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Il existe déjà des régulateurs d'eau d'alimentation pour chaudières à vapeur, commandés non seulement en raison du niveau, de l'eau dans la chaudière, triais aussi directement en raison de la charge de la chaudière dont la mesure est constituée par la quantité de vapeur, prise à la chaudière par unité de temps. Alors Que, l'intensité des signaux. provenant du niveau de l'eau change en relation linéaire par rapport au niveau de l'eau, l'intensité des signaux dérivant de la charge ou de l'écoulement est proportionnelle au carné de la vitesse d'écoulement.
Le caractère divers de ces signaux commandant conjointement le regulateur aboutit au résultat indésirable que leur efficacité relative depend
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dans une large mesure de la région de charge, dans laquelle le procédé de réglage se passe à un moment détermine. Si l'efficacité des deux genres de signaux se synchronise par un ajustage convenable du régulateur par exemple de telle façon qu'elle correspond aux conditions du régime dans la région des charges moins importantes de la chaudière le ré- gime dans la région des charges plus importantes de la chau- dière engendre une.
prépondérence indésirable de l'effet des signaux d'écoulement sur l'effet des signaux dérivant du niveau d'eau. Cela se manifeste aux fluctuations de charges en l'occurence des différencies de niveau d'eau plus impor- tantes. Par contre, si le régulateur fonctionne de 'manière satisfaisante aux charges plus importantes de la. chaudière, les effets des signaux provenant du niveau d'eau présentent aux charges moins importantes de la chaudière une prépondérence excessive par rapport aux signaux provenant de l'écoulement, ce qui, pourrait provoquer l'instabilité du réglage.
Un autre inconvénient des régulateurs de l'eau d'alimentation des systèmes connus jusqu'ici consiste dans le fait que leur fonctionnement optimum exige une soupape d'alimentation d'une caractéristique bien déterminée, obligatoirement linéaire..
A défaut de satisfaire à cette condition, des mouvements de même importance du moteur d'ajustage provoquent des change- ments d'importance inégale de l'écoulement de l'eau d'alimen- tation. Le régulateur réagit alors dans certaines régions de charge de manière très sensible aux signaux commandant le régulateur et dans d'autres régions de charge d'une manière' trop faible, ce qui pourrais avoir pour conséquence ¯un réglage manquant de précision.
Les changements de surpression de l'eau d'alimentation à la soupape d'alimentation détériorent dans ces cas les régulateurs d'eau d'alimentation des systèmes connus à deux composantes et, exigent souvenu, la disposition d'un organe particulier maintenant cette surpression à une
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certaine valeur constante,afin d'exclure les influencée perturbatrices 'de la fluctuation. Pour la raison, de régulateurs à trois composantes sont frequemment employés.
Cependant, dans l'un comme dans l'autre cas, il y a des c om- plications de construction; le nombre des sources de trouble augmente et la. sécurité de service, qui est d'une importance toute particulière dans le casdes régulateurs de l'eau d'alimentation, s'en trouve diminuée. C'est un. fait bien connu, qu'en pratique on renc.ontre des soupapes d'alimentation de caractéristique très différente. L'adaptation des régula- teurs de l'eau d'alimentation, d'une conception uniforme, ces diverses -soupapes d'alimentation, est dans la pratique ' impossible, soulevant de très grandes difficultés.
C'est pour cette raison, qu'il y a lieu de considérer que le fonc- tionnement du. régulateur d'eau d'alimentation est défectueux.
La présente invention.a pour objet d'obvier aux incon- venients précités. L'invention consiste essentiellement en ce que, dans le régulateur d'eau d'alimentation, commandé par l'effet conjoint des signaux dérivant du niveau de l'eau, de 1' écoulement et d'un élément de pesage, cet élément étant accouplé au membre d'ajustage du moteur commandant la position de la soupepe d'alimentation) ledit élément de pesage étant chargé, d'une part, par une force provoquée par le dispositif de mesurage du niveau de l'eau et, d'autre part,par' une contreforce balançant ladite force au repos du régulateur, ladite contreforce étant provoquée par le dispositif de me- surage de l'écoulement et transmise à l'élément de pesage,' au moyen d'un dispositif de transmission,
dent le rapport de transmission présente une telle dépendance en interdépen- dence forcée avec les positions du moteur d'ajustage de la soupape d'alimentation, qu'à l'équilibre de l'élément de pesa- ge chaque quantité de vapeur s'échappant et mesurée par le dispositif de mesurage d'écoulement, est compensée par une
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quantité égale d'eau d'alimentation, entrant dans la chau- dière par la soupape d'alimentation. De plus, la présente invention se réfère aux détails particulièrement avantageux. pour 1*' effet envisagé.
Le dessin annexé illustre, de manière schématique, un exemple de réalisation de la présente invention appliquée à un régulateur -à pression d'huile.
1 indique le corps supérieur de la chaudière à vapeur, dont les espaces réservés à la vapeur et l'eau se trouvent reliés, par l'intermédiaire des tubes élastiques 2, 3, au récipient cylindrique 5 servant de dispositif de mesurage du niveau de l'eau. Ledit récipient est suspendu au moyen d'une tringle 7 à l'extrémité droite d'un fléau de balance 8 soutenu en 9.; un contrepoids 10 sert au contre-balancement partiel. Des butées 6 sont prévues pour permettre des oscil- lations verticales de petite envergure du récipient 5 à la suite de variation de son contenu, d'eau et donc. aussi de son poids. Au. bras gauche du fléau 8 est relié le tiroir de commande d'un régulateur à pression d'huile 11, auquel 1' huile, sous pression, est amenée en 12.
Ledit tiroir sert à l'actionnement du moteur régleur 13, 14, d'où un bowden 15 mène au levier 16 de la soupape d'alimentation 17, réglant l'amenée de l'eau d'alimentation par la conduite d'alimen- tation 18 au corps de chaudière 1.
Du bras gauche du fléau 8, une tige-poussoir 19 mène à l'extrémité gauche d'un autre fléau 20 dont l'extré- mité droite est articulée, par l'intermédiaire d'une tringle 21, au levier 22. Sur l'extrémité gauche de ce levier agit la queue 23 d'une membrane différentielle 24 reliée par l'in- termédiaire des conduites 25, 26 à une. résistance d'écoule- ment non représentée au dessin.
La chute de pression dans l'écoulement de la vapeur de la chaudière,ou d'un autre milieu dont la vitesse d'écoulement change avec la charge de
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la chaudière (air de combustion, gaz de fumée), provoquée par ladite résistance, sert de mesure de la vitesse d'écoulement Ledit levier 22 prend appui sur le galet 29 disposé au milieu d'un groupe de trois galets, disposés co-axialement (au dessin est visible seulement un de ces galets, les autres coïncident avec-ce galet); le galet 29 peut être déplacé à volonté à l'aide d'une poignée 30 le long d'un rail fixe 28 sur lequel roulent les deux galets latéraux. Par cet ajus- tage il est passible de donner au rapport des bras de levier c, d, la valeur requise.
Le fléau 20 est maintenu à l'aide d'un dispositif dé guidage, non représenté, d'une manière fixe dans une direction longitudinale et prend appui d'une façon inclinable sur un groupe de galets 27 qui se déplacent le long d'un rail fixe 28 d'une construction semblable à celle du groupe des galets 29. Les galets 27 sont reliés par l'in- termédiaire d'un levier 31 à l'extrémité d'un bras 32, sup- porté en 33 et qui porte un dispositif de guidage curviligne 34 qui peut être remplacé;ledit bras tend à osciller, dans le sens des aiguilles d'une contre, sous l'action d' un res- sort 36. Le dispositif de guidage curviligne 34 est constam- ment en prise avec un galet 35, porté par la tige de piston 1= du moteur d'ajustage 13.
Le régleur qui vient d'être décrit fonctionne comme suit
Le niveau d'eau dans le corps 1 de la chaudière est le même que celui dans le récipient 5. Au moment, où le niveau d'eau atteint la hauteur déterminée, et qui doit être automatiquement ..-aintenue par le régleur, le récipient 5 doit flotter librement entre les butées 6; le fléau 8' occupe alors une position horizontale, c'est-à-dire que le membre ajusteur 11 est dans une position neutre et conséquemment le moteur d'ajustage 13, 14 au repos.
Du fait, que dans cette position le poids du récipient 5 avec son contenu d'eau est contre-
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balancé seulement en partie par le contrepoids 10, il faut en vue d'un c ontrebalancement parfait (condition indispensa- ble pour l'état de repos du régulateur) assurer dans la tige-poussoir 19 une contreforce Pl dirigée vers le bas et dont la grandeur change seulement en raison du niveau de l' ea dans la chaudière, et non en raison de la charge de la chau- dière. Au niveau.normal' d'eau dans la chaudière, la contre- force à appliquer a donc également une valeur normale cons- tante indépendamment de la charge momentanée.-
Une prise déterminée de vapeur de la chaudière provoque une certaine-force' Pm à la membrane 24,
cette force change en raison du carré du prélèvement de vapeur et fournit, en combinaison avec le poids propre des parties de la membrane et des tringles, une force résultante P2 dans la-queue 23. De cette force P2 se transmet activement à l'extrémité droite du fléau 20une partie dont la grandeur dépend de la position du groupe de galets 2@:.'Si cette force est à opposer, à la contreforce P1, présumée dans la tige-poussoir 19, cela exige évidemment une position prédéterminée du groupe de galets 27 sur le rail 28, c'est-à-dire, un rapport prédéterminé des deux bras de levier a, b. A ce rapport correspond également une posi- tion parfaitement définie du bras 32 portant le dispositif curviligne de guidage 34.
Etant exigé que, dans un état d'iner.. tie du. régime de la chaudière, la quantité d'eau sortant de la chaudière sous forme de vapeur plus les pertes d'eau éventuelles doit être conforme à la quantité d'eau d'alimen- tation admise dans la chaudière, il's'ensuit qu'à toute charge de la chaudière, exprimée par la force P2'correspond une position bien définie du levier de la soupape d'alimenta- tion 16 et, en conséquence aussi, du galet 35. De cette inter- dépendence, ainsi que de la position bien définie du bras 32, il ressort, d'une manière bien définie, la hauteur h requise du dispositif de guidage curviligne 34 au point de contact
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avec le galet 35.
En effectuant la détermination sus-indiquée pour une série de charges, à partir de la charge minimum, jusqu'à la charge maximum, on obtient le parcours complet du guidage curviligne 34, assurant pour toute l'étendue de la charge de la chaudière, sous condition de son état d'inertie en régime, une égalité de la quantité d'eau consommée avec celle de l'eau d'alimentation admise. 11 a été établi, une caractéristique linéaire de la soupape d'alimentation, qui n'en est cependant pas une condition indispensable;
en effet il est possible de façonner d'une manière correspondante un dispositif de guidage curviligne, qui, réalisé en tôle et facilement interchangeable, permet d'adapter le régulateur de faon simple et parfaite à toutes les caractéristiques données de la soupape d'alimentation, sans avoir à procéder pour cela à des changements dans sa construction.
Lorsqu'un changement de charge se présente à la chau- dière, il provoque une altération de la force P2' ce qui a pour conséquence de troubler l'équilibre qui existait jusqu' alors au fléau 20 en déplaçant celui-ci de sa position hori- zontale en une position inclinée. Par conséquent, le tiroir de l'élément d'ajustage 11 est déplacé de sa position neutre et la tige de piston 14 du moteur d'ajustage 13, actionnant la soupape d'alimentation 17, est mise en mouvement.
Le galet '35, porté par la tige de piston, provoque du fait de son engagement avec: le dispositif curviligne de guidage 34 un déplacement du levier 32 et en conséquence un mouvement du groupe de galets 27, accouplé audit levier, et ce jusqu'à ce que .le changement du rapport des bras a, b du levier, causé par ce mouvement, restaure l'équilibre au fléau 8.
A ce moment,, le fléau 8 retourne de sa position inclinée en une position horizontale, tandis que le tiroir de l'élément d'ajustage 11 réoccupe sa position neutre et que le moteur d'ajustage 13, 14 termine son mouvement qui correspond à une
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position pour laquelle la soupape d'alimentation 17 fait pas- ser une quantité d'eau d'alimentation correspondante à la charge de la chaudière.
Au lieu de mesurer l'écoulement de vapeur immédiate- ment à la membrane différentielle 24, il est possible d'effec- tuer un mesurage indirect, en mesurant par exemple l'écoule- ment de l'air de combustion, ou des gaz de fumée. Cela présente. l'avantage essentiel que la membrane 24 et ses accessoires peuvent être dimensionnés sur la base de la pression peu éle- vée de ces milieux, alors que, pour le mesurage direct de la vapeur, il'faut tenir compte de la pression bien plus élevée de-la chaudière. Il est donc. préférable de choisir le cas du dispositif de mesurageindirect ; ceci à cause du prix de revient'réduit, du maintien plus facile et du plus haut degré de sécurité en service.
Il est bien connu que pour la production la plus ra- tionnelle du point de vue économique de la quantité de vapeur req@@@se dans une chaudière donnée, une quantité bien définie d'air de combustion est nécessaire, qui est pratiquement indépendante des changements de la puissance calorifique du combustible. Le mesurage de l'air de combustion représente donc, pour autant que le rapport économique le plus favorable entre la vapeur et l'air de combustion est maintenu, un équi- valent -du mesurage de la vapeur.
Il est à noter, qu'en ce cas, il n'est point.nécessaire que le rapport vapeur/air de combus- 'tion ait une valeur constante dans toute l'étendue de la charge de la chaudière.-Ce rapport 'pourrait changer avec la charge, une forme correspondante du dispositif de guidage cur- viligne 34 permettant de tenir compte à cet égard de toutes les caractéristiques d'une chaudière donnée.
Aux cas où le chauffeur ne maintiendrait pas le rapport le plus'favorable au point de vue économique entre la vapeur et l'air de combustion, ce qui est assez fréquent, notamment
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lorsqu'il s'agit d'une chaudière commandée à la main, mais travaille avec un excès d'air trop grand ou trop petit,une force P2 en résulte à la membrane 24 feignant-'une quantité de vapeur supérieure ou inférieure à celle réellement débi- @ tée. Un régulateur qui fonctionnerait de la façon décrite ci-dessus amènerait donc une quantité d'eau d'alimentation correspondante à la quantité feinte de vapeur débitée, et qui diffère du débit réel.
A la suite de cette discordance, entre la quantité d'eau consommée et la quantité d'eau ame- née, le niveau de l'eau devrait monter ou baisser, ce qui se ferait sentir aussi dans le récipient 5 et entraînerait une, altération de la contre force P1 qui devrait être appli- quee. Seulement au moment, où la force provoquée à la tige- poussoir 19 par le débit feint de vapeur,, atteindrait la valeur de la contreforce P1 qui doit être appliquée, le régu- lateur serait ramené au repos. Cela signifie, que même dans le cas d'un chauffage incorrect, le régulateur met toujours au point l'amenée de l'eau d'alimentation conformément au débt de vapeur. Cependant, le niveau d'eau maintenu autre- ment à une valeur normale ne reste pas sans changeaient, et se stabilise à une hauteur un peu plus grande ou plus petite.
Ces déplacements du niveau de l'eau, de part et d'autre de sa valeur normale, signalisent au chauffeur un excès d'air non approprié et l'avertissement de la nécessité d'une mise au point.
Par une forme appropriée du dispositif de guidage curvi- .ligne, il est possible d'assurer, en tant que normaux,dif- férents niveaux d'eau pour diverses charges de la chaudière, ce qui est désirable dans certains cas.
Les fluctuations de la surpression de l'eau d'alimen- tation à- la soupape 17, pour autant qu'elles se présentent .régulière dépendante de l'ouverture de la soupape d'alimenta- tion 17, peuvent être entièrement compenséespar une forme
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convenable du dispositif de guidage curviligne;ainsi est évité tout dérangement du fonctionnement précis du régula- teur tout en permettant le maintien du niveau de l'eau normal pour chaque charge de la chaudière. Si, cependant, lesdites fluctuations se présentent d'une manière irrégulière, elles ont un effet similaire à celui d'un chauffage impropre, à la base des signaux de charge et dérivant de l'écoulement de l'air de combustion.. La position du galet 35 n'indique pas, en un tel cas, la quantité d'eau réellement amenée.
La discordance entre la consommation et l'amenée de l'eau laisse monter ou baisser le niveau de l'eau et l'équilibre se rétablit entre les deux, à un niveau d'eau quelque peu différent du niveau normal.-
La mise au point du régulateur, selon la présente invention, sous forme de régulateur à pression d'huile, exige dans le but de l'obtention du plus haut degré de sensibili- . té et de sécurité en.service, de superposer, à tous mouve- ments de réglage, de manière bien connue, des oscillations.
d'amplitude faible et de longue durée d'oscillation provoquées par une source d'énergie auxiliaire.'Ces oscillations con- tribuent à l'élimination des conséquences perturbatrices des résistances passives du système régulateur et permettent de réaliser, sans toucher au degré de sensibilité, de réaliser une construction très robuste du régulateur,résistant très bien aux conditions lourdes du régime de la chaudière.
Or, la réalisation de la présente invention n'est aucunement limitée à l'utilisation d'huile sous pression'comme agent de transmission, bien que ce type de régulateurs se, soit révélé être particulièrement adéquat pour une grande sûreté de marche en régime permanent et n'exigeant qu'un entretien minime.
Avec les modifications utiles, et sans sortir du cadre de la présente invention, il serait possible d'appliquer l'invention également à des régulateurs electri-
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ques ou pneumatiques ou encore combinés Il est aussi possible d'utiliser à la place d'une membrane différentielle 24, une membrane simple et de la soumettre à la charge de l'air de commande, dont la pression a été mise en dépendence du. carré de la vitesse d'écoulement de la vapeur ou de l'air de'combustion,éventuellement des gaz de fumée. De même il -serait possible de transmettre les signaux du dispositif mesureur du niveau d'eau au fléau 8 à l'aide de l'air de com- mande ou de toute autre manière appropriée en soi connue.
REVENDICATIONS.
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1.- Régulateur d'eau d'alimentation pour chaudières à vapeur,commandé par l'effet simultané de signaux dérivés du niveau d'eau et de l'écoulement, caractérisé par le fait eu'il comporte un élément de pesage (8) accouplé au membre d'ajustage (11) du moteur (13,14) de réglage de la soupape d'alimentation, ledit élément de pesage étant chargé, d'une part,par la force provoquée par le dispositif de me- surage du niveau d'eau (5) et, d'autre part, par une contre- force équilibrant cette force en état' de repos du régulateur ladite contreforce (P1) étant provoquée par le dispositif de mesurage de l'écoulement (24) et transmise sur l'élément de pesage (8) par l'intermédiaire d'un système de transmission (20, 21, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35,
36) dont le rapport de transmission présente une telle variabilité en dépendance forcée ,des positions du moteur de réglage (13,14) de la soupape d'alimentation, qu'à l'équilibre sur l'élément de' pesage (8), chaque quantité de vapeur débitée, mesurée par le dispositif de mesurage de l'écoulement (24) correspond une quantité égale d'eau d'alimentation amenée dans la chau- dière par la voie de la soupape d'alimentation.
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