Dispositif pour maintenir entre des limites prédéterminées la quantité de liquide de condensation contenue dans les appareils à vapeur sous pression. La présente invention se rapporte à un dispositif pour maintenir entre des limites prédéterminées la. quantité de liquide de con densation contenue dans les appareils à va peur sous pression, tels que par exemple dans les séparateurs-purgeurs de vapeur sous pression.
Le dispositif suivant l'invention comporte un élément de commande mobile, des moyens pour soumettre un côté de cet élément de commande à la pression de la va peur et à. celle d'une colonne variable de li quide de condensation pour commander le mouvement de l'élément de commande, des moyens pour soumettre l'autre côté de celui- ci à la pression de la, vapeur et à celle d'une colonne hydrostatique de hauteur approxima tivement constante, ledit élément étant uti lisé pour commander des moyens dont la commande détermine la quantité de liquide de condensation en présence dans l'appareil,
ces moyens pouvant comprendre par exemple une soupape de décharge de liquide ou une valve d'arrêt de vapeur ou les deux à la fois.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention dans un séparateur-purgeur de vapeur pour moteurs. à vapeur.
La. fig. 1 en est une coupe verticale d'en semble; La fig. 2 est une coupe verticale d'un mé canisme à soupape de décharge et d'un dia phragme flexible constituant l'élément de commande précité; La. fig. 3 est une coupe verticale de ces mêmes parties; mais montrant celles-ci dans la. position de décharge de l'eau séparée; La. fig. 4 est une coupe de détail suivant la ligne 4-4 de la fig. 3;
La, fig. 5 est une coupe de détail suivant la ligne 5-5 de la fig. 4, montrant des moyens de commande pour une valve d'arrêt de vapeur principale; La. fig. 6 est une coupe transversale par une chambre de commande représentée en fig. 5; La fig. 7 est une coupe verticale suivant la, ligne 7-7 de la fig. 3; La fig. 8 est une vue en élévation, par tie en coupe transversale, d'un mécanisme pour actionner la valve d'arrêt de vapeur principale;
La fig. 9 est une autre vue en élévation, certaines parties arrachées, du mécanisme représenté en fig. 8; La. fig. 10 est une coupe de détail sui vant la ligne 10-10 de la. fig. 8; La fig. 11 est une coupe de détail suivant la. ligne 11-1"1 de la fig. 8, montrant une partie de moyens servant ,à. la commande ma nuelle de la valve d'arrêt de vapeur; La fig. 12 est une coupe transversale suivant la. ligne 12-12 de la fig. 1;
La fig. 13 représente en élévation et par tie en coupe un dispositif pour commander la valve d'arrêt de vapeur si la. vitesse de la machine devient trop élevée; La fi-' 14 est une coupe verticale par le dispositif de commande représenté en fig. 13, montrant aussi l'emploi d'un électro-aimant pour provoquer la commande; La fig. 15 montre un détail du dispositif représenté en fig. 13.
L'enveloppe cylindrique 2 du séparateur- purgeur de vapeur représenté en fig. 1 et 12 comporte une ouverture d'entrée 3 pour l'ad mission de la vapeur, un fond 3a fermant l'enveloppe 2 dans sa partie supérieure, un tuyau de sortie G placé dans l'axe de celle-ei et une cloison-chicane longitudinale 5 s'éten dant de part et d'autre du tuyau (i entre ce lui-ci et la paroi latérale de l'enveloppe \?. La vapeur admise pa:
r l'ouverture 3 descend dans l'espace 4 et passe autour du bord in férieur de la cloison 5, en changeant de di rection, ce changement de direction de la va peur faeilitant l'élimination de l'eau de con densation ou humidité entraînée par la va peur, pour lui permettre d'égoutter de la cloison 5 et de couler le long d'une cloison transversale 7 vers la partie inférieure 8 for mant chambre collectrice d'eau de condensa tion dans l'enveloppe 2, d'où elle est déchar gée après qu'une certaine quantité d'eau y a été accumulée.
Le séparateur-purgeur est pourvu de moyens pour décharger l'eau séparée, c-s moyens étant actionn1'@s par la pression de la vapeur à l'intérieur du séparateur-purgeur, au moyen d'un diaphragme 9 soumis égale ment à. la . pression d'eau sur ses deux côtés et à l'action d'un ressort sur un de ses côtés et disposé pour provoquer une décharge d'eau lorsque l'eau séparée s'est accumulée dans une quantité prédéterminée. Ce diaphragme 9, fait par exemple en caoutchouc flexible, est soumis, sur son côté intérieur, à.
une pres sion hydrostatique due à la quantité d'eau accumulée dans la partie 8 du séparateur purgeur, tandis due son côté extérieur est sollicité par de l'eau comprise dans l'espace entre le diaphragme et le couvercle 10 de la boîte à diaphragme, de l'eau de condensation étant amenée à.
cet espace par un tuyau 11 communiquant ïivee la chambre à vapeur du séparateur-purgeur et qui est disposé à l'ex térieur de celui-ci, nu contact de l'air exté rieur, de sorte due la vapeur pénétrant dans ce tuyau 11 peux se condenser dans celui-ci par suite du refroidi,enient qu'elle -# subit.
Cette eau de condensation remplit le tuyau 11 à un niveau constant, le trop-plein pou vant se déverser dans la chambre 8 du sé- paratenr-purgeur, de sorte que le côté exté rieur du diaphragme sera. soumis à la. pres sion d'une colonne hydrostatique sensible ment constante. Un ressort bombé 12 por tant contre la plaque d'appui. 13- tend à re pousser le cliaphragme 9 vers l'extérieur. Des moyens sont prévus pour utiliser le mou vement du diaphragme 9 à l'actionnement d'une valve de commande disposée pour com mander, à son tour, une soupape (le décharge d'eau.
Une valve eoulissante 14 (fig. \? et<B>3)</B> peut se déplacer enire les ouvertures 15 et 15a. Elle est portée par une tige 16 portant une tête 17 logée awe jeu axial à. l'intérieur d'un chapeau 18 fixé par des boulon. 19 nu côté intérieur du diaphragme 9.
Une tige 20 partant du côté opposé de la valve 14 se relie à un piston 21 logé dans un cylindre 22 2t soumis à la pression intérieure du séparateur- purgeur, en équilibrant ainsi les pressions de vapeur s'exerçant sur la valve de com mande 14. afin de réduire l'effort nécessaire pour actionner celle-ci. La valve 14 permet @l@@tahlir une communication par un conduit 25 entre une boîte à soupape de décharge 23 et un tuyau de décharge 24.
Lorsqu'elle est fermée sur son siège à l'ouverture 15 et ou verte à l'ouverture 15a, le conduit 25 et par, suite la chambre 23 est en communication avec la chambre collectrice d'eau du sépara 4ur-purgeur et, par conséquent, soumis à la, pression de vapeur. Lorsque la. valve 14 est fermée sur son siège à l'ouverture 15a et ou verte à l'ouverture 15, le conduit 25 est mis en communication avec l'atmosphère exté rieure par le moyen du tuyau de décharge 21 (fig. 3), de sorte -que la chambre 23 sera soumise à la pression atmosphérique.
La chambre 23 d'un cylindre 27 renferme une soupape-piston 28, de décharge, disposée pour coopérer avec le siège 29, par lequel s'écoule l'eau de décharge dans le tuyau 24, lorsque la soupape-piston 28 est soulevée et démasque, dans cette position, des orifices 30 pratiqués dans le cylindre 27 et communi quant avec la chambre collectrice d'eau du séparateur-purgeur. La soupape-piston 28 comporte un épaulement 28a, en dehors de sa partie-siège, qui est soumis à la pression de ladite chambre collectrice d'eau lorsque la soupape-piston est fermée, de sorte que,
lors que la partie supérieure de la soupape-piston est déchargée de la pression de ladite cham bre collectrice d'eau par suite du dégagement de la valve 14, la soupape-piston est immé diatement amenée à s'ouvrir, par suite de la pression s'exerçant sur l'épaulement 28a, à l'encontre du ressort de fermeture 32.
Lors que la valve de commande 14 ferme l'ouver ture 15, comme dit plus haut, de l'eau de la chambre collectrice d'eau sous pression est conduite par l'ouverture 15a et le conduit 25 à la chambre 23 pour établir une pression prépondérante sur le dessus de la soupape- piston 28 et obliger celle-ci à se fermer. Pour guider la valve 14 et faciliter la communi cation, .à l'ouverture 15a, entre le conduit 25 et la chambre collectrice d'eau, la tige de valve 16 est pourvue de rainures longitudi nales 31, comme représenté aux fig. 3 et 7.
Le fonctionnement de cette partie de l'appareil est facile à comprendre. La co lonne hydrostatique dans le tuyau 11 du côté extérieur du diaphragme est vaincue par la colonne hydrostatique à l'intérieur de la chambre collectrice d'eau lorsque celle-ci atteint une hauteur maximum désirée, la. co lonne hydrostatique à l'intérieur de ladite chambre étant aidée, pour réaliser cet effet, par le ressort 12.
Dans ces conditions, le diaphragme 9 se meut vers l'extérieur et la valve 14 change de position, de sorte que la soupape-piston de décharge 28 entre en fonc tion comme décrit plus haut pour produire une décharge d'eau accumulée. Aussitôt que, par suite de cette décharge, le niveau d'eau sur le côté intérieur du diaphragme 9 a at teint la limite minimum désirée, la colonne hydrostatique dans le tuyau 11 agissant sur le côté extérieur du diaphragme le ramène vers l'intérieur et produit le déplacement de la valve 14 vers le siège 15, occasionnant ainsi la fermeture de la soupape-piston de décharge de la manière décrite plus haut.
La décharge d'eau se produit de la sorte aussi souvent que l'eau accumulée dans la chambre 8 dépasse la limite prescrite.
L'appareil comporte encore des moyens pour arrêter l'arrivée de vapeur lorsqu'il se manifeste "une accumulation de liquide plus rapide dans le séparateur-purgeur qu'il ne peut être éliminé par décharge normale. Quand, dans ces conditions, le niveau du li quide s'élève au-dessus de la hauteur maxima ordinaire, une pression plus grande sera exer cée du côté intérieur du diaphragme 9 que dans des conditions normales. Cette pres sion anormale est utilisée pour provoquer la fermeture d'une valve d'arrêt de vapeur principale.
Du côté extérieur du diaphragme 9 est disposée une tige 33 pourvue d'une tête 34 logée avec jeu axial dans un chapeau 35 fixé au diaphragme 9 par les boulons 19. Cette tige sert à -actionner une soupape-bille 36 logée dans une chambre à soupape<B>368</B> reliée par des conduits 33a (fig. 5 et 6) à l'espace intérieur du séparateur-purgeur. Lorsque la soupape 36 est écartée de son, siège par l'ac tion de la tige 33, -qui est elle-même déplacée par le diaphragme 9, une communication est établie entre l'intérieur du séparateur-pur- geur,
par la soupape 36 ouverte, et un tuyau 37 qui va à un dispositif pour produire la fermeture de la valve d'arrêt de vapeur prin cipale. Celle-ci est encore pourvue d'un mé canisme de verrouillage pour la maintenir en position d'ouverture et de moyens pour l'ouvrir à la main. Ces différents accessoires vont maintenant être décrits en se référant aux fig. 8, 9, 10 et 11.
La fermeture de la valve d'arrêt est ob tenue au moyen, d'un piston 39 logé dans un cylindre 38 auquel se relie le tuyau 37. La tige 40 du piston 39 porte un collier 41 et lorsqu'elle se déplace vers l'extérieur, ce col lier dégage d'abord le mécanisme de verrouil lage pour la valve d'arrêt et puis, en heur tant le bras 42' monté sur l'arbre 43, actionne la valve d'arrêt 44 logée dans la boîte 46, se présentant sous forme de tiroir coulissant et qui est reliée par une pièce d'articulation 45 à l'arbre précité 43, cette valve commandant le passage de la vapeur de la partie supé rieure du séparateur-purgeur dans le tuyau de sortie 6. Un orifice de drainage 383 est.
prévu dans le cylindre 38 pour empêcher toute contre-pression lorsque le piston se dé place vers l'extérieur, en permettant l'échap pement de toute eau qui aurait pu faire fuite au delà du piston 39. On voit en fig. 1 que lorsque l'arbre 43 est actionné comme il vient d'être dit, il produit la fermeture de la valve 44 dans la boîte 46 afin d'intercepter l'arri vée de vapeur dans le tuyau 6.
Le mécanisme de verrouillage pour blo quer la valve d'arrêt de vapeur à. l'état d'ou verture comporte un arbre oscillant 47 porté par une douille 48 (fig. 8) montée sur l'arbre 43 (le manière à. pouvoir osciller et tourner avec celui-ci autour de l'axe de l'arbre 43. Une extrémité de l'arbre 47 est munie d'un doigt 49 avec lequel le collier 41 vient en prise pour le faire tourner; l'autre extrémité de l'arbre 47 porte un doigt 50 disposé pour s'engager dans une encoche 51 prévue dans le bloc coulissant 52.
Lorsque celui-ci oc cupe la position représentée, le doigt 50 pé nètre dans l'encoche 51, empêchant ainsi tout mouvement d'oscillation de l'arbre 43 autour de son propre axe. Cependant, lorsque le pis ton 39 se déplace en fig. 9 vers la droite, le collier 41 heurte d'abord le doigt 49, ce qui fait tourner l'arbre 47, en dégageant le doigt 50 de l'encoche 51, pour libérer l'arbre 43; ensuite, le collier 41 rencontre le bras 42 et fait osciller l'arbre 43 libéré, pour produire la fermeture de la valve d'arrêt.
Pour pouvoir ouvrir de nouveau la. valve d'arrêt après qu'elle a été ainsi fermée par l'action du piston 39, une tige filetée rota tive 53 s'engage dans le bloc coulissant :e2 formant écrou et est pourvue d'un volant 54 de manière qu'en tournant celui-ci, le bloc 52 est déplacé en avant ou en arrière. Le bloc 52 est ainsi amené par son encoche 51 en face du doigt 50. En agissant sur un le vier 55 (fig. 5 et 14). celui-ci ouvre une sou pape de drainage 55a pour permettre à l'eau dans le cylindre 38 et dan: le tuyau 3.7 de s'échapper au dehors par les conduits 58.
Ceci permet le retour du piston 39 sous l'ac tion du ressort 57 (fig. 8 et 10), le piston 39 entraînant le collier 41 et revenant à, sa. po sition-limite pour ramener l'écrou 58 en prise avec le bras 42. On remarquera que le piston de fermeture d'urgence 39, lorsque la valve d'arrêt 44 est ouverte et fermée à. la main au moyen du volant 54, de la tige filetée 53 et du bloc coulissant 52, se déplace obliga toirement avec ces moyens de commande ma nuels, ce qui évite pour lui le danger de col lage qui pourrait survenir si le piston d'ur gence 39 n'était pas ainsi interconnecté et se déplaçait seulement à, de longs intervalles.
Pour produire une fermeture rapide de la. valve d'arrêt, on n'a qu'à, appuyer à. la main sur le levier 55 (fig. 5 et 14) de façon à ouvrir la soupape 55a et à fermer la.
sou pape 55b pour laisser arriver du liquide sous pression par la soupape 36 ainsi ouverte au tuyau 37 et au cylindre 38, afin de refouler vivement le piston 39 et de produire la fermeture de la valve d'arrêt 44 de la ma nière sus-décrite. De façon analogue, dans le eus d'un emballement du moteur auquel la vapc- ur est admise par la valve d'arrêt 44, un régulateur limitateur de vitesse 59 (fi-. 1;3) fixé à l'arbre principal 60 du moteur à l'aide d'un collier de serrage 61 entre en jeu.
Ce régulateur est constitué par un levier chargé articulé en 62 sur le collier 61 et re tenu vers l'arbre 60 au moyen d'un ressort de traction 63. A une certaine vitesse-limite, le levier-régulateur 59 est lancé suffisam ment loin au dehors, à l'encontre du ressort 63, pour que son nez 64 vienne heurter un doigt 65 de façon à l'abaisser et à ouvrir ainsi une soupape 66 (fig. 15) à l'encontre d'un ressort 67. Cette soupape 66 décharge alors la pression du tuyau 68 à l'atmosphère par l'orifice 69.
Cette réduction de pression vient se manifester dans un cylindre 71, comme on va le voir, de façon à faire dépla cer la soupape-bille 36 et à provoquer de la manière déjà décrite la fermeture de la valve d'arrêt 44. Le cylindre 71 renferme un pis ton 70 et est fermé par un bouchon à vis 72. Le piston 70 et sa tige 74 sont percés d'un conduit axial 75 et la tige 74 s'engage libre ment dans le guidage 76. De la sorte, la pression de vapeur et d'eau s'exercera à l'ar rière du piston 70 et à l'avant de celui-ci.
Dans ces conditions d'équilibre de pression, le ressort de compression 73 maintiendra le piston 70 vers le bouchon 72, comme repré senté. Cependant, lors de l'emballement de la machine, l'ouverture de la soupape 66, en faisant décharger la. pression à l'intérieur du cylindre 71 devant le piston 70, la pression s'exerçant à l'arrière de celui-ci ou sur sa face de droite en fig. 14 l'emportera sur celle du ressort 73 pour pousser le piston 70 vers la gauche et écarter la soupape-bille 36 de son siège en vue d'une admission de pres sion au cylindre 39 pour provoquer la ferme ture de la valve d'arrêt 44.
La fig. 14 montre encore, à titre de va riante, la disposition d'un électro-aimant 78 pour la commande du levier 55, le circuit de cet électro-aimant étant fermé à distance ou par le régulateur de la machine pour provo quer les mêmes fonctions que celles décrites plus haut.
Pour terminer, il convient d'ajouter que le diaphragme 9 est complètement enveloppé dans du liquide qui le protège contre tout accès de vapeur, de sorte que du caoutchouc peut être employé sans inconvénient pour ce diaphragme. ,