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"Vanne à gaz à joint d'eau."
La présente invention a trait à des vannes à gaz destinées au carneau menant d'un appareil producteur de gaz à un appareil consommateur du gaz, par exemple à un four.
Des vannes de ce type sont généralement situées dans le carneau au point où ce dernier forme un coude à angle droit et passe de la, verticale à l'horizontale; elles sont faites de fonte et ont une forme circulaire. Elles comportent un bord d'appui biseauté qui s'applique sur n siège biseauté correspondant d'une plaque de fonte, d'une manière semblable à celle d'une soupape soulevante d'un moteur à combustion interne.
Le joint d 'étanchéité
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de la vanne est constitué par un contact précis.métal sur métal; toutefois, la température, relativement haute, du gaz produit, @ passant dans .le carneau, tend à gauchir plus ou moins les pièces de la vanne et il s'ensuit une fuite de gaz passant entre la vanne et son siège dans le cas où la vanne n'est pas' rendue étanche par le gudron.déposé par le gaz.
Cet état des choses présente toutefois de grands inconvénients lorsque la vanne doit être actionnée, car le goudron peut l'amener à adhérer à son siège si fortement qu'une grande force est néces- saire pour l'en soulever; il est également très difficile d'asseoir convenablement la vanne lorsqu'on la ferme de nouveau. En outre, une telle vanne commence souvent à fuir en dépit du goudron déposé et,lorsque cela se présente, le travail de l'obturation de la vanne doit être exécuté dans une atmosphère de gaz, ce qui est dangereux et peut donner lieu à des accidents.
C'est le but principal de la présente invention que de pro- poser pne vanne à gaz de conception perfectionnée, dans laquelle les désavantages susdits sont écartés.
Un autra but de l'invention est de proposer une vanne à gaz -qui soit de production simple et qui, en même temps, ait un fonc- tionnement particulièrement efficace, reste en bon ordre de marche et ne soit pas affectée par le goudron et d'autres matières dépo-' sées par le gaz.
Selon l'invention. une vanne à gaz destinée'à être située dans un carneau entre un appareil producteur de gaz et un appareil con- sommateur du gaz, par exemple un four, dans lequel le courant ga- zeux est amené à passer de la direction verticale à la direction horizontale, comprend une hotte susceptible d'être levée et abais- sée, ouverte sur sa face inférieure vers le passage vertical du carneau, la paroi de ladite hotte, située du côté du passage ou des passages horizontaux du carneau, étant décupée de manière à former une ouverture mettant en communication l'intérieur de la
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' vanne et ledit passage ou lesdits passages horizontaux dans la position levée de la hotte, et une auge ouverte, profonde et étroite,
associée au passage vertical dit carneau et destinée à former un joint liquide pour la paroi de la, hotte dans la posi- tion abaissée de celle-ci.
De préférence, la hotte est de forme polygonale, par exem- ple rectangulaire, en plan, une ou plusieurs parois étant décou- pées'de manière à avoir une forme qui donne des caractéristiques prédéterminées en ce qui concerne la section de chaque ouverture par rapport à la position de la hotte, les parties découpées don- nant communication avec les carneaux horizontaux correspondants et le carneau vertical.
Un dispositif peut être prévu pour alimenter continûment en liquide d'étanchéité ladite auge, de même qu'un tuyau'- de :.. débordement pour évacuer de l'auge le liquide excédentaire.. Le tuyau de débordement peut être pourvu d'une auge d'étanchéité propre à liquide, située à l'extérieur de la vanne.
La vanne peut être actionnée par une tige, de vanne s' éten- dant à travers la paroi du carneau et reliée au sommet de la...
... hotte, une auge couverte, profonde et étroite, agencée pour former un joint liquide, étant fixée au sommet du carneau de manière à entourer ladite tige et un capuchon, concentrique, fixé à une partie supérieure de ladite tige étant plongé dans ladite auge.
L'auge qui entoure la tige peut être pourvue d,'un dispositif . destiné à alimenter continûment l'auge en liquide d'étanchéité et à évacuer continûment ce dernier de l'a.uge.
Le capuchon- concentrique fixé à la tige de vanne peut être gradué d'après les caractéristiques de l'ouverture découpée dans la paroi de la hotte, de manière à indiquer le degré d'ouverture de la vanne* Cette indication donne, en conjonction avec les indi- cations de la pression gazeuse régnant dans les passages d'entrée et de sortie situés de part et d'autre de la vanne (pressions qui peuvent être indiquées par des manomètres convenables reliés à ces passages),la mesure du débit du gaz par la vanne, qui sert
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de dispositif de mesure à orifice variable.
Pour que l'invention puisse être comprise plus clairement, une réalisation préférée de celle-ci va maintenant 'être décrite, à titre d'exemple, en se référant au dessin schématique a,nnexé.
Le dessin représente, en perspective, une vue partiellement découpée d'une vanne à gaz selon l'invention, réglant l'écoule- ment d'un gaz vers un carneau de sortie horizontal.
' Le dessin représente le conduit reliant 'un appareil produc- teur de gaz et un four en un point où il forme un coude à angle droit et passe de la verticale à l'horizontale, la passage verti- cal étant indiqué en 1 et le passage horizontal en 2. Le conduit, qui peut être d'acier, est de préférence revêtu d'une garniture thermiquement isolante telle que la brique réfractaire, comme en 3; en outre , l'enveloppe d'acier peut aussi être logée dans une maçonnerie (non représentée).
La vanne même comprend une hotte 4 comportant une partie supérieure 5 et quatre parois descendantes, ladite hotte étant ouverte à la base, vers le passage vertical du carneau. La paroi verticale 6 de la hotte, faisant face vers le passage horizontal 2, est découpée de manière à laisser subsister une partie assez haute pour servir de lèvre d'étanchéité.
Autour du passage vertical l du carneau, il y a une auge 7, reliée à la paroi extérieure du carneau le long du fond, la face intérieure de l'auge étant formée par la paroi .extérieure du car¯ neau. Cette auge rectangulaire est agencée pour recevoir l'eau et servir de joint d'eau, de manière que, lorsque,la hotte est baissée de façon que les quatre parois soient immergées dans l'eau contenue dans l'auge 7, on obtienne une fermeture complètement her- métique.
On ouvre la vanne en la soulevant au moyen d'une tige 8 qui est fixée par une cheville à des cornières de raidissement 9 sou- dées au-dessus 5 de la hotte, la lèvre d'étanchéité formé, par la
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paroi 6 étant ainsi levée hors de l'eau contenue dons l'auge d'étanchéité 7.
Pour assurer l'équilibre de la hotte, une masse ,(non repré- sentée) peut être attachée soit à l'intérieur'de la paroi 6, soit au sommet de la partie 5, masse dont le poids égale le poids du métal manquant de ce côté de la hotte du fait que la. paroi 6 a une hauteur moindre que celle des trois autres parois de la hotte.
Lorsque la vanne est ouverte, le gaz a accès à l'espace com- pris entre le dessus 5 de la hotte et le paroi supérieure du car- neau, si bien que l'on doit prévoir un joint autour de la tige 8 à l'endroit où elle passe à travers le dessus du carneau. Ce joint a. la forme d'une auge, prof onde , formant joint'd'eau, compre- nant deux tubes concentriques 10 et 11, de préférence en acier, soudés à une bride inférieure,12, , fixée au-dessusdu carneau, et un capuchon concentrique µµ?fixé à la tige en 14 plongeant dans l'auge 10, 11, ledit capuchon ayant une diamètre approxima- tivement intermédiaire entre les diamètres des deux tubes formant l'auge 10, 11.
Pour remplacer'l'eau perdue par évaporation et pour évacuer tout dépôt de goudron ou de suie des surfaces d'eau exposées m gaz, une a,limentation continue en eau est prévue vers l'auge 7 en 15 et vers l'auge 10, 11 en 16. L'eau pénètre à la base de cha- que auge et en sort au sommet par des tuyaux de débordement, tels que le tuyau 17 qui part de l'auge 7 et le tuyau 18' qui.part de l'auge 10, 11. De cette manière, on maintient l'eau à un niveau constant dans chaque auge.
L'écoulement continu de l'eau dans les auges d'étanchéité, qui vient d'être décrit, présente un avantago considérable en ce qu'il empêche la surchauffe des pièces 'actives, c'est-à-dire de la hotte, de la tige de vanne etc..., et contribue grandement au maintien de la vanne en bon état.
Dans le cas d'une accumulation de boues dans le fond de
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l'auge 7, des portes d'accès (non représentées) peuvent être pré- vues à la base de l'auge, par exemple à des coins opposés, pour permettre d'introduire des raclettes pour évacuer les-boues, comme on le comprend aisément; une porte semblable'peut être prévue sur l'auge 19.
Comme le liquide qui déborde de l'auge 7 vient d'un espace qui contient du gaz lorsque la vanne est ouverte, le tuyau de débordement 17 comporte son propre joint d'eau ayant la forme d'un petit réservoir 19 dans lequel plonge le tuyau 17. La profondeur à laquelle le tuyau 17 plonge sour le niveau de l'eau contenue dans le réservoir 19 doit être au moins aussi grande que la hauteur manométrique maximum du manomètre à eau mesurant la pression du gaz dans le carneau horizontal 2. Le petit réservoir
19 comporte un tuyau de débordement 20.
Il serait évidemment possible de prévoir un joint externe pour le tuyau de débordement 17 en donnant au tuyau 17 la forme d'un tube en U. Toutefois, ce tube .peut être bouché par le goudron. la suie et analogues, précipités du gaz. Dans le petit réservoir ouvert 19, ces dépôts montent à la surface de l'eau et sont évacués par le tuyau de débordement.
La vanne peut être employée de manière que le gaz puisse y passer dans les deux sens. Généralement, l'agencement est tel que le gaz s'écoule vers le haut par un passage vertical et quitte la vanne par un passage horizontal du carneau. Les dimensions transversales du carneau peuvent varier selon les exigences et peuvent être comprises, par exemple, entre un pied carré et six pieds carrés. Toutefois, l'invention n'est nullement limitée à ces dimensions particulières.
La paroi découpée 6 de la hotte peut avoir toute forme prédéterminée qui donne des caractéristiques désirées à la sec- tion de l'ouverture de la vanne par rapport à la position de la hotte. Par exemple, si l'on désire que l'ouverture de la vanne
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soit linéairement proportionnelle à la hauteur dont la hotte est levée, on peut prévoir une ouverture rectangulaire simple, comme le montre la dessin. Si, d'autre''part, il est requis que l'ouverture va,rie plus que proportionnellement au déplacement vertical de la hotte, l'ouverture peut prendre, par exemple, la forme d'un V renversé.
S'il est requis qu'il subsiste une petite ouverture bien définie immédiatement avant la. fermeture totale, on peut prévoir une encoche de largeur et de hauteur appropriées dans le bord supérieur d'une ouverture rectangulaire ou, dans le cas d'une ouverture en V renversé, on peut prévoir une partie supérieure parallèle de largeur convenable, relative- ment étroite, au lieu du sommet pointu.
En graduant le tube 13 attaché à la tige de vanne 8 d'après la forme de l'ouverture de la paroi 6 de la hotte de vanne 4, la vannée peut être utilisée, en conjonction avec des dispositifs indicateurs de pression, tels que des manomètres reliés aux car- neaux d'entrée et de sortie, en tant qu'orifice variable pour la mesure de l'écoulement du gaz qui y passe.
Dans certains'cas, les parois de la hotte peuvent avoir la même petite hauteur que sur tout le pourtour, si bien que l'ouver- ture a lieu sur les quatre bords lorsqu'on lève ces derniers hors du joint d'eau. 'Des passages de sortie horizontaux en tout nombre voulu peuvent être desservis par une seule vanne agissant en vannë- robinet commune pour tous les passages de sortie.
La pression de travail normale du gaz venant de l'appareil producteur est d'environ 2 pouces au manomètre à eau. Elle peut toutefois s'élever à environ 12 pouces au manomètre à eau ou à une valeur plus grande et la profondeur minimum de chaque joint doit donc être au moins égale à cette hauteur manométrique maxi- mum du manomètre à eau.
La construction de la hotte peut être doublée d'une cloison deux verticale dans le cas où il s'agit de @eux carneaux verticaux contigus,
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' un joint à auge d'eau étant disposé entre les carneaux pour rece- voir la cloison. Ainsi, des parois extérieures de la hotte;par exemple des parois opposées, peuvent être découpées pour régler quelconque . l'écoulement d'un carneau vertica@ vers un passage horizontal ou vers des passages indépendants, et les carneaux peuvent être mis en communication à travers ladite cloison si cette dernière est de hauteur moindre que les parois 6 de cette structure.
Dans une varànte, deux hottes peuvent être disposées dos à dos dans un carneau vertical de manière à être indépendamment mobiles et, dans ce cas, l'auge 7 comporte unauge médiane et constitue le joint d'eau des parois des hottes, ayant la forme d'un chiffre 8, au lieu de la forme purement rectangulaire décrite ci-dessus.
Dans la description qui précède, on s'est généralement référé au courant gazeux venant du carneau vertical et allant vers un four; il est toutefois clair que la construction de la hotte peut être utilisée pour régler un courant inverse passant par la hotte vers le carneau ou,les carneaux, selon le cas, si bien que, si l'on emploie une structure à double hotte, le courant inverse, passant par la hotte, peut être dirigé vers l'un des deux carneaux verticaux ou vers les deux carneaux verticaux.
La présence des garnitures réfractaires des auges contenues dans les carneaux assure qu'il n'y a sensiblement pas de pertes de chaleur des gaz de carneau dans la vanne.
La. présente invention fournit un joint qui est parfaitement hermétique aux gaz qui s'écoulent dans le carneau, contrairement aux constructions de vanne antérieurement employées où le siège de la vanne peut être encrassé de dépôts 'provenant des gaz de carneau ou endommagé par suite des déformations de la vanne ou de son siège, dues à la température des gaz passant par la. vanne.
Des expériences ont démontré que la structure de vanne décri- te et représentée ci-dessus peut être employée avec succès en tant
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' que dispositif de mesure pour déterminer le débit de gaz qui y passe, et qu'elle est spécialement supérieure aux vannes de la. forme ordinaire en ce qu'elle permet de 'réaliser une 'obturation positive immédiate lorsqu'il est nécessaire'de commuter les con- nexions de carneaux comme, par exemple, lorsqu'on passe d'un appa- reil producteur de gaz à un autre pour l'alimentation d'un four ou de fours de fusion du verre. Il n'y a pas de résistance méca- nique à la fermeture et la tige graduée montre si la vanne se trouve dans la position fermée, si bien 'qu'on sait avec certitude qu'il y a alors un oint parfait.
Cela supprime la pratique habi- tuelle qui consiste à pénétrer dans la chambre à vanne pour ins- pecter le fonctionnement de la vanne et, si nécessaire, à bourrer de l'argile pour arrêter les fuites.
Revendications.
1. Vanne à gaz destiné à être située dans un carneau, entre un appareil producteur de gaz et un appareil consommateur du gaz, par exemple un four, dans lequel le courant gazeux est amené à passer de la direction verticale à la direction horizontale, com- prenant une hotte susceptible d'être levée et abaissée, ouverte sur sa face inférieure vers le passage vertical du carneau, la paroi de ladite hotte, située du côté du passage ou des passages horizon- taux du carneau, étant découpée de manière à former une ouverture mettant en communication l'intérieur de la vanne et leditpassage 'ou lesdits passages horizontaux dans la position levée de la hotte, et une auge ouverte, profane et étroite,
associée au passa- ge vertical du carneau et destinée à former un joint liquide pour la paroi de la hotte dans la position abaissée de celle-ci.