 25d, tandis qu'une.' cloison 25e comportant une patte 25f est soudée à la partie'inférieure, du tuyau, comme indiqué en 25g. La cloison 25e est, de pré- férence, inclinée selon un angle de 45 degrés par rapport à la verticale, comme montré à la figure 7, afin d'assurer la diffusion désirée de l'eau d'alimentation dans l'enveloppe 27 du séparateur de vapeur .
Les figures 5 et 7 montrent que les cloisons 25b et 25e sont montées sur le tuyau 25 de façon que le tuyau puisse se vider ou s'égoutter, en sorts. que la boue et d'au-
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tres matières ne peuvent pas s'accumuler à l'extrémité de du tuyau.
Un conduit de dérivation ou de by-pass 30, servanl à dériver ou by-passer l'eau d t alinzentation- autour de la pom pe d'alimentation F,est relié par une extrémité à la tubulur d'entrée 19, comme indiqué en 31, tandis que l'extrémité op- posée du conduit 30 est connectée aux chambres des soupapes de décharge des têtes de pompe respectives 21, comme indiqué en 32. Une soupape conventionnelle 33 actionnée par solénoïde est montée dans le conduit de by-pass 30 et est normalement maintenue ouverte, lorsque, le solénolde est désexcité.
On co@ prendra cependant,que lorscue la soupape 33 est ferr.lée, l' eat ne peut pas être dérivée de la chambre de décharge des têtes de pompe 21 à la tubulure d'entrée 19, mais doit être chassé. hors des têtes 21 et amenée dans la tubulure de décharge 20, au-delà de la soupape d'ajustement 26, et ensuite dans le tuyau d'alimentation 25. Dès lors, lorsque la soupape de by- pass 33 est ouverte, la pompe d'alimentation F est mise dans l'impossibilité de pomper de l'eau.dans le tuyau d'eau d'ali- mentation 25 relié au séparateur de vapeur 28.
Par contre, lorsque la. soupape 33 est fermée, la dérivation de l'eau d'a- limentation est interrompue et la pompe F envoie de l'eau au séparateur 28.
Sur le conduit de dérivation 30 est branché un con- duit 34 auquel est reliée une chambre de compensation 25, ser- vant à éliminer l'action de choc dans la tubulure d t entrée 19'
La pompe de circulation R est également une pompe à têtes multiples et comporte une tubulure de circulation d'entrée 19a et une tubulure de circulation de sortie ou de décharge 20a . Ces tubulures sont généralement similaires aux tubulures 19 et 20 de la. pompe F.Les tubulures 19a et 20a sont connectées à des tuyaux de montée et tûtes de pompe ^la similaires aux tûtes 21 précédemment décrites.
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La tubulure de circulation d'entrée 19a est reliée par un tuyau de circulation 36 à l'enveloppe 27 du séparateur de vapeur 28 en un endroit situé à une distance appréciable au-dessus de l'extrémité inférieure de l'enveloppe 27. Une soupape d'arrêt 37 à commande manuelle est montée dans le tuyau 36, tandis qu'une soupape d'ajustement 38 de type courant est montée dans le tuyau 36 entre la soupape 37 et l'entrée de la tubulure de circulation 19a. La soupape d'a- justement 38 a pour but d'empêcher une circulation d'eau dans le tuyau 36 de la pompe de circulation R vers le sépa- rateur de vapeur 28.
La t ubulure de circulation!de sortie 20a est re- liée par un tuyau 39 à l'extrémité d'entrée 40 du serpentin supérieur 14, en sorte que le fluide déchargé par le tuyau 39 hors de la pompe de circulation R est introduit directe- ment dans l'entrée du serpentin de chauffage 13. Une soupape d'arrêt 41 a commande manuelle est montée dans le tuyau 39 et sert à empêcher le retour de fluide du serpentin 13 pen- dant des opérations d'entretien. Un tuyau de branchement 42 est relié au tuyau 39 et une soupape d'égouttage 43 du ser- pentin est montée dans ce tuyau de branchement.
Une soupape 44 de déchargement de la pression de la pompe et un amortisse, 45 de déchargeaient de la pompe sont également reliés au tuyau 39 et sont de construction courante. Un manomètre 46 est relié au tuyau 39 et sert à indiouer la pression régnant à l'extrémité d'entrée du serpentin de chauffage 13.
Le serpentin de chauffage 13 présente une extré- mité de décharge 47, qui communique avec un tube 48 d'un thermostat classigue pour commander le fonctionnement de la soupape à combustible. Le tube 48 est enfermé dans un tube 49 de plus grand diamètre, qui débouche à son tour dans un
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tuyau 50, qui est connecté à l'extrémité inférieure de' l'enveloppe 27 du séparateur de vapeur. Le tuyau 50 amène le mélange d'eau chauffée et de vapeur du serpentin de chauf- fage 13 à un tuyau de décharge 51 monté centralement dans l'enveloppe 27 du séparateur de vapeur. Un ajutage de décharge est monté sur l'extrémité supérieure du tuyau 51.
A présent, il suffira de signaler que cet ajutage'comporte un élément en forme de cuvette 52 soudé à l'extrémité supé- rieure de tuyau 51. Cette cuvette contient des aubes ou ai- lettes 53 présentant une forme telle qu'elles amènent le fluide se déchargeant dans la cuvette à partir du tuyau 51 à s'écouler tangentiellement dans la cuvette, puis à débor- der radialement par dessus le bord de la cuvette, en sorte que l'eau non transformée en vapeur dans le séparateur de vapeur 28 vient heurter la paroi intérieure de l'enveloppe 27 du séparateur et s'écoule vers le bas, sous l'effet de la pesanteur, sous forme d'un film, le long de la dite paroi, jusqu'à être recueillie dans la partie inférieure du sépara- teur , sous forme de liquide en excès .
De cette manière ,la force centrifuge du fluide se déplaçant dans la cuvette 52 fait en sorte que les particules d'humidité heurtent la pa- roi intérieure de l'enveloppe 27 et y adhèrent, puis s'écou- lent vers le bas, plutôt que d'être entraînées hors du sépa- rateur par la vapeur, lorsque celle-ci quitte l'extrémité supérieure de ce séparateur. A cette fin, au moins un tuyau 54- est connecté à l'extrémité supérieure de l'enveloppe 27 du séparateur, pour amener la vapeur à un endroit d'utilisa- tion, une soupape d'arrêt 55 étant montée dans le tuyau 54 pour contrôler le courant de vapeur sortant du séparateur 28.
Une soupape de sécurité classique 56 est également reliée à 11 enveloppe 27 du séparateur, de façon à empêcher l'établis-
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sement d'une pression excessive dans le sép@arateur.
Un niveau d'eau en verre classique 57 est monté sur l'enveloppe 27 du séparateur, afin d'iindiquer le niveau de l'eau dans celui-ci. Une vanne de déchhargement 58 de type courant est reliée au fond de l'enveloppe 27 du séparateur, afin d'en permettre l'évacuation des matières précipitées, de la boue ou d'autres matières étrangères, quipeuvent s'ê- tre accumulées dans le fond de l'enveloppe ..Un tuyau de trop-plein 59 s'étend dans le fond de l'cerveloppe 27 et vers le haut le long du tuyau 51 jusqu'à un point légèrement in- férieur au fond de la cuvette 52.
Le tuyau 59 est ouvert à so son extrémité supérieure et une soupape d'arrêt 60 est reliéd à son extrémité inférieure à l'extérieur de l'enveloppe 27, un séparateur d'eau de condensation 60a de type courant étant relié à la soupape 60, dans- le but d'éliminer tout -teur excès d'eau, qui peut s'accumuler dans le sépara et s'élever au-dessus de l'extrémité supérieure du tuyau 59, le niveau maximum désiré de l'eau étant moins élevé et indiqué par le niveau X .
L'eau recueillie dans le purgeur 60a est déchar- gée par un tuyau 60b relié à un puisard ou source chaude(non représenté ) pour l'eau d'alimentation . Toutefois,- le systè- me fonctionne normalement sans nécessiter la séparation d'eau et ceci évite toute formation indésirable de vapeur dans la source chaude ( non représentée). Un mécanisme in- terrupteur ou commutateur classique 61 actionné par flotteur est monté dans une conduite d'eau 62 associée au séparateur de vapeur 28. Le conduit 62 comprend un tronçon inférieur 63 relié à une extrémité à l'enveloppe 27, en un point situé bien en dessous'du niveau X, et relié à son autre extrémité à un bottier creux 64 constituant une chambre à flotteur.
Le t ronçon supérieur 65 du conduit 62 a son extrémité infé-
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rieure reliée à la partisupérieure du bottier 64 et son extrémité supérieure reliée à l'enveloppe 27 en un point si- tué bien au-dessus du niveau!. Un flotteur 66 est monté dahs le bottier 64 et est agencé de manière à actionner un commutateur ou interrupteur 67 de type courant par l'inter- médiaire d'une bras 66a, qui établit une connexion opéra- tive entre le flotteur 66 et le commutateur 67. On compren- -vr e dra que le flotteur 66 ou/et ferme le commutateur 67, selon le niveau de l'eau dans le bottier 64.
Ce niveau correspon- dra toujours au niveau de l'eau dans le séparateur 26. Ainsit comme montré, le niveau de l'eau dans le boîtier 64, indi- qué en X', coincide avec le niveau X dans le séparateur de vapeur 28.
Le commutateur 67 est agencé de façon à répondre à une légère différence du niveau de l'eau dams le bottier 64. Ainsi, si le niveau de l'eau dans le boîtier 64 descend du niveau X' au niveau indiqué par X", le flotteur 66 est suffisamment abaissé pour fermer le commutateur ou inter- rupteur 67. En pratique, la différence entre les niveaux X' et X" est seulement d'environ un demi pbuce, en sorte que l'interrupteur 67 exerce un contrôle très sensible sur l'eau d'alimentation introduite dans le système, comme il sera expliqué plus en détails ci-après.
A un contact du commutateur 67 est connectée une extrémité d'un conducteur 68, tandis qu'un second conduc- teur 69 est connecté à l'autre contact dudit commutateur 67, ainsi qu'à une bobine ± de la soupape 33 commandée par so- lénoïde. Un autre conducteur 70 a une extrémité connectée à la bobine C, tandis que son autre extrémité est connectée à un contact du commutateur principal 71. Une extrémité du conducteur 68 est connectée à un contact du commutateur 'Il.
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Dsc conducteurs principaux 72 et 73 C0rl l\1Í,s0.üt C; U C\')Ui'[' 1
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au commutateur ou interrupteur 71.
L'interrupteur 67 actionné par flotteur reste ouvert aussi longtemps que le niveau de l'eau dans le sé- parateur de vapeur 28 est approximativement au niveau X.
Dès lors, à ce moment, la soupape de by-pass 33 est ouverte et dérive l'eau d'àlimentation autour de la pompe F, de façon à empêcher l'introduction d'eau dans le système. L'a- vantage de l'utilisation d'une soupape de by-pass 33 normale- ment ouverte réside dans le fait qu'elle évite la possibili- té d'introduction d'eau dans le système, si l'interrupteur 67 venait à manquer de fonction ner. ' ou si une autre anoma- lie se présentait dans le circuit. Toutefois, lorsoue le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur 26 tombe sen- siblement jusqu'au niveau X", le flotteur 66 descend et l'interrupteur 67 est fermé, ce qui ferme le circuit de la soupape de by-pass 33, en sorte que le solénoïde de cette soupape est excité et que cette soupape se ferme.
La fer- meture de la soupape 33 empêche la dérivation de l'eau d'alimentation autour de la pompe F et amène l'eau dans le tuyau 25, d'où elle est finalement déchargée dans l'envelop- pe 27 du séparateur de vapeur 28. Lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur 28 remonte jusqu'à un niveau tel que l'interrupteur 67 est ouvert, la soupape de by-pass 33 est désexcitée et, bien que la pompe d'alimentation F continue à fonctionner, elle ne peut plus fournir d'eau au système.
De cette manière, un volume sensiblement constant d'eau est maintenu dans le système à tous moments et comme une quantité excédentaire d'eau est maintenue dans le séparateur et
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'de vapeur 26/*?3Lse en circulation par la nome de circulation
R, qui fonctionne de manière continue, tout danger de voir le serpentin de chauffage 13 à sec est écarte. La pompe
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de circulation lut pompe 1'enu à la partie iu:'cr.i; arc: du ;3 -'!)i1.
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rateur de vapeur par le tuyau 36 et décharge cette eau dans le-tuyau 39, d'où elle est introduite dans l'extrémité d'en- trée 40 du serpentin de chauffage.
On observera que l'extré- mité de décharge du tuyau d'eau d'alimentation 25 se trou- ve à une hauteur située sensiblement à mi-distance entre le niveau X et l'extrémité d'entrée du tuyau de circulation 36.
Quant à l'extrémité d'entrée du tuyau 36, elle est à un niveau auquel la température de l'eau se trouvant dans le séparateur est suffisamment élevée que pour précipiter les impuretés contenues dans l'eau d'alimentation.
Les figures 2, 3 et 4 illustrent.un système si- milaire à celui représenté à la figure.1'et décrit plus haut, mais dans lequel une forme différente de dispositif de com- mande est associée au séparateur de vapeur, pour exercer un contrôle sensible sur l'amenée d'eau d'alimentation au système. Dans l'intérêt de la brièveté de la description, les parties du système correspondant à celle décrites en référence à la figure 1 seront désignées; dans le texte et . identifiées sur les dessins par les mêmes notations de réfé- rence.
Le dispositif de commande de la soupape de by- pass 33 actionné .par solénoïde est généralement identifié par la notation de référence 75 et comprend un ensemble que l'on peut considérer comme sensible au niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur de même qu'aux changements de tempé- rature, étant donné que la température à laquelle l'ensem- ble est soumis dépend du niveau de l'eau, comme on le dé- crira plus en détails plus loin. Le dispositif de commande.
75 comprend spécifiquement un bottier 76 présentant un alé- sage 77 s'étendant vers l'intérieur à partir d'une deses extrémités. Le boîtier 76 est initialemènt de configuration
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cylindrique pleine et est usiné à plat dans une région située sensiblement à la moitié de sa longueur, de manière à présen-; ter des parties de paroi planes 78 et 79, comme on le voit le mieux à la figure 4. Le restant du boîtier 76 présente des fentes 80 axialement écartées l'une de l'autre et de profon- deur prédéterminée, qui forme des ailettes 81 faisant sail- lie par rapport à une partie cylindrique 82 dans laquelle est ménagé l'alésage 77.
La partie intermédiaire du boîtier
76 présente une ouverture taraudée 83 communiquant avec l'a- lésage 77 et une extrémité d'un conduit 84 est reliée à la dite ouverture taraudée, l'autre extrémité de ce conduit étant reliée à l'enveloppe 27 du séparateur de vapeur 28. La par- tie intermédiaire du bottier 76 présente une seconde ouver- ture taraudée 85, située en alignement avec l'ouverture 78 et communiquant avec l'alésage 77 . Une extrémité d'un con- duit 86 est montée dans l'ouverture taraudée 85, tandis que l'autre extrémité de ce conduit 86 est reliée à l'enveloppe 27 en un point situé bien au-dessus du niveau d'eau X.
La figure 2 montre que l'alésage 77 se trouve sensiblement dans le même plan horizontal que le niveau X-, en sorte que cet alésage peut être rempli d'eau, selon le niveau de l'eau dans l'enveloppe 27.
Un élément d'interrupteur thermostatique 87 du type à immersion s'étend dans l'alésage 77 et comporte une partie filetée 88 sur laquelle est montée une douille 89.
La douille 89 est également filetée extérieurement de façon à être vissée dans une partie taraudée 90 prévue à l'extré- mité extérieure de l'alésage 77. Le dispositif thermostati- que à immersion 87 est de type conventionnel et constitue, en fait, un commutateur ou interrupteur thermostatique au- quel des conducteurs 91 et 92 sont connectés. Le conducteur 91 est également connecté à une extrémité de la bobine C
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la soupape à solénoide 33 et un second conducteur 93 est connecté à l'autre extrémité de la bobine C. Le dispositif thermostatique 87 a, de préférence, un intervalle opératoi- re de 250 à 400 F et est sensible à une différence de tem- pérature dtun degré Fahrenheit.
Dans l'installation présen- tement décrite, l'interrupteur 87 est normalement ouvert, mais il est agencé de façon à être amené à la position fer- mée, lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur de va- peur 28 tombe à un point tel que l'interrupteur soit en con- tact avec de la vapeur dans l'alésage 77 du boîtier 76,ainsi qu'il apparaîtra plus clairement dans ce qui suit*
Les conducteurs 92 et 93 sont respectivement con- nectés à des contacts d'un commutateur ou interrupteur prin- cipal 94, auquel du courant est amené par les conducteurs principaux 94a et 94b.
L'interrupteur sensible à la chaleur 87 répond à une élévation de température, lors d'un contact avec de la vapeur, lorsque le niveau de l'eau tombe dans le sépara- teur 28. Cet interrupteur répond également à une chute de température de l'eau, lorsque le niveau de l'eau monte dans le séparateur de vapeur. De cette manière, la soupape de by-pass 33 actionnée par solénoïde est commandée de manière très précise, en fonction des variations du niveau du liqui- de dans le séparateur de vapeur 28.
L'interrupteur sensible à la chaleur 87 est ré- glable de manière à fonctionner à une température désirée quelconque comprise dans la gamme des températures auxquel- les il est' sensible. Toutefois, la gamme de températures pour laquelle l'interrupteur est agencé n'est pas limitée, parce que, lorsque l'interrupteur est monte dans une conduite d'équilibre comprenant les conduits 84 et 86, l'eau qui est
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confinée dans le conduit b4 devient relûti V8i.lCnt plus 1'1') ':'I.t .
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que l'eau qui est contenue dans le séparateur 28 lui-même.
Ceci est dû aux pertes par rayonnement de la conduite 84 qui est, en fait, une conduite d'eau statique. Ainsi, l'interrup- teur sensible à la chaleur 87 peut être réglé de manière à fonctionner à la température et à la pression minima désirées de la vapeur et, en raison 'de l'eau relativement froide con- tenue dans le conduit 84, cet interrupteur fonctionnera avec une grande précision dans des conditions de pression et de température élevées de la vapeur.
Ainsi, si l'interrupteur sensible à la chaleur 87 est réglé de manière à fonctionner à une température correspondant à une pression de vapeur de 50 livres anglaises par pouce carré ou à une température d'approximativement de 290 F, il fonctionnera encore avec précision, lorsque la pression de mapeur a monté jusqu'à 150 livres anglaises ou lorsque la température de la vapeur a atteint une valeur relativement élevée d'environ 366 F.
Dès\ lors, lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur 28 tombe en dessous du niveau de l'interrupteur 87, celui-ci est exposé à une température de 366 F et ferme rapi- dement les contacts électriques, de façon à fermer le circuit de la soupape de by-pass 33 actionnée par solénoide. D'un autre côté, lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur s'élève, au pointqde l'interrupteur 87 est immer- gé, l'eau relativement froide contenue dans le conduit 84 viendra en contact avec l'interrupteur et refroidira celui- ci, ce qui provoquera l'ouverture des contacts de l'interup- teur, même si ce dernier est réglé pour s'ouvrir à une tempé- rature beaucoup plus élevée que 290 F.
Bien qu'il soit vrai que la surface supérieure de l'eau se trouvant dans le con- duit 84 sera sensiblement à la même température que la vapeur se trouvant dans le circuit 86, le transfert de chaleur au
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restant de l'eau se trouvant dans la conduite d'eau est pra- tiquement négligeable et ceci est dû au fait que la chaleur est rapidement dissipée par les ailettes 81 du bottier de l'interrupteur et par le conduit 84 lui-même.
Comme indiqué plus haut, le but des fines ailet- tes 81 prévues sur-le bottier 76 est de refroidir rapidement le boîtier par rayonnement de chaleur à partir de la partie cylindrque 82. De cette manière.-, le boîtier 76 retient très peu de chaleur, en sorte que l'interrupteur thermostatique 87 peut répondre à la température réelle règnant dans le boîtier 76, cette température étant donnée soit par la pré- sence d'eau en contact avec l'interrupteur, soit par la pré- sence de vapeur en contact avec celui-ci.
On comprendra aisé- ment que.-,si le boîtier 76 retenait une quantité substantiel- le de chaleur, l'action de l'interrupteur 87 serait influencée' par la chaleur du boîtier plutôt@que ar la température de l'eau ou de la vapeur se trouvant dans l'alésage 77.'En tout état de cause, le dispositif de commande 75 fonctionne de ma- nière à commander automatiquement l'amenée d'eau d'alimenta- tion au système, de façon à obtenir le même résultat que celui obtenu avec Il interrupteur 67 commandé par flotteur, décrit en référence à la figure 1.
A la figure 8, un dispositif de commande 75a, si- milaire au dispositif 76 de la figure 2 et normalement ou- vert, est associé à un dispositif de commande supplémentaire affectant la forme d'un commutateur ou interrupteur courant sensible à la chaleur 95, qui est normalement fermé et est de préférence, ajusté de façon à s'ouvrir à une température d'environ 225 F. Comme montré, l'interrupteur 95, est
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connecte dans une conduite LÓ-1 i'l lidYy'w à une hauteur pr';d6ter;t1Ín-}e au-dessus du dispositif de COEI.:211dc "/5a .
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Les interrupteurs 75a et 95 sont connectés en série par un conducteur 95a et sont montés en série avec la soupape de by, pass 33a par les conducteurs 91,92 et 93. La soupape 33a est normalement ouverte et se ferme de façon à interrompre la dérivation de l'eau d'alimentation, lorsqu'elle est désex- citée. A titre de dispositif de commande supplémentaire, un régulateur automatique de niveau d'eau 96 de type courant . est connecté au séparateur de vapeur 28 à un niveau légère- ment supérieur à celui de l'ampoule de l'interrupteur 95.
La décharge du dispositif 96 se fait par un tuyau 97 relié à une source chaude (non représentée).
L'interrupteur 95 est fermé aussi longtemps qu'il y a de la vapeur sous pression dans le séparateur de vapeur à une température supérieure à 225 F, étant donné que la chaleur de la vapeur agit alors sur l'ampoule de l'interrup- teur 95 et maintient celui-ci fermé. D'un autre côté, l'in- terrupteur 75a est fermé aussi longtemps que son ampoule est immergée dans du liquide, notamment lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur est en X. Dans ces condi- tions, le circuit de la soupape de by-pass 33 actionnée par solénoide est interrompu et la soupape 33a est ouverte,de manière à by-passer de l'eau d'alimentation, de façon .à empêcher son introduction dans le séparateur 28.
Si le ni- veau de l'eau descend suffisamment pour exposer l'ampàule de l'interrupteur 75a à la température de la vapeur, l'in- terrupteur 75a se ferme et ferme le circuit de la soupape 33a, en sorte que. cette dernière soupape se ferme et que la dérivation de l'eau est interrompue, ce qui permet à de l'eau d'alimentation d'entrer dans le séparateur de vapeur 28.
Si l'interrupteur 75a venait à manquer de s'ou- vrir, de manière à désexciter et à ouvrir la soupape de déri- vation 33a, lorsque l'eau atteint le niveau X, la soupape 33a
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resterait ouverte et de l'eau d'alimentation continuerait à être fournie au système. Le niveau de l'eau s'élevant dans le séparateur de vapeur, cette eau finira par venir en contact avec l'ampoule de l'interrupteur 95 et par refroidir cette ampoule, en sorte que cet interrupteur s'ouvrira et ouvrira le circuit de la soupape de by-pass 33a, de manière à désexciter et à ouvrir cette dernière, de façon à empêcher l'addition d'eau d'alimentation au système. Ainsi', l'inter- rupteur 95 fonctionne comme dispositif de commande auxiliai- re ou supplémentaire pour la soupape de by-pass 33a.
Le régulateur de niveau d'eau 96 fonctionne comme dispositif de commande de sécurité, pour le cas où l'inter- rupteur 95 viendrait également à ne pas fonctionner. Dans ce cas, lorsque le niveau de l'eau atteint celui du disposi- tif 96, celui-ci s'ouvre et l'excès d'eau est automatique- ment évacué du séparateur de vapeur 28, de façon à empêcher toute autre élévation du niveau de l'eau dans ce séparateur.
La figure 9 illustre un système de commande modi- fié, dans lequel une soupape automatique 100 sensible à la pression est montée dans le conduit.de by-pass 30 de la pompe d'alimentation, tandis qu'une soupape pilote 101 est prévue pour commander le fonctionnement de la soupape 100 par l'intermédiaire d'un dispositif de commande 102 sensible à la chaleur, qui commande le fonctionnement de la soupape pilote 101, en fonction des variations que subit le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur 28. La soupape 100 est montrée en coupe transversale à la figure 10 et comprend un corps 103 avec une entrée 104 et une sortie 105 sépa- rées par une cloison 106.
L'entrée 104 et la sortie 105 sont reliées à des parties du conduit de by-pass 30, comme montrée Le corps 103 de la soupape 100 présente une ouverture 107, qui est entourée par un siège 108. Un diaphragme flexible
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109 surplombe le corps 103 et est agencé de manière à s'ap- pliquer sur le siège 108. Le chapeau 110 serre le diaphragme
109 en place et est assujetti au corps 103 par une série de vis lll.
Dans le corps 103 est prévu un passage 112 communi- quant avec l'entrée 104 et le diaphragme 109, tandis que le chapeau 110 présente des passages correspondants 113 et 114 respectivement, qui établissent une communication entre l'entrée 104 de la soupape et une chambre de pression 115 pré. vue dans le chapeau 110 au-dessus du diaphragme 109. Une ex- trémité d'un tube 116 est reliée à une ouverture taraudée
117 nénagée dans le chapeau 110 et l'extrémité opposée du tube 116 est reliée à une ouverture d'entrée taraudée 118 formée datas le corps 101 a de la soupape pilote 101.
Le corps 101a de la. soupape pilote 101 présente une ouverture de sortie taraudée 119, à laquelle est reliée une extrémité d'un second tube 120, dont l'extrémité opposée est reliée au tuyau 22, qui sert d'entrée pour la pompe d'alimentation F. L'ouverture d'entrée 118 et l'ouverture de sortie 119 pour la soupape pilote 101 communiquent par un orifice 121 contrôlé par un pointeau 122 à extrémité cônique 123, servant à obturer l'orifice 121. Le pointeau 122 est monté de maniè- re à pouvoir glisser dans une boîte à bourrage 124 vissée dans une ouverture 125 ménagée dans le corps 101a de la soupape pilote 101.
Le dispositif de commande 102 (figure 11) compor- te un corps 126, qui est sensiblement identique au corps 76 du dispositif de commande 75. Toutefois, au lieu de comporte! un interrupteur thermostatique, le dispositif de commande 10.' comporte une ampoule 127, qui est vissée dans un alésage 77a et présente à son extrémité extérieure un diaphragme mé- ta.ll.ique élastioue 128. L'ampoule 127 et le diaphragme 128 forment un réceptacle pour un liquide dilatable 129, dont le
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volume est capable d'augmenter, lorsque croit la température à laquelle le tube 127 est so umis.
Le pointeau 122 porte une tête 130 qui est fixée au diaphragme 128, de façon que, lors- que le fluide 129/Se dilate et se contracte, le diaphragme 128 s'infléchisse vers la soupape pilote 101 ou à partir de celle- ci en commandant ainsi le mouvement du pointeau 112 par rap- port à l'orifice 121.
Il ressort clairement de ce qui précède que,lors- que la soupape pilote 101 est fermée, une partie de l'eau entrant par l'entrée 104 de la soupape 100 traverse les pas- sages 112, 113 et 114 pour arriver dans la chambre de pres- sion 115, où elle agit sur le c8té supérieur du diaphragme 109, de manière à maintenir automatiquement la soupape 100 fermée. Toutefois, lors de l'ouverture de la soupape pilote 101, l'eau sous pression se trouvant dans la chambre 115 peut s'échapper par le tube 116, pour s'écouler ensuite à travers l'orifice 121 et la soupape pilote 101 et se déchar- ger par un second tube 120 dans le tuyau d'alimentation 22.
Cette décharge d'eau a évidemment pour effet de réduire la pression régnant dans la chambre 115 dans une mesure suffisan te pour permettre à la pression de l'eau se trouvant dans la chambre 104 d'écarter le diaphragme 109 de son siège et pour permettre ainsi la dérivation d'eau d'alimentation autour de ,la pompe d'alimentation F par le' tuyau 30. Etant donné que le pointeau ]22 de la soupape pilote 101 est commandé stric- tement en fonction de la température régnant dans l'alésage 77a du boîtier 126, il est clair que la soupape pilote 101 s'ouvrira ou se fermera selon que le tube 127 est touché par de l'eau ou de la vapeur à température relativement élevée.
En tout état de cause, la soupape 100 de by-pass de l'eau
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C3.Tc"..l3.riE:i1''.'ctt1.011 est corn iand4e strictement 211 fonction dos C3:l:i.i-ίr%RO r'-:'"11]i.r'" "'';"'"" -0 ("1-:-" (!""1" 1<. niveau 'Il-' 1¯t,vtt:
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dans le séparateur de vapeur 28 et ce de la même manière que celle décrite à propos de la commande de l'amenée d'eau d'a- limentation à l'appareil représenté aux figures 1 et 2.
La figure 12 représente schématiquement une pompe d'alimentation F' connectée à la tubulure de décharge d'eau d'alimentation 20 et à la.tubulure d'aspiration d'eau d'ali- mentation 19. Cette pompe F' comporte, comme illustré, une enveloppe 135 présentant un alésage 136 , dans lequel est monté un piston coulissant 137, et un second alésage 138, dans lequel est également monté un piston coulissant 139.
Une monture 140 en forme générale de bobine est reliée au boîtier 135 dans l'alignement de l'alésage 136 et un diaphrag, me de pompage flexible,141 est interposé entre la monture 140 et une bride 142 prévue à l'extrémité inférieure d'une colonne d'eau 143 de type courant. Une monture similaire 144 est montée en alignement avec l'alésage 138 ,et comporte un diaphragme de pompage similaire 145 interposa entre cette monture et une bride 146 d'une colonne d'eau similaire 147.
L'enveloppe 135 contient une chambre 150, qui est normalement remplie d'huile et des passages 151 et 152 éta- blis dans cette enveloppe établissant une communication entre la chambre 150 et,les -alésages 136 et 138, 'lorsque les pis- tons 137 et 139 sont dans leur position complètement rétrac- tée. Grâce à cet agencement, les alésages 136 et 138 et les montures y associées 140 et 144 sont toujours remplies d'hui.. le, en sorte qu'une impulsion de force maximum peut être communiquée aux diaphragmes 141 et 145.
Ces diaphragmes transmettent à leur tour l'impulsion de pompage à l'eau se trouvant dans la tubulure d'entrée 19, de manière à chasser l'eau au delà des soupapes de réglage et dans la tubulure de sortie 20, de façon à réaliser le pompage de l'eau d'une ma-
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nière bien compréhensible.
Les pistons 137 et 139 présentent des extrémités intérieures coniques qui coopèrent avec un c8té d'une pla- que oscillante 153 montée sur un arbre 154 tourillonné dans l'enveloppe 135. Un pignon conique 115 est 'calé sur l'ar- bre 154 et est entraîné par un pignon 156 monté sur l'arbre d'entraînement 3a. Un ressort de compression 157 est monté dans l'alésage 136 entre le piston 137 et la monture 140.
Un ressort de compression similaire 156 est disposé dans l'a- lésage 138 entre le piston 139 et la monture 144. Les res- sorts 157 et 158 sollicitent normalement les pistons y asso- ciés 137 et 138 vers la droite (lorsqu'on considère la figu- re 12)de façon que ces pistons viennent en ',, contact avec la plaque 153. Les ressorts 157 et 158 agissent, dès-lors, conune moyens de rappel pour les pistons 137 et 139, lorsque ceux-ci ont accompli leurs courses de pompage.
Une soupape. de by-pass à l'huile 160, actionnée par un solénoide, est montée dans un conduit 161, qui relie la'monture 140 à la chambre 150 de l'enveloppe 135. Une autre soupape de by-pass 162 actionnée par solénoïde est montée dans un conduit 163, qui relié la monture 144 à 'la chambre 150. On comprendra, dès lors, que lorsque les soupapes de by-pass 160 et 162 sont ouvertes, l'huile qui communiquerait normalement une impulsion de pompage aux diaphragmes 141 et 145 est plut8t admise à revenir à la chambre 150.
Dès lors, les diaphragmes 141 et 145 n'agissent pas et n'exer- cent aucune action de pompage de l'eau d'alimentation deLa tubulure d'entrée 19 à la tubulure de sortie 20. De cette manière, l'amenée d'eau d'alimentation au séparateur de va- peur 28 par le conduit 25 est empochée de manière aussi ef- ficace que dans les forces d'exécution précédemment décri-
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tes, dans lesquelles l'eau d'alimentation elle-même est dérivée par rapport à la pompe d'alimentation.
Deux soupapes 160, et 162 actionnées par solénoïde ont été illustrées à la figure 12,. étant donne que la pompe
Ft représentée est du type à têtes de pompage multiples.
Si une seule tête de pompe est employée, on ne devra évidem- ment prévoir qu'ion seul piston, tandis qu'une seule soupape est nécessaire pour dériver l'huile autour de ce piston.
Toutefois, les soupapes 160 et 162 sont reliées en série dans un circuit électrique, en sorte qu'elles sont actionnées simultanément, ainsi qu'on l'expliquera plus en détails plus loin.
Les soupapes 16Q et 162 sont commandées par un dispositif interrupteur, identifié , de manière générale, par la notation de référence 165 et comportant un boîtier 166, dont l'extrémité inférieure est connectée à la partie inférieure du séparateur de vapeur 28 par un conduit 167 et dont l'extrémité supérieure est connectée par un conduit 168 à la partie supérieure du séparateur de vapeur.
Le boî- tier 166 est donc, en fait, monté canalisation d'eau comprenant les conduites 167 et 168, en sorte que ce boîtier 166 contient de l'eau se trouvant au même niveau que dans le séparateur de vapeur 28. Due paire d'électrodes 169 et 170 de longueurs différentes s'étendent dans le boî- tier 166 et sont respectivement connectées à des conducteurs électriques 171 et 172. Le conducteur 171 est également con- necté à une borne 176de la bobine de la soupape colénoïde 160.
Un autre conducteur 177 est connecté à l'autre borne 176a de la bobine de la soupape à solénoïde 160 et son ex- 176a bobine la soupape solénoïde 160 son
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connecté par une extrémité à l'autre borne 179a de ladite bobine, tandis que son autre extraite est connectée à Lui contact d'interrupteur 179b.
Le conducteur 172 est connecte à un contact d'interrupteur similaire Les contacts 179b et 180 sont agencés de Manière à pouvoir coopérer avec un bras lui, qui est à son tour connecté à deux conducteurs principaux 182 et 183.
On comprendra que, lorsque le commutateur ou in- terrupteur 181 est fermé et lorsque le niveau de l'eau dans le séparateur 28 s'élève jusqu'au niveau X et jusqu'à une hauteur correspondante dans le bottier 166 de l'interrupteur 165, les extrémités des deux électrodes 169 et 170 seront immergées et le circuit passant par les soupapes à solénoïde 160 et 162 sera fermé, ce qui provoquera l'ouverture de ces deux soupapes, en sorte que de l'huile sera ramenée des montures respectives 140 et 144 à la chambre 150 du bottier 135, sans communiquer d'impulsions de pompage aux diaphragma 141 et 145, comme expliqué précédemment.
De cette manière, l'amenée d'eau d'alimentation au séparateur de vapeur 28 par le conduit 25 est empêchée, jusqu'à ce que le niveau de l'eau dans le séparateur de vapeur et dans le bottier 166 tombe en dessous de l'extrémité inférieure de l'électrode 161',de manière à interrompre ainsi le circuit des soupapes à solénoïde 160 et 162. Lors de l'interruption de ce circuit, les soupapes 160 et 162 se ferment automatiquement et ne dé-
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rivent plus d'huile poupée par les picnus 137 eu 13...
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avantage économique et pratique appréciable, en ce sens que l'huile qui est by-passée est propre et n'exerce normale- ment pas d'effet nuisible sur les parties des soupapes 160 et 162. D'un autre côté, une soupape, qui est utilisée pour dériver ou by-passer directement l'eau d'alimentation est nécessairement mise en contact avec les éléments corrosifs contenus dans cette eau, lesquels éléments tendent à atta- quer les parties de la soupape et à entraver le fonctionne- ment normal de celles-ci.
Chacun des systèmes décrits plus haut comporte des moyens pour entraîner automatiquement la pompe de circu- lation. Ainsi, un conduit 185 relie la tubulure de décharge
20 de la pompe d'alimentation F (figures 1,2, S et 9) et F' (figure 12) à la tubulure d'entrée 19a de la pompe de circu- lation R. Une soupape automatique 186 sensible à la pression et de type courant est montée dans le conduit 185 et réglée, de'préférence, de manière à s'ouvrir, lorsque la pression régnant dans le séparateur de vapeur est inférieure à 25 li- vres anglaises par pouce carré.
L'ouverture de la soupape 18 permet à Luie petite quantité d'eau d'entrer dans la tubulure d'admission 19a, de manière à entraîner la pompe de circula- tion R, en sorte que cette dernière commencera à fonctionner 'avant qu'une pression substantielle de vapeur soit engendrée dans le séparateur de vapeur.
Lorsqu'une pression supérieure à livres anglaises par pouce carré règne dans séparalivres anglaises par pouce carré règne dans le sépara- teur de vapeur 28, la soupape 186 est automatiquement main- tenue fermée, étant donné qu'une telle pression est adéqua- te pour chasser l'eau accumulée dans le séparateur de vapeut dans le tuyau 36 et dans la tubulure d'entrée 19a.
Bien que plusieurs formes préférées d'exécution de l'invention aient été décrites, il est évident que les
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détails de construction et d'agencement de ces folies d'exé- cution peuvent être modifiés, sans s'écarter de la portée de l'invention, telle qu'elle est définie dans les revendica- tions suivantes.
REVENDICATIONS.-
1.- Appareil générateur de vapeur comprenant un système de chauffage d'eau à alimentation positive forcée comportant une chaudière, un séparateur de vapeur et une por de circulation, une pompe d'eau d'alimentation pour introdui re de l'eau d'alimentation dans ledit système, et.un disposa tif sensible aux variations du niveau d'eau dans ledit seps rateur et servant à commander un dispositif associé à la poil pe d'eau d'alimentation de façon à empêcher ou à permettre l'introduction d'eau d'alimentation dans le système selon le besoins, en sorte que, pendant la marche de l'appareil, le niveau d'eau dans le séparateur est maintenu automatiquement et de manière sensiblement constante à une hauteur désirée.
2. - Appareil générateur de vapeur suivant la re- vendication 1, dans lequel le dispositif précité associé à la pompe d'eau d'alimentation est constitué par un by-pass équipé d'une soupape mobile entre des positions ouverte et fermée sous la commande du dispositif sensible aux variationr du niveau de l'eau dans le séparateur.
3. - Appareil générateur de vapeur suivant la re- vendication 2, dans lequel ledit by-pass est disposé entre l'entrée et la sortie de la pompe d'eau d'alimentation, de façon qu'en service l'eau d'alimentation soit by-passée ou dérivée autour de la ponpe d'eau d'alimentation, lorsque cette soupape est ouverte.
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"IMPROVED PERFECTION FOR STEAM GENERATORS. -
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The present invention relates to improvements to steam generating apparatuses operating with a. forced positive feed water heating system.
The object of the invention is to provide such a steam generating apparatus, in which the volume of feed water added to the system is, in use, automatically kept in equilibrium with the quantity of water discharged from the system in the form of steam. , so that a substantially constant volume of water is maintained in the system.
The present invention therefore relates to a steam generator apparatus comprising a forced positive feed water heating system comprising a boiler, a. steam separator and a circulation pump, a feed water pump for introducing feed water into said system, and a device sensitive to variations in the water level in said separator and serving to control a device associated with the feed water pump so as to prevent or allow the introduction of feed water into the system as required, so that, while the appliance is in operation,
the level of water in the separator is automatically and substantially constant maintained at a desired height.
Such an apparatus operates with an excess volume of water present in the system, in relation to the demand for steam, which excess volume is continuously kept in circulation; by the circulation pump in question, in a circuit. comprising the steam separator, in which the excess water is collected, and the boiler, of a
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this excess water is returned to the separator, even if no feed water is introduced into the system.
In this manner, the surface or interior surfaces of the boiler heating coil (s) are constantly kept wet and many adverse conditions are avoided in the heating coil (s) which conditions would occur if the heating coil (s) would occur. The heating sinks were intermittently wet and dry. Thus, crust-forming impurities, deposited by water having passed through the coil (s), form hard agglomerated crusts during the periods when the coil (s) are dry and exposed to fire.
Likewise, unfavorable chemical conditions, such as excess causticity or acidity in the water flowing through the heating coil (s), are aggravated during periods when the heating coil (s) are dry and result in attack. metal in these coils. Further, when the heating coil (s) are intermittently wet and dry, especially during periods of heating, the expansion and contraction of the metal of the heating tubes tends to strain that metal. a faster rate than when the coil (s) are kept full of water and, therefore, at a substantially uniform temperature.
The feed water pump is driven continuously and the associated device, placed under the control of the device sensitive to variations in the water level in the separator, serves intermittently to prevent the introduction of feed water by said pump for the aforementioned system, so that the level of the water in this separator and, consequently, the volume of water in
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excess present in the system are held substantially constant.
The device associated with the feed water pump and used to prevent feed water from entering the system can affect various tories. Thus, this device can be constituted by a bypass equipped with a valve movable between open and closed positions under the control of the device sensitive to variations in the level of the water in the separator. This valve may be a solenoid actuated valve and controlled by a float actuated switch or switch, by a heat sensitive switch or switch, or by two such switches or switches electrically connected in series.
The heat sensitive switch or switches are arranged so as to be in thermal contact with the steam or water in said separator, depending on the level of the water therein, and operate in response to the temperature difference. - ture between water and steam. In either case, the switch or switches are actuated depending on the level of water in the separator. The valve mounted in the bypass can be a hy-
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hydraulically and arranged to be controlled by a heat sensitive and actuated pilot valve. depending on the water level in the separator.
In accordance with certain preferred embodiments of the invention, the bypass is disposed between the inlet and the outlet of the feed water pump so as to pass this water. Said valve can normally be closed and brought to the open position, so as to bypass or by-pass the feed water and prevent its introduction.
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tion to said "; r3tè: r. However, if desired, the cont; r:; 1 = - .; fJt; ut Ci t Ci'0CGllr; r and la." - OL1T7? T7G pout :} tr (['11011 e a. 1 J.
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closed position, so as to allow the introduction of feed water into the system.
When the feed water pump is a pump. eg diaphragm comprising means for communicating pumping pulses to the diaphragm or to the diaphragms via a working fluid, the bypass can be arranged so that, when the valve is open, the flow fluid. work is bypassed, which prevents the pumping of feed water into the system.
An advantage of this arrangement lies in the fact that the valve has an extended service life, since it only serves to bypass or by-pass the clean working fluid, for example constituted by oil. , as compared to feedwater bypass, which normally contains crusting or depositing impurities and other deteriorating water treatment chemicals, which tend to corrode or otherwise damage parts of the valve and shorten its existence.
According to another preferred feature of the invention, the feed water for the system is introduced directly into the vapor separator, instead of being introduced into the inlet of the heating coil, as. it is in common use. This difference with respect to the prior practice affords numerous operational advantages and makes it possible to achieve another object of the invention, which consists in providing a steam generating apparatus of the type described above, in which, during operation of the apparatus the impurities present in the added feed water, such as calcium and magnesium, are precipitated out and thus made impossible to form harmful crusts or deposits.
Thus, it is well known that the cal-
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cium and magnesium normally present in the feed water are caused to precipitate, when the water is heated to a temperature of about 150-160 F. In current systems, under normal operation, the temperature of the water in the vapor separator is much higher than the precipitation temperatures of these impurities, so that these are automatically caused to precipitate and settle in the vapor separator, rather than being introduced into the vapor coil. heating, where they would precipitate and form scabs.
To this end, the circulation duct is; preferably connected to the vapor separator, so as not to interfere with the collection of the precipitated sludge or material at the bottom of the vapor separator.
Another important preferred feature of the invention resides in the feed water. or make-up is introduced into the vapor separator, it being understood that it is essential that the water be introduced in such a way as to substantially avoid any turbulence in the liquid already collected in the vapor separator, especially since A state of severe turbulence will prevent the desired precipitation of impurities in the feed water.
In fact, the feed water is introduced into the value separator so as to produce a stratification or layers of liquid having different temperatures.
To this end, the discharge end of a feed water pipe is provided with means for gently diffusing the feed water into the liquid contained in the vapor separator and is located at such a level. that the temperature is high enough to precipitate the impurities contained
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": i". 13.-u supply, .ti- surplus, hose or. leads 1 'r- o'rkv':
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has its inlet end connected to the steam separator at a level lower than that of the discharge end of the feed water pipe, but substantially higher than that of the bottom of the steam separator, so that impurities The precipitates settle in the vapor separator, rather than being entrained and introduced into the heating coil by the circulation pump.
Another preferred feature of the invention resides in a novel nozzle construction by which the heated fluid coming from the heating coil is discharged into the vapor separator, this discharge taking place in a substantially uniform centrifugal path, of so as to ensure good separation and to ensure that:
The substantially dry steam is discharged from the separator According to yet another preferred feature of the invention, automatic means are provided for driving the circulation pump, when the pressure developed by the feed water pump exceeds a determined value.
In order for the invention to be fully understood, several preferred embodiments will now be described, by way of illustration only, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a schematic view of a steam generating apparatus according to the present invention, this apparatus comprising a solenoid-actuated, normally open, feedwater bypass valve controlled by a switch or float-actuated switch, in response to changes in the water level in the vapor separator;
FIG. 2 is a fragmentary schematic view similar to 1a. figure 1, but showing a switch
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or a heat sensitive switch associated with the steam separator and used to control the operation of a solenoid operated feedwater bypass valve; FIG. 3 is, on a larger scale and in partial section, a view of the heat-sensitive switch shown in FIG. 2; - Figure 4 is a vertical section along the line 4-4 of Figure 3; - Figure 5 is, on a larger scale, a neck. eg from the discharge end of the feed water inlet pipe; - Figure 6 is a side elevational view (left) of the end of the pipe, shown in Figure 5;
- Figure 7 is a view similar to that of Figure 5, but illustrating a modified form of discharge end of the feed water pipe; -. Figure 8 is a fragmentary schematic view or switch similar to Figure 2, but showing an auxiliary or additional switch / control associated with the heat sensitive switch; - Figure 9 is a fragmentary schematic view similar to Figure 1, but illustrating a valve actuated by the pressure of a fluid, serving to bypass or by-pass the feed water and controlled by a valve heat sensitive pilot associated with the vapor separator;
- Figure 10 is, on a larger scale, a longitudinal section of the bypass valve actuated by the pressure of a fluid, shown in Figure 9;
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- Figure 11 is a longitudinal sectional view of the heat sensitive control device for the pilot valve shown in Figure 9, and - Figure 12 is a schematic view illustrating another embodiment of the invention with a pump. feed water of the diaphragm type, in which the quantity of feed water introduced into the system is controlled by bypassing the working fluid, in this case consisting of oil, which communicates pump pulses to the diaphragm.
In Figure 1, the reference notation 1 denotes a multiple pumping device comprising a feed water pump F and a circulation pump R. Device 1 is driven by an electric motor 2, which is connected thereto. - nected by a conventional shaft coupling 3. A steam generator assembly, generally identified by the reference notation 4, has a suitable burner 5, to which fuel is supplied through a duct 6 under the control of 'A conventional valve 7 actuated by a thermostat, the fuel was brought to this valve by a pipe 8. The burner 5 sprays the fuel in a combustion chamber 10 contained in a casing 11, the fuel being ignited by a suitable electrode 12.
The casing 11 encloses a heating sernentin or a steam generating boiler 13, having a certain number of conventional coils / or sections 14 at its upper end and a helical wall section 15 with water circulation at its lower end. A suitable sheet metal furring 17 is provided in section 15 below the coils 14. A flue 18 is provided at the upper end of the casing 11, for the discharge of the combustion products.
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The feed pump F is a multiple-head pump and comprises an inlet feed pipe 19, and an outlet or discharge pipe 20, interconnected by risers or ducts of identical pump heads 21 , each containing suitable adjustment valves (not shown) to aid in effecting feedwater pumping in a known manner. The feed water is supplied to the inlet tubing 19 through a pipe 22 connected to a hot source (not shown). A manually operable shut-off valve 23 is mounted in the pipe 22 and a filter 24 is interposed in this pipe between the valve 23 and the inlet pipe 19.
A feedwater discharge pipe 25 is connected at one end to the discharge tube 20, a common type adjustment valve 26 being interposed between one end of said pipe and the discharge tube 20, in order to prevent a reversal of the circulation in said pipe, that is to say a circulation towards the tubing 20. The opposite end of the feed water pipe is connected to the casing 27 of a vapor separator identified, in general, by the reference numeral 28.
The pipe 25 is connected to the casing 27 at a predetermined height above the bottom thereof, for reasons which will be explained later. The feed water pipe 25 has a discharge end 25a, which protrudes slightly into the casing 27 and has an end face inclined so as to form an angle of about 30 degrees with the vertical, as best seen in FIG. 5. A disc 25b, the diameter of which is slightly greater than the external diameter of the pipe 25, is welded to the end of this pipe, as indicated in 25c. Say so. that 25b is inclined so as to form an angle of approximately
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30 degrees from the opposite side of vertical, so that the angle formed by disc 25b with the adjacent end face of pipe 25 is about 60 degrees.
The disc 25 ± or baffle serves as a partition / to diffuse the incoming feed water (60 F) into the relatively warmer liquid already collected in the vapor separator 28, so that the incoming water is drawn to s. 'spreading or "blooming" which prevents the formation of substantial turbulence in the casing 27 of the separator. In fact, there is a stratification in the liquid contained in the envelope 27, the hottest layer being the highest and deriving its heat from the vapor contained in the upper part of the envelope 27.
In any case, the temperature of the liquid layer at the level of the discharge end 25a of the feed water pipe is substantially greater than 160 F, so that the usual impurities contained in the feed water - tion are precipitated and are deposited on the bottom of the envelope 27.
Figure 7 illustrates a modified form of the discharge end of the feed water pipe 25, in which the end of the pipe is perpendicular to the axis of this pipe, as shown at 25d. , while a. ' 25e partition having a 25f tab is welded to the lower part of the pipe, as shown in 25g. The partition 25e is preferably inclined at an angle of 45 degrees from the vertical, as shown in Figure 7, in order to ensure the desired diffusion of the feed water into the casing 27 of the. steam separator.
Figures 5 and 7 show that the partitions 25b and 25e are mounted on the pipe 25 so that the pipe can drain or drip, in spells. than mud and other-
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very material cannot accumulate at the end of the hose.
A bypass or bypass duct 30, servanl to divert or bypass the alinzentation water around the supply pump F, is connected at one end to the inlet pipe 19, as indicated in 31, while the opposite end of conduit 30 is connected to the relief valve chambers of the respective pump heads 21, as shown at 32. A conventional solenoid actuated valve 33 is mounted in bypass conduit 30. and is normally kept open when the solenoid is de-energized.
It will be understood however, that when the valve 33 is ferr.lée, the eat cannot be diverted from the discharge chamber of the pump heads 21 to the inlet manifold 19, but must be expelled. out of the heads 21 and fed into the discharge pipe 20, past the adjustment valve 26, and then into the supply pipe 25. Hence, when the bypass valve 33 is opened, the pump F feed is prevented from pumping water into the feed water pipe 25 connected to the vapor separator 28.
On the other hand, when the. valve 33 is closed, the feed water bypass is interrupted and pump F sends water to separator 28.
To the bypass duct 30 is connected a duct 34 to which is connected a compensation chamber 25, serving to eliminate the impact action in the inlet pipe 19 '.
The circulation pump R is also a multi-head pump and has an inlet circulation pipe 19a and an outlet or discharge circulation pipe 20a. These tubes are generally similar to the tubes 19 and 20 of the. pump F. The pipes 19a and 20a are connected to risers and pump heads ^ la similar to the heads 21 previously described.
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The inlet circulation tubing 19a is connected by a circulation pipe 36 to the casing 27 of the vapor separator 28 at a location a substantial distance above the lower end of the casing 27. A valve manually operated shut-off 37 is mounted in pipe 36, while a standard type adjustment valve 38 is mounted in pipe 36 between valve 37 and the inlet of circulation tubing 19a. The purpose of the adjustment valve 38 is to prevent water from circulating in the pipe 36 from the circulation pump R to the vapor separator 28.
The outlet circulation nozzle 20a is connected by a pipe 39 to the inlet end 40 of the upper coil 14, so that the fluid discharged through the pipe 39 out of the circulation pump R is introduced directly. - ment in the inlet of the heating coil 13. A manually operated shut-off valve 41 is mounted in the pipe 39 and serves to prevent the return of fluid from the coil 13 during maintenance operations. A branch pipe 42 is connected to pipe 39 and a coil drain valve 43 is mounted in this branch pipe.
A pump pressure relief valve 44 and a damper 45 for pump relief are also connected to pipe 39 and are of standard construction. A pressure gauge 46 is connected to the pipe 39 and serves to indie the pressure prevailing at the inlet end of the heating coil 13.
The heating coil 13 has a discharge end 47, which communicates with a tube 48 of a conventional thermostat to control the operation of the fuel valve. The tube 48 is enclosed in a tube 49 of larger diameter, which in turn opens into a
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pipe 50, which is connected to the lower end of the casing 27 of the vapor separator. Pipe 50 delivers the mixture of heated water and steam from the heating coil 13 to a discharge pipe 51 centrally mounted in the shell 27 of the steam separator. A discharge nozzle is mounted on the upper end of the pipe 51.
Now, it will suffice to point out that this nozzle has a cup-shaped element 52 welded to the upper end of pipe 51. This cup contains vanes or fins 53 having a shape such as to bring the pipe. fluid discharging into the bowl from pipe 51 to flow tangentially into the bowl and then to overflow radially over the edge of the bowl, so that the water not converted to vapor in the vapor separator 28 strikes the inner wall of the casing 27 of the separator and flows downwards, under the effect of gravity, in the form of a film, along the said wall, until it is collected in the part lower part of the separator as excess liquid.
In this way, the centrifugal force of the fluid moving through the bowl 52 causes the moisture particles to strike and adhere to the inner wall of the shell 27 and then flow downward, rather. than being entrained out of the separator by the steam when the latter leaves the upper end of this separator. To this end, at least one pipe 54- is connected to the upper end of the casing 27 of the separator, to bring the steam to a point of use, a stop valve 55 being mounted in the pipe 54. to control the flow of vapor leaving the separator 28.
A conventional safety valve 56 is also connected to the casing 27 of the separator, so as to prevent establishment.
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excessive pressure build up in the separator.
A conventional glass water level 57 is mounted on the casing 27 of the separator, in order to iindicate the level of the water therein. A common type discharge valve 58 is connected to the bottom of the casing 27 of the separator, in order to allow the discharge therefrom of precipitated material, sludge or other foreign material which may have accumulated in the separator. the bottom of the casing .. An overflow pipe 59 extends into the bottom of the cellop 27 and upwards along the pipe 51 to a point slightly lower than the bottom of the bowl 52 .
The pipe 59 is open at its upper end and a shut-off valve 60 is connected at its lower end to the outside of the casing 27, a standard type condensate separator 60a being connected to the valve 60. , for the purpose of removing any excess water, which may collect in the separa and rise above the upper end of pipe 59, the maximum desired level of water being less high and indicated by level X.
The water collected in the trap 60a is discharged through a pipe 60b connected to a sump or hot source (not shown) for the feed water. However, the system operates normally without requiring water separation and this avoids any undesirable formation of steam in the hot source (not shown). A conventional switch or switch mechanism 61 actuated by a float is mounted in a water pipe 62 associated with the steam separator 28. The pipe 62 comprises a lower section 63 connected at one end to the casing 27, at a point located. well below level X, and connected at its other end to a hollow casing 64 constituting a float chamber.
The upper section 65 of the duct 62 has its lower end.
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higher connected to the upper part of the shoemaker 64 and its upper end connected to the casing 27 at a point located well above the level !. A float 66 is mounted in the housing 64 and is arranged to actuate a switch or switch 67 of the current type through an arm 66a, which establishes an operative connection between the float 66 and the switch. 67. It will be understood that the float 66 or / and closes the switch 67, depending on the level of the water in the casing 64.
This level will always correspond to the level of the water in the separator 26. As shown, the level of the water in the housing 64, indicated in X ', coincides with the level X in the vapor separator 28 .
The switch 67 is arranged to respond to a slight difference in the level of the water in the casemaker 64. Thus, if the level of the water in the housing 64 drops from the level X 'to the level indicated by X ", the float 66 is lowered enough to close switch or switch 67. In practice, the difference between levels X 'and X "is only about half a chip, so switch 67 exerts very sensitive control over feed water introduced into the system, as will be explained in more detail below.
To a contact of switch 67 is connected one end of a conductor 68, while a second conductor 69 is connected to the other contact of said switch 67, as well as to a ± coil of valve 33 controlled by so. - lenoid. Another conductor 70 has one end connected to coil C, while its other end is connected to a contact of main switch 71. One end of conductor 68 is connected to a contact of switch II.
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Dsc main conductors 72 and 73 C0rl l \ 1Í, s0.üt C; U C \ ') Ui' ['1
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to the switch or switch 71.
The float actuated switch 67 remains open as long as the water level in the steam separator 28 is approximately at level X.
Therefore, at this moment, the bypass valve 33 is open and diverts the feed water around the pump F, so as to prevent the introduction of water into the system. The advantage of using a normally open bypass valve 33 lies in the fact that it avoids the possibility of introducing water into the system, should the switch 67 come off. to run out of function ner. 'or if some other anomaly occurs in the circuit. However, when the water level in the steam separator 26 drops substantially to level X ", the float 66 goes down and the switch 67 is closed, which closes the circuit of the bypass valve. 33, so that the solenoid of this valve is energized and that this valve closes.
The closing of the valve 33 prevents the bypass of feed water around the pump F and brings the water into the pipe 25, from where it is finally discharged into the casing 27 of the separator. steam 28. When the level of water in the separator 28 rises to a level such that the switch 67 is open, the bypass valve 33 is de-energized and, although the feed pump F continues to operate. function, it can no longer supply water to the system.
In this way, a substantially constant volume of water is maintained in the system at all times and as an excess amount of water is maintained in the separator and
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'of steam 26 / *? 3Lse in circulation by the circulation name
R, which operates continuously, any danger of seeing the heating coil 13 dry is eliminated. The pump
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of circulation lut pumps 1'enu to part iu: 'cr.i; arc: from; 3 - '!) i1.
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steam generator through pipe 36 and discharges this water into pipe 39, from where it is introduced into the inlet end 40 of the heating coil.
It will be observed that the discharge end of the feed water pipe 25 is at a height situated substantially midway between the level X and the inlet end of the circulation pipe 36.
As for the inlet end of the pipe 36, it is at a level at which the temperature of the water in the separator is high enough to precipitate the impurities contained in the feed water.
Figures 2, 3 and 4 illustrate a system similar to that shown in Figure 1 'and described above, but in which a different form of control device is associated with the steam separator, to exert a sensitive control over the feed water supply to the system. In the interest of the brevity of the description, the parts of the system corresponding to that described with reference to FIG. 1 will be designated; in the text and. identified in the drawings by the same reference notations.
The solenoid actuated bypass valve control device 33 is generally identified by reference numeral 75 and comprises an assembly which can be considered to be sensitive to the water level in the vapor separator as well. than changes in temperature, since the temperature to which the assembly is subjected depends on the water level, as will be described in more detail later. The control device.
75 specifically comprises a casing 76 having a bore 77 extending inwardly from one of its ends. Box 76 is initially configured
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solid cylindrical and is machined flat in a region located substantially at half its length, so as to present; ter flat wall portions 78 and 79, as best seen in Figure 4. The remainder of housing 76 has slits 80 axially spaced apart from each other and of predetermined depth, which form fins. 81 protruding from a cylindrical part 82 in which the bore 77 is formed.
The middle part of the case
76 has a threaded opening 83 communicating with the wound 77 and one end of a duct 84 is connected to said threaded opening, the other end of this duct being connected to the casing 27 of the vapor separator 28. The intermediate portion of the casing 76 has a second threaded opening 85, located in alignment with the opening 78 and communicating with the bore 77. One end of a duct 86 is mounted in the threaded opening 85, while the other end of this duct 86 is connected to the casing 27 at a point situated well above the water level X.
FIG. 2 shows that the bore 77 is located substantially in the same horizontal plane as the level X-, so that this bore can be filled with water, depending on the level of the water in the casing 27.
An immersion type thermostatic switch element 87 extends into bore 77 and has a threaded portion 88 on which a socket 89 is mounted.
The sleeve 89 is also externally threaded so as to be screwed into a threaded portion 90 provided at the outer end of the bore 77. The immersion thermostat 87 is of the conventional type and, in fact, constitutes a switch or thermostatic switch to which conductors 91 and 92 are connected. Conductor 91 is also connected to one end of coil C
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solenoid valve 33 and a second conductor 93 is connected to the other end of coil C. Thermostatic device 87 preferably has an operating range of 250 to 400 F and is sensitive to a difference in time. temperature of one degree Fahrenheit.
In the installation presently described, switch 87 is normally open, but it is arranged so as to be brought to the closed position, when the level of the water in the steam separator 28 drops to. such that the switch is in contact with steam in bore 77 of housing 76, as will become clearer in the following *
The conductors 92 and 93 are respectively connected to contacts of a switch or main switch 94, to which current is supplied by the main conductors 94a and 94b.
The heat sensitive switch 87 responds to a rise in temperature, upon contact with steam, when the water level drops in the separator 28. This switch also responds to a drop in temperature of. water, when the water level rises in the steam separator. In this way, the solenoid operated bypass valve 33 is controlled very precisely, depending on the variations in the level of the liquid in the vapor separator 28.
The heat sensitive switch 87 is adjustable to operate at any desired temperature within the range of temperatures to which it is sensitive. However, the temperature range for which the switch is arranged is not limited, because, when the switch is mounted in a balance line comprising the conduits 84 and 86, the water which is
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confined in duct b4 becomes relûti V8i.lCnt plus 1'1 ')': 'I.t.
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than the water which is contained in the separator 28 itself.
This is due to radiation losses from line 84 which is, in fact, a static water line. Thus, the heat sensitive switch 87 can be set to operate at the desired minimum steam temperature and pressure and, due to the relatively cold water contained in conduit 84, this switch will work with high precision under high pressure and high steam temperature conditions.
Thus, if the heat sensitive switch 87 is set to operate at a temperature corresponding to a vapor pressure of 50 pounds per square inch or a temperature of approximately 290 F, it will still operate accurately, when the mover pressure has risen to 150 English pounds or when the vapor temperature has reached a relatively high value of about 366 F.
Therefore, when the water level in the vapor separator 28 falls below the level of the switch 87, the latter is exposed to a temperature of 366 F and quickly closes the electrical contacts, so to close the circuit of the bypass valve 33 actuated by solenoid. On the other hand, as the water level in the steam separator rises, at the point where switch 87 is submerged, the relatively cold water contained in conduit 84 will come into contact with the switch. and will cool it, which will cause the switch contacts to open, even if the switch is set to open at a temperature much higher than 290 F.
While it is true that the top surface of the water in line 84 will be substantially the same temperature as the steam in line 86, the transfer of heat to the line.
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Remaining water in the water line is practically negligible and this is because the heat is quickly dissipated by the fins 81 of the switch housing and by the line 84 itself.
As indicated above, the purpose of the fine fins 81 provided on the housing 76 is to rapidly cool the housing by radiating heat from the cylindrical portion 82. In this manner, the housing 76 retains very little material. heat, so that the thermostatic switch 87 can respond to the actual temperature prevailing in the housing 76, this temperature being given either by the presence of water in contact with the switch, or by the presence of steam in contact with it.
It will be readily understood that, if housing 76 retained a substantial amount of heat, the action of switch 87 would be influenced by the heat of the housing rather than the temperature of the water or heat. the steam being in the bore 77. In any case, the control device 75 operates in such a way as to automatically control the supply of feed water to the system, so as to obtain the same result than that obtained with the switch 67 controlled by a float, described with reference to Figure 1.
In FIG. 8, a control device 75a, similar to the device 76 of FIG. 2 and normally open, is associated with an additional control device taking the form of a switch or switch sensitive to heat 95 , which is normally closed and is preferably adjusted to open at a temperature of about 225 F. As shown, switch 95, is
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connects in a pipe LÓ-1 i'l lidYy'w at a height to be determined above the COEI device.:211dc "/ 5a.
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The switches 75a and 95 are connected in series by a conductor 95a and are connected in series with the bypass valve, pass 33a by the conductors 91, 92 and 93. The valve 33a is normally open and closes so as to interrupt the bypass. feed water, when de-energized. As an additional control device, a standard automatic water level regulator 96. is connected to the vapor separator 28 at a level slightly above that of the switch bulb 95.
The device 96 is discharged through a pipe 97 connected to a hot source (not shown).
Switch 95 is closed as long as there is pressurized steam in the steam separator at a temperature above 225 F, as the heat from the steam then acts on the interrupter bulb. tor 95 and keeps it closed. On the other hand, the switch 75a is closed as long as its bulb is immersed in liquid, in particular when the level of the water in the vapor separator is at X. Under these conditions, the circuit of the solenoid operated bypass valve 33 is interrupted and the valve 33a is opened, so as to bypass feed water, so as to prevent its introduction into the separator 28.
If the water level drops enough to expose the ampule of switch 75a to the temperature of the steam, switch 75a closes and closes the circuit of valve 33a, so that. this latter valve closes and the water bypass is interrupted, allowing feed water to enter steam separator 28.
If the switch 75a were to fail to open, so as to de-energize and open the bypass valve 33a, when the water reaches level X, the valve 33a
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would remain open and feed water would continue to be supplied to the system. As the water level rises in the steam separator, this water will eventually come into contact with the bulb of the switch 95 and cool this bulb, so that this switch will open and open the circuit of the bypass valve 33a, so as to de-energize and open the latter, so as to prevent the addition of feed water to the system. Thus, the switch 95 functions as an auxiliary or supplementary control device for the bypass valve 33a.
The water level regulator 96 functions as a safety control device, should the switch 95 also fail to function. In this case, when the water level reaches that of device 96, the latter opens and the excess water is automatically discharged from the steam separator 28, so as to prevent any further rise. of the water level in this separator.
Figure 9 illustrates a modified control system, in which an automatic pressure sensitive valve 100 is mounted in the bypass line 30 of the feed pump, while a pilot valve 101 is provided for. controlling the operation of the valve 100 through a heat sensitive controller 102, which controls the operation of the pilot valve 101, based on changes in the level of water in the steam separator 28. The valve 100 is shown in cross section in Figure 10 and includes a body 103 with an inlet 104 and an outlet 105 separated by a bulkhead 106.
The inlet 104 and the outlet 105 are connected to parts of the bypass duct 30, as shown. The body 103 of the valve 100 has an opening 107, which is surrounded by a seat 108. A flexible diaphragm
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109 overhangs body 103 and is arranged to rest on seat 108. Cap 110 clamps the diaphragm
109 in place and is secured to the body 103 by a series of screws III.
In the body 103 is provided a passage 112 communicating with the inlet 104 and the diaphragm 109, while the cap 110 has corresponding passages 113 and 114 respectively, which establish communication between the inlet 104 of the valve and a valve. pressure chamber 115 pre. viewed in cap 110 above diaphragm 109. One end of tube 116 is connected to a threaded opening
117 fitted into bonnet 110 and the opposite end of tube 116 is connected to a threaded inlet opening 118 formed in the body 101a of pilot valve 101.
The body 101a of the. pilot valve 101 has a threaded outlet opening 119, to which is connected one end of a second tube 120, the opposite end of which is connected to pipe 22, which serves as an inlet for the feed pump F. inlet opening 118 and outlet opening 119 for the pilot valve 101 communicate through an orifice 121 controlled by a needle 122 with a conical end 123, serving to close the orifice 121. The needle 122 is mounted so as to be able to slide in a stuffing box 124 screwed into an opening 125 made in the body 101a of the pilot valve 101.
Controller 102 (Figure 11) includes a body 126, which is substantially identical to body 76 of controller 75. However, instead of! a thermostatic switch, the control device 10. ' comprises an ampoule 127, which is screwed into a bore 77a and has at its outer end an elastic metallic diaphragm 128. The ampoule 127 and the diaphragm 128 form a receptacle for an expandable liquid 129, of which the
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volume is able to increase, as the temperature increases at which the tube 127 is so umis.
Needle 122 has a head 130 which is attached to diaphragm 128 so that, as fluid 129 / expands and contracts, diaphragm 128 flexes to or from pilot valve 101 in thus controlling the movement of the needle 112 relative to the orifice 121.
It is clear from the above that, when the pilot valve 101 is closed, some of the water entering through the inlet 104 of the valve 100 passes through the passages 112, 113 and 114 into the chamber. pressure 115, where it acts on the upper side of the diaphragm 109, so as to automatically keep the valve 100 closed. However, upon opening the pilot valve 101, the pressurized water in the chamber 115 can escape through the tube 116, to then flow through the orifice 121 and the pilot valve 101 and discharge through a second tube 120 into the supply pipe 22.
This water discharge obviously has the effect of reducing the pressure prevailing in the chamber 115 to an extent sufficient to allow the pressure of the water in the chamber 104 to move the diaphragm 109 away from its seat and to allow thus the bypass of feed water around the feed pump F through pipe 30. Since the needle 22 of the pilot valve 101 is controlled strictly according to the temperature prevailing in the valve. bore 77a of the housing 126, it is clear that the pilot valve 101 will open or close depending on whether the tube 127 is touched by water or steam at relatively high temperature.
In any event, the water bypass valve 100
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in the steam separator 28 in the same manner as that described in connection with the control of the supply of feed water to the apparatus shown in Figures 1 and 2.
Figure 12 shows schematically a feed pump F 'connected to the feed water discharge pipe 20 and to the feed water suction pipe 19. This pump F' comprises, as illustrated, a casing 135 having a bore 136, in which is mounted a sliding piston 137, and a second bore 138, in which is also mounted a sliding piston 139.
A generally coil-shaped mount 140 is connected to housing 135 in alignment with bore 136 and a flexible pumping diaphragm 141 is interposed between mount 140 and a flange 142 provided at the lower end of the housing. a water column 143 of standard type. A similar mount 144 is mounted in alignment with the bore 138, and has a similar pumping diaphragm 145 interposed between this mount and a flange 146 of a similar water column 147.
The casing 135 contains a chamber 150, which is normally filled with oil, and passages 151 and 152 established therein providing communication between the chamber 150 and, the bores 136 and 138, when the pistons 137 and 139 are in their fully retracted position. By virtue of this arrangement, the bores 136 and 138 and the associated mounts 140 and 144 are always filled with oil, so that a maximum force pulse can be imparted to the diaphragms 141 and 145.
These diaphragms in turn transmit the pumping pulse to the water located in the inlet pipe 19, so as to expel the water beyond the control valves and into the outlet pipe 20, so as to achieve pumping water from a ma-
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very understandable.
The pistons 137 and 139 have tapered inner ends which cooperate with one side of an oscillating plate 153 mounted on a shaft 154 journalled in the casing 135. A bevel gear 115 is wedged on the shaft 154 and is driven by a pinion 156 mounted on the drive shaft 3a. A compression spring 157 is mounted in the bore 136 between the piston 137 and the mount 140.
A similar compression spring 156 is disposed in the bore 138 between the piston 139 and the frame 144. The springs 157 and 158 normally bias the associated pistons 137 and 138 to the right (when considering Fig. 12) so that these pistons come into contact with the plate 153. The springs 157 and 158 therefore act as a return means for the pistons 137 and 139, when these have completed their pumping strokes.
A valve. Solenoid operated oil bypass valve 160 is mounted in conduit 161, which connects mount 140 to chamber 150 of casing 135. Another solenoid operated bypass valve 162 is provided. mounted in a conduit 163, which connects the mount 144 to the chamber 150. It will therefore be understood that when the bypass valves 160 and 162 are open, the oil which would normally impart a pumping pulse to the diaphragms 141 and 145 is instead allowed to return to room 150.
Consequently, the diaphragms 141 and 145 do not act and do not exert any action of pumping the feed water from the inlet pipe 19 to the outlet pipe 20. In this way, the supply of the feed water to the steam separator 28 through line 25 is pocketed as effectively as in the execution forces previously described.
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tes, in which the feed water itself is bypassed relative to the feed pump.
Two solenoid actuated valves 160, and 162 have been illustrated in Figure 12 ,. given that the pump
Ft shown is of the type with multiple pump heads.
If only one pump head is used, obviously only a single piston ion should be provided, while only one valve is necessary to divert the oil around this piston.
However, the valves 160 and 162 are connected in series in an electrical circuit, so that they are actuated simultaneously, as will be explained in more detail below.
The valves 16Q and 162 are controlled by a switch device, identified generally by the reference numeral 165 and comprising a housing 166, the lower end of which is connected to the lower part of the vapor separator 28 by a duct 167 and the upper end of which is connected by a conduit 168 to the upper part of the vapor separator.
The box 166 is therefore, in fact, fitted with a water pipe comprising the conduits 167 and 168, so that this box 166 contains water lying at the same level as in the vapor separator 28. Due pair d Electrodes 169 and 170 of different lengths extend into housing 166 and are respectively connected to electrical conductors 171 and 172. Conductor 171 is also connected to terminal 176 of the coil of colenoid valve 160.
Another conductor 177 is connected to the other terminal 176a of the solenoid valve coil 160 and its ex- coil 176a the solenoid valve 160 is
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connected by one end to the other terminal 179a of said coil, while its other extracted is connected to the switch contact 179b.
The conductor 172 is connected to a similar switch contact. The contacts 179b and 180 are arranged so as to be able to cooperate with an arm itself, which is in turn connected to two main conductors 182 and 183.
It will be understood that, when the switch or switch 181 is closed and when the level of the water in the separator 28 rises to the level X and to a corresponding height in the housing 166 of the switch 165 , the ends of the two electrodes 169 and 170 will be submerged and the circuit passing through the solenoid valves 160 and 162 will be closed, which will cause the opening of these two valves, so that oil will be brought back from the respective mounts 140 and 144 to the chamber 150 of the housing 135, without communicating pumping pulses to the diaphragma 141 and 145, as explained previously.
In this way, the supply of feed water to the steam separator 28 through the line 25 is prevented, until the water level in the steam separator and in the housing 166 falls below. the lower end of the electrode 161 ', so as to thus interrupt the circuit of the solenoid valves 160 and 162. When this circuit is interrupted, the valves 160 and 162 close automatically and do not switch off.
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appreciable economic and practical advantage, in that the oil which is by-passed is clean and does not normally exert any deleterious effect on the parts of the valves 160 and 162. On the other hand, a valve, which is used to bypass or directly bypass the feed water is necessarily brought into contact with the corrosive elements contained in this water, which elements tend to attack the parts of the valve and hinder normal operation of these.
Each of the systems described above includes means for automatically driving the circulation pump. Thus, a duct 185 connects the discharge pipe
20 from the feed pump F (Figures 1, 2, S and 9) and F '(Figure 12) to the inlet pipe 19a of the circulation pump R. An automatic valve 186 sensitive to pressure and of a standard type is mounted in conduit 185 and preferably set to open when the pressure in the vapor separator is less than 25 pounds per square inch.
Opening the valve 18 allows a small amount of water to enter the intake manifold 19a so as to drive the circulation pump R so that the latter will begin to operate before a substantial vapor pressure is generated in the vapor separator.
When a pressure greater than English pounds per square inch prevails in separator English pounds per square inch prevails in vapor separator 28, valve 186 is automatically held closed, since such pressure is adequate for. expel the water accumulated in the vapor separator in the pipe 36 and in the inlet pipe 19a.
Although several preferred embodiments of the invention have been described, it is evident that the
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Details of construction and arrangement of these frills of execution may be varied, without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.
CLAIMS.-
1.- Steam generator device comprising a water heating system with forced positive feed comprising a boiler, a steam separator and a circulation por, a feed water pump for introducing water from feed into said system, and.a device responsive to variations in the water level in said separator and for controlling a device associated with the bristle of feed water so as to prevent or allow the introduction of Feed water into the system as required, so that while the apparatus is in operation the water level in the separator is automatically and substantially constant maintained at a desired height.
2. - Steam generator apparatus according to claim 1, in which the aforementioned device associated with the feed water pump consists of a bypass equipped with a valve movable between open and closed positions under the control of the device sensitive to variations in the water level in the separator.
3. - Steam generator apparatus according to claim 2, in which said bypass is arranged between the inlet and the outlet of the feed water pump, so that the water in service. feed either bypassed or bypassed around the feedwater ponpe, when this valve is open.
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