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Pour le matériel roulant de chemin de fer, on emploie généra- lement le chauffage à la vapeur à basse pression. Dans ces instal- lations de chauffage à vapeur basse pression, l'admission de la vapeur de la conduite de vapeur principale du wagon se fait par l'intermédiaire d'une soupape de réglage commandée thermostagti- quemeent. Au moyen des thermostats l'admission de la vapeur venant de la conduite de vapeur principale est réglée de telle façon que la vapeur se convertit en eau de condensation juste à l'extrémité du radiateur, cette' eau s'écoulant alors à l'endroit de la sortie.
Dans les installations de chauffage'à vapeur basse pression pour petits locaux, tels que par exemple les compartiments des voitures de chemin de fer, le radiateur peut 'dans sa totalité être cons- truit comme thermostat. Dans ce cas, un réglage n'offre aucune dif- ficulté et l'on peut établir différents degrés de chauffage en faisant varier la longueur utile de la tige de poussée, par exem- ple au moyen d'un excentrique constituant la contre-butée dé la
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tige de poussée du thermostat.
Pour le degré de chauffage le plus élevé, le réglage est effectué de telle façon que la presque tota- lité du radiateur-thermostat est rempli de vapeur et. qu'à l'extré- té de sortie de ce dernier il ne s'échappe pas de vapeur et que seule de l'eau de condensation en est évacuée sous pression. Dans le cas du degré de chauffage le plus bas le réglage est établi de telle façon qu'il ne se trouve tout juste de la vapeur qu'à l'ex- trémité d'entrée de la vapeur où elle se condense. Comme un grand volume de vapeur ne dorme lieu qu'à quelques gouttes d'eau conden- sée qui s'écoule sans pression à l'extrémité de sortie, la plus grande partie du radiateur-thermostat est, dans le cas du degré de chauffage minimum, rempli d'air pénétrant par l'ouverture de sortie.
Entre ces limites, le réglage s'effectue de telle façon que le système de chauffage à la vapeur à basse pression constitué par un radiateur-thermostat est réglable sans autres recours. Il est également connu d'amener la vapeur de la soupape de réglage commandée thermostastiquement par un radiateur d'amont au .radia- teur-thermostat. Dans ce cas, le remplissage du radiateur-thermos- tat se fait de la même manière, mais le degré de chauffage le plus bas est alors assuré du fait qu'à l'endroit où le fluide de chauf- fage pénètre du radiateur d'amont dans le. radiateur thermostanti- que, cet agent ou fluide de chauffage se trouve encore à l'état de vapeur,-car sans cela l'agent de comparaison qui agit sur le thermostat ferait défaut.
Le réglage ne fonctionne donc que lors- que le radiateur d'amont entier et une très petite partie du ra- diateur-thermostat sont encore remplis de vapeur et le réglage des degrés de chauffage ne s'étend ainsi que sur la surface de chauffe du radiateur-thermostat proprement dit. Par conséquent si un réglage utile de toute l'installation de chauffage doit pouvoir se faire une limite doit être posée à la grandeur de la surface de chauffe du radiateur monté en amont.
Comme on ne peut régler que la surface de chauffe du radiateur-thermostat et que ce régla- ge ne s'étend pas sur la surface de chauffe du radiateur d'amont- , une installation de chauffage à vapeur basse pression se com- posant d'un radiateur-thermostat et d'un radiateur placé en amont
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'de celui-ci n'est pratiquement pas réglable, lorsque la surface de chauffe du radlateur damont est prépondérante par rapport à celle du radiateur-thermostat.
Comme dans un tel cas un réglage à des degré;; de chauffe est pratiquemment sans effet, on a de toute fa- çon renoncer dans les installations connues de chauffage à vapeur basse pression, à un réglage à degrés de chauffe et l'on a ajusté ,la tige de poussée du thermostat lors du montage de telle manière qu'on évite juste une sortie de la vapeur à l'ouverture de sortie, pour empêcher une perte de vapeur.
L'invention se--rapporte à un tel système de chauffage à la vapeur à basse pression pour wagons de chemin de fer, où la va- peur passe de la conduite générale de vapeur dans l'installation de chauffage par une soupape de réglage commandée thermostatique- ment qui règle l'entrée de la vapeur dans le radiateur en fonction de la température de sortie à l'extrémité de celui-ci. L'inventio réside essentiellement dans le fait que l'eau de condensation qui provient de la vapeur. à basse pression est retenue dans l'instal- lation de chauffage sous une surpression de façon à constituer un système de chauffage réglable à eau de condensation et vapeur bas- se pression, le thermostat commandant la soupape de réglage étant de façon connue en soi ajustable par degrés ou étages de chauffa- ge.
De cette manière l'installation de chauffage constituée par le thermostat et le ou les radiateurs en amont de celui-ci est toujours maintenue entièrement remplie d'eau de condensation et/ou de vapeur et l'on peut faire varier le rapport entre la partie remplie de vapeur et la partie remplie d'eau de condensation de l'installation de chauffage en réglant les degrés de chauffage.
En combinant les caractéristiques d'après lesquelles le thermos- tat qui commande la soupape de réglage peut être mis au point sur différents degrés de chauffage par un dispositif d'ajustement tan- dis que :L'eau de condensation est retenue ou accumulée dans l'ins- tallation de chauffage notamment en maintenant la hauteur de char- ge au point de sortie de l'eau de condensation à une pression su- peratmnosphérique, on obtient un type absolument nouveau de chauf-
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fage à la -vapeur basse pression. qu'on par chauffage vapeur basse pression-eau do condensation (NK okz = Ch.v.bp-e.C.).
Du fait que, par suite de la contre-pression au point de sortie, le radiateur-thermostat ou le thermostat est Maintenu rempli d'eau do condensation et que l'entrée de l'air est empêchée, on peut faire intervenir la température de l'eau de condensation pour le réglage. La température de l'eau de condensation dans le thermos- tat donne la mesure de la distance à laquelle la vapeur se trans- forme en eau de condensation dans l'installation de chauffage ou le radiateur d'amont à partir de son point d'entrée dans le ther- mostat et le réglage de l'admission de vapeur dans l'installation de chauffage en fonction de la température de l'eau de condensation dans le thermostat permet donc de déplacer le point de transforma- tion de vapeur en eau de condensation dans l'installation de chauf- fage à volonté sur toute la longueur de celui-ci.
L'invention per- met ainsi de faire varier la température moyenne de la surface de chauffe du radiateur d'amont et on peut ainsi rendre. entièrement réglable un système de chauffage à la vapeur basse pression com- portant un radiateur en amont du thermostat même si la longueur de ce dernier est très grande. On fixe la limite inférieure du degré de chauffage en s'arrangeant, de façon que ce ne soit qu'au point d'entrée de la conduite de vapeur principale dans le dispositif de chauffage que l'agent de chauffage se trouve encore à l'état de vapeur, tandis que la plus grande partie de l'installation de chauffage est remplie d'eau de condensation. Dans ce cas la tempéj- rature de l'eau de condensation dans le thermostat est très basse.
D'autre part on fixe la limite supérieure du chauffage à degrés en s'arrangeant pour que le fluide 'de chauffage passe de l'état de vapeur à l'état d'eau de condensation juste à l'extémité de sortie du thermostat. A cet avantage de pouvoir régler complètement la capacité de chauffage de toute l'installation de chauffage d'un tel système de chauffage à vapeur à basse pression et eau de condensa- tion combiné, de conception nouvelle, il faut encore ajouter l'avan- tage que l'ajustement sur un degré de chauffage Inférieur au de-
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gré de chauffage Maximum, permet par suite de la retenue ou de l'accumulation de l'eau de condensation dans le dispositif de chauffe d'utiliser aussi complètement la chaleur de l'eau de con- densation dans l'installation de chauffage.
Dans un -wagon de chemin de fer les radiateurs sont habituel- lement formés de tubes de chauffe qui sont places dans le sens de la longueur dans le compartiment de wagon à chauffer. Les mesures suivant l'invention ont pour effet de faire varier lar- gement la température sur toute la longueur de ce tuyau de chauf- fe. Au point d'entrée ce tube de chauffe est rempli de vapeur qui se convertit alors en eau de condensation dont la température di- minue graduellement jusqu'à l'extrémité de sortie.
Pour compenser les différences de température qui en résultent et obtenir une tempe-rature approximativement régulière sur toute la longueur du radiateur le point d'entrée et le point de sortie du fluide de chauffage dans l'installation de chauffage sont voisins l'un de l'autre et le tuyau de chauffe qui relie le point d'entrée et le point de sortie est établi sous forme d'une boucle ou d'un U dont les branches s'étendent l'une à côté de l'autre. De cette façon, la partie la plus chaude du tuyau de chauffe du disposi- tif de chauffage est située à côté de la partie la plus froide du tuyau de chauffe et la moyenne de la température 'des deux branches contiguës du tuyau de chauffe est pratiquement uniforme sur toute la longueur du radiateur.
Lorsqu'il est fait usage de plusieurs radiateurs couplés en parallèle dans l'installation de chauffage chaque radiateur peut, suivant l'invention, être cons- titué d'une boucle tubulaire en forme de U placée dans le sens de la longueur à l'intérieur 'du compartiment à chauffer. De cette manière, on obtient une température uniforme du radiateur sur tou- te sa longueur avec possibilité de réglage de cette température entre les plus larges limites.
Pour permettre alors un réglage plus exact,c'est-à-dire pour obtenir plus exactement la température de l'eau de condensa- tion revenant très lentement, des radiateurs dans le thermostat.,.
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l'extrémité de sortie du radiateur est, suivant l'invention rac- cordée à l'extraite du thermostat tubulaire située du côte oppo- sé à celui où se trouve la soupape de réglage, de telle sorte que la température de l'eau de condensation sur le trajet de retour, n'est pas faussée par le contact thermoctueur avec la vapeur située dans la chambre de détente de l'organe de réglage.
La retenue ou l'accumulation dans le dispositif de chauffage de l'eau (le condensation que forme la vapeur à basse pression ou I)ien la surpression nécessaire dans ce but est assurée le plus simplement en raccordant à un conduit où circule l'eau de conden- sation, derrière le/thermostat, une colonne montante dans la-quel- le peut être intercalée au moins un radiateur auxiliaire et/ou qui peut être pourvue à son extrémité d'un réservoir d'eau d'uti- lisation.
.Du fait que les radiateurs peuvent dès lors opérer également comme radiateurs à eau chaude avec de l'eau de condensation, le niveau de la température de toute l'installation tombe en cas de fonctionnement à étranglement. Dans les systèmes de chauffage où l'eau de condensation déposée s'écoule de l'appareil de chauffage l'air libre, cela n'a pas d'importance.
Toutefois, lorsque l'eau de condensation après sa sortie de l'installation de chauffage est encore envoyée dans un radiateur auxiliaire et de celui-ci, éven- tuellement, dans un réservoir d'eau d'utilisation, on peut alors pour éviter que dans des conditions de service défavorables l'eau de condensation trop fortement refroidie ne vienne à congeler en un endroit quelconque, placer suivant l'invention entre l'entrée de vapeur et le radiateur auxiliaire une soupape de purge d'eau.
Ainsi, il est avantageux par exemple de prévoir dans la chambre du thermostat en communication avec l'extrémité de sortie du ra- diateur une soupape de purge d'eau commandée themostatiquement qui s'ouvre lorsqu'une tompérature minimum prédéterminée qui as- sure juste encore l'envoi de l'eau de condensation dans le radia- teur auxiliaire ou dans le réservoir d'eau d'utilisation c'est-à- dire par exemple une température de 20 C est atteinte. On peut
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également établir dans la chambre de détente une soupape de purge qui s'ouvre lors d'une fermeture coiiplète, -possible suivant l'in- vention de la soupape de réglage en cas de suppression de la pres- sion de vapeur dans cette chambre de détente.
On évite ainsi que lors d'un manque éventuel d'étanchéité de cette soupape de réglage eau de condensation ne puisse retourner dans la conduite de va- peur principale et s'y congeler si le wagon est mis hors service*
En prourant ce nouveau type de chauffage à vapeur à bas- se pression et eau de condensation combiné l'invention présente l'avantage d'un chauffage à la vapeur 'basse pression au point de vue de la rationalité du service sans avoir l'inconvénient du man- que'de réglabilité de ce système de chauffage.
Un exemple d'exécution de l'invention est décrit ci-après avec référence au dessin schématique annexé dans lequel :
La figure 1 montre le sbhéma de l'installation de chauffage à la vapeur basse pression suivant l'invention;
Les figures 2 et 3 représentent l'organe de réglage à plus grande échelle;
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fi- gure 1 et
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 3;
La figure 4 est un schéma montrant le principe du chauffage à la vapeur basse pression suivant l'invention.
On exposera en premier lieu à l'aide du schéma de la figure 4 le principe du chauffage à la vapeur à basse pression suivant l'invention. L'entrée de la vapeur venant de la conduite de vapeur principale est réglée par une soupape a qui est commandée par la tringle de poussée b du thermostat. La vapeur arrive alors dans les deux branchements e et d,du radiateur, dont l'extrémité de sor- tie e s'ouvre dans le, bottier! du thermostat. Dans les installa- tions connues l'eau de condensation s'écoule sous pression du boî- tier de thermostat f par l'ouverture de sortie g de sorte que ce dernier se remplit d'air.
Un réglage par le dispositif d'ajuste- ment à main ne peut donc être réalisé dans Jes installations con-
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nues qu'aussl longtemps que l'agent de chauffage qui s'échappe
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du radiateur e d par l'ouverture e dans le boàtier ± du thermos- tat sc trouve encore u. 1,'ét;;.t de vapeur. Lorsque de l'eau, de con- densation. ou le condensai comtcenco déjà à pénétrer par l'ouver- turc d'entrée e il n'y a plus de Milieu de cO!n113.raison'pour le réglage, car les quelques gouttes du condensat s'écoulent immédia-
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te;eent par l'ouverture le sortie ,.
Dans l'installation de chauffage à la vapeur, à basse pression suivant l'invention une colonne Montante h est raccordée à l'ou-
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verture de sortie g,pour maintenï en ce point la hauteur de char- ge au-dessus de la pression atmosphérique. De cette façon le boi- tier f du thermostat et par conséquent aussi le'radiateur c d restent en hautes circonstances remplis d'eau de condensation et/ou
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de vapeur; de Lelle-sorte qu'un milieu ou agent de comparaison se trouve toujours dans le bottier de thermostats pour permettre le réglage. Lorsqu'on effectue la mise au point sur le degré de chauf- fe le plus élevé, le boîtier de. thermostat peut¯encore être rempli de vapeur.
Lorsqu'on réduit le degré de chauffe le bottier! se remplit d'eau de condensation et suivant le degré de chauffe choi- si l'endroit où se produit la condensation dans le radiateur il, !' s'étend de plus en plus, à mesure-de la réduction du degré de chauffe, de l'ouverture d'entrée e dans le bottier f vers l'ouver- ture d'entrée de la vapeur le la 'conduite de vapeur principale ,au radiateur.
Lorsqu'on règle au moyen du dispositif d'ajustement
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à ffi1:.Ín .lle thermostat sur une température de condensation très basse qui correspond par exemple ap roxi:aative:aent à la températu- re du local, l'endroit où se fait la condensation peut même être avancée jusqu'au point d'entrée m dans le radiateur c, d, de telle
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sorte que dans ce cas extrôa.re la totalité du radiateur e, d fonc- tionne comme radiateur à eau de condensation c'est-à-dire radia- teur à eau chaude.
Lorsqu'on rgle le dispositif d'ajustement à main j sur un degré de chauffage moyen, où le radiateur c, d est rempli en partie de vapeur et en partie d'eau de condensation, ou bien si l'on règle :Le degré de chauffage à un point tellement bas
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que la totalité à peu près du radiateur est remplie d'eau de con- densation, la température de la surface de chauffe du radiateur c, d décroît de l'extrémité d'entrée m à l'extrémité de sortie e/ Par suite de la disposition en forme de U des deux branchements c,
.et ± du radiateur la partie la plus froide de celui-ci se trouve à proximité do la partie la plus chaude et il se fait alors que la moyenne de la température de la surface de chauffe des parties contiguës de ces branchements c, d est à. peu près uniforme sur toute la longueur k pour les différents degrés de chauffage. Même pour des radiateurs de très grande longueur, c'est-à-dire.par con- séquent lorsque la longueur k est très grande, on obtient ainsi dans toutes les zones de la longueur k à peu près la même produc- tion de chaleur.
La figure 1 montre le schéma d'une telle installation de chauffage à la vapeur à basse pression dans un wagon de chemin de fer.
D'un pot de condensation ou séparateur 2 intercalé dans la conduite de vapeur principale 1 la vapeur, après avoir passé à travers un tamis 3, pénétre/dans la chambre de soupape 4 et de là par une soupape.de réglage 15 soumise à l'action d'un ressort dans la chambre de détente 6. De cette dernière un conduit 7 se rend dans le radiateur, dont un élément est indiqué en 8. De l'autre côté de la chambre de détente se.trouve un conduit analogue 7 qui se rend à d'autres radiateurs. L'extrémité d'entrée du radiateur 8 est désigné par 9 et l'extrémité de .sortie par 10. A l'extrémité de sortie est raccordé un. conduit 11 relié à l'extrémité 12 d'un thermostat tubulaire opposée à celle où se trouve la soupape de réglage 5.
Ici également est raccordé de l'autre côté un conduit analogue 11 venant d'un autre radiateur. Ce thermostat se compose, de la manière connue, d'un tuyau de dilatation 13, dans lequel est disposée une tringle de poussée 14. faite en une matière à fai- ble coefficient do dilatation thermique. L'agent'de chauffage pas- se par l'espace intérieur 15 du tuyau do thermostat 13 à l'extrémité 16 de ce dernier, d'où il est envoyé par un conduit 17 dans un ra-
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diateur auxiliaire18, L'agent de c;auffage peut aussi être envoyé par un second conduit analogue 17 dans un second radiateur auxi- liaire.
De cde radiateur auxiliaire 18 l'eau de conversation, arri- ve ar une colonne montante 19 dans un réservoir d'eau d'utilisa- tion 20. qui constitue un réservoir do char.se de W.C. et une ins- taliation de lavage ou do lavabo? l'eau de condersation en excès s'écoule par un tuyau de trop-plein 21 du réservoir d'eau d'utili- sation 20 à l'extérieur.
Lorsque le thermostat se réchauffe le tuyau 13 se dilate, la tringle de poussée 14 se raccourcit par rapport à ce tuyau de dila- tation 13 et la soupape 5 se ferme. Lors du refroidissement le tuyau 13 se contracte et la soupape 5 s'ouvre de telle sorte que de la vapeur fraîche est envoyée dans le radiateur 8. Dans les ins- tallations connues de ce genre, la longueur de la tige de poussée 14 est déterminée de telle façon que lorsqu'il règne dans la cham- bre 15 une température qui se trouve juste en dessous de la tmepé- rature de la vapeur, la tige de poussée 14 ouvre la soupape 5, ce qui a pour effet de remplir de vapeur la totalité du radiateur 8 .
Toutefois, la contrebutée qui se trouve à l'extrémité du thermos- tat opposée à celle où se trouve la soupape 5 est réglable par un organe d'ajustement. Ce dernier se compose d'une broche excentri- que 22 sur la portée carrée 23 de laquelle est monté un levier d'ajustement 24 qu'on peut faire pivoter par l'intermédiaire d'une tige 25 au moyen d'une clef placée sur une portée carrée 26. Au noyen de cette broche excentrique 22, sur la partie excentrique 27 de laquelle est montée la contrebutée 28 de la tige dé poussée 14, on peut ajuster cette dernière à volonté, de telle façon qu'on peut assurer l'ouverture do la soupape 5 pour toute température désirée.
Lorsque la tige de poussée 14 est alorsattirée entièrement versla gauche elle se raccourcit à tel point que môme à la température la plusbasse la soupape 5 reste fermée et agit de cette façon en même tempscomme soupape d;'arrêt.
Suivant l'ajustement du dispositif de réglage, c'est-à-dire du levier 24 au moyen de la broche excentrique 22, on peut changer la température à laquelle la soupape 5 s'ouvre, ce qui a pour effet de remplir le radinteur 8 partiollement ou entièrement d'eau
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de condensation. La .zone de condensation dans le radiateur 8 peut s'avanver du point de sortie 10 jusqu'au pint d'entrée 9, de tel- le sorte qu'éventiellement le radiateur entier 8 peut être employé comm radiateur à eau chaude.
Des que le radiateur 8 ne fonctionne plus dans sa totalité pomme radiateur à vapeur, sa température décroît dans une forte mesure de l'entrée 9 à la sortie 10. Ceci est compensé du fait que les deux branchements 8' et 8" s'étendent l'un à côté de l'autre, l'extrémité d'entrée 9 étant contiguë à l'extrémité de sortie 10.
La zone la plus chaude de ce radiateur 8 se trouve donc à côté de et la zone la plus froide, c'est-à-dire la zone de sortie 10/par cet-- ' te configuration du radiateur 8 sous forme d'une boucle tubulaire en U sur toute la longueur de ce radiateur une zone froide du bran- chement 8" se trouve toujours à côté d'une zone chaude du branche- ment 8' de telle sorte que la température totale de ces deux zones) est juxtaposées (8" et 8')est approximativement uniforme sur toute :Le Ion- gueur du radiateur 8. De cette façon, même lorsque ce.radiateur 8 s'étend sur toute la longueur du wagon on obtient la même tempéra- ture en tout point de la longueur du radiateur.
Ainsi que le montre le dessin, l'extrémité de sortie 10 du radiateur 8 est raccordée par l'intermédiaire d'un conduit 11 à l'extrémité 12 du thermostat opposée à celle où se trouve :La sou- pape 5, tandis que le conduit 17 au moyen duquel l'eau de condensa- tion est envoyée dans le radiateur auxiliaire 18 est raccordé à l'extrémité du thermostat située du côté de la soupape.
Ceci offre l'avantage que l'agent ou le fluide de chauffage qui passe de l'ex- trémité du sortie 10 dans la. chambre intérieure 15 du thermosta't n'est pas réchauffé par contact avec la chambre de détente 6, de telle sorte que sa température n'est pas faussée et que le régla- ge peut être déterminé plus exactement.
Le réchauffage du fluide de chauffage lors de son passage dans la chambre 15 du thermostat avant son entrée dans le conduit 17 par conduction thermique avec la chambre de .détente 6, ne peut plus altérer l'action du thermos-
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En cas de fonctionnement par étrangloment le niveau de la température peut être abaissé trés fertement et il ne faut pas par- dre de vue que l'eau de condersation envoyée dans la chambre 15 du thermostat doit encore parcourir un trajet relativement long dans le cunduit 17 et le radiateur auxiliaire avant d'arriver dands le réservoir d'eau d'utilisation 20.
Pour éviter, même dans des conditions défavorables du service, le danger de la congélation sur ce parcours il est préférable de rettre le radiateur auxiliai- l'eau re hors circuit et d'évacuer/de condensation directement à l'exté- rieur lorsque le niveau ce la température descend trop 'bas. Dans ce but une soupape de purge 29 actionnée thermosta tiquement est prévue dans la chambre du thermostat qui communique avec l'extré- mité de sortie du radiateur 8, c'est-à-dire dans le cas considéré à l'int'rieur de la chambre 16 du thermostat.
Lorsqu'une limite inférieure de température prédéterminée est atteinte, une bride 30 qui est reliée, par une tige 31 et le levier oscillant 32 action- nant la soupape 5, à la tige de thermostat 14, heurte une broche
33 du cône de la soupape de purge 29 et soulevé celle-ci de son siège de telle sorte que l'eau de condensation peut s'échapper à l'air libre. La Unité de température à laquelle cette soupape de purge 29 s'ouvre peut être réglée à un niveau relativement bas, par exemple à 20 C et le réglage peut se faire en vissant la bride
30 sur la partie filetée #4 de la tige 31.
En outre, dans la chambre de détente 6 est encore aménagée une soupape de purge qui peut être constituée par une soupape agissant par gravité. Le boulet 35 de cette soupape à gravité est pressa par la pression de.la vapeur sur l'ouverture de sortie 36 et retom- be de cette ouverture lorsqu'il ne rogne plus aucune pression de vapeur dans la chambre de dctente 6, ou lorsque cette pression de la vapeur tombe en dessous d'une limite déterminée, par exemple en-dessou;
de 0,2atmosphéres.Pour fermer immédiate'tient cette soupa- pe à gravité 35,36, même en cas d'une faible admission de vapeur par la soupape de réglage,des diaphragmes 37 pourvus d'une ouver- ture d'étranglement 38 sont Intercalés entre la chambre de détente
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6 et les conduits 7, à l'aide desquels on peut faire monter brus- quement la pression de la vapeur dans la. chambre 6.