Réeulateur <B>de</B> niveau d'eau à dilatation cour chaudières. On connaît les régulateurs de niveau d'eau à dilatation pour chaudières constitués par un tube droit légèrement incliné, situé en dehors de la chaudière et en communication, d'une part, avec l'espace à eau, d'autre part, avec l'espace à vapeur de la chaudière, de façon qu'il s'établisse dans ce tube un niveau à même hauteur, ou sensiblement, que dans la chaudière. Grâce au fait que le coefficient de transmission -de la chaleur de la vapeur oui se condense au métal est plus grand que celui de l'eau au métal, la dilatation du tube est plus ou moins grande suivant la hauteur de l'eau dans la chaudière.
On profite des variations d'allongement du tube pour agir sur un robinet qui permet l'accès en quantité variable de l'eau à la chaudière.
Ces appareils qui fonctionnent bien pour les chaudières à grand volume Veau, ne don nent pas satisfaction pour les chaudières à petit volume d'eau et à vaporisation très ac- i:ive du fait de la lenteur de leur mouvement.
La présente invention a pour objet un régulateur de niveau d'eau à dilatation pour chaudières, dont la rapidité de man#uvre est grande, ce régulateur se caractérisant par la combinaison d'un organe de commande de l'alimentation de la chaudière avec des moyens établis de façon que les variations d'un courant de fluide -de réglage, en fonc tion du niveau de l'eau dans la chaudière, produisent des changements de température plus ou moins grands d'une portion d'une paroi métallique par l'effet -de la variation du coefficient de convection suivant les con ditions de décharge dudit courant de fluide, en sorte qu'il en résulte une dilatation varia ble du métal,
laquelle est utilisée pour agir sur l'organe de commande de l'alimentation de la chaudière par l'intermédiaire d'un mé canisme de transmission établi .à cet effet.
Le dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente une première forme d'exécution dans laquelle le réglage se fait au moyen d'un tube et dans laquelle le débit de vapeur -est rendu variable par un flotteur placé dans la chaudière; La fig. 2 montre une variante- dans la quelle le fluide de réglage est un mélange de vapeur et d'eau.
Dans ces deux dispositifs le tube de réglage est plus ou moins réchauffé intérieurement par le fluide; La fig. 3 montre une forme d'exécution dans laquelle le tube de réglage est plus ou moins refroidi extérieurement par le fluide; Les fig. 4, 5, 6, 7 et 8 montrent plusieurs exemples de construction du régulateur pro prement dit.
Sur la fia. 1 du dessin, 1 désigne une conduite en communication, d'une part, avec l'espace à vapeur de la chaudière représentée sous forme d'un bouilleur, d'autre part, avec l'atmosphère. 2 désigne un flotteur logé à l'intérieur de la chaudière et qui suit les fluc tuations du plan d'eau et ouvre plus ou moins l'orifice 3 d'échappement de vapeur dans la conduite 1. La conduite 1 est pourvue d'un étranglement 4 qui a pour but de réduire \le débit de vapeur. Un tube 5 en métal à coef ficient de dilatation relativement élevé est intercalé dans la conduite 1. Ce tube 5 est relié rigidement par une -de ses extrémités, à la conduite en un point désigné par 6, ce point étant relativement fixe.
L'extrémité opposée du tube 5 est reliée_ au tronçon res pectif de la conduite 1 de façon à pouvoir se. déplacer par rapport à celui-ci. En un point désigné par 7 du tube 5 est reliée une extrémité d'un levier 8, dont l'axe 9 est ri gidement. relié au point immobile 6 de la conduite 1. Le levier 8 est raccordé par son autre extrémité .à une vanne 10 montée sur la conduite d'alimentation d'eau 11 de la chaudière.
Le dispositif décrit fonctionne comme suit: Le tube 5 est refroidi extérieurement par l'air ambiant, tandis qu'intérieurement il est réchauffé par la vapeur qui le traverse. La température de - la: vapeur est pratiquement constante, attendu qu'elle ne dépend que de la pression de cette dernière. Le tube 5 prend donc une température moyenne comprise en tre la température de l'air ambiant et celle de la vapeur. Cette température moyenne est d'autant plus voisine- de celle de la vapeur que 1e coefficient de transmission de la cha leur à la paroi par convection est plus grand, donc que la vitesse de la vapeur est plus grande.
Par conséquent, lorsque le niveau de l'eau dans la chaudière baisse et que le flotteur ouvre l'échappement de vapeur dans l'orifice 3, la température du tube 5 s'élève de façon que celui-ci s'allonge et provoque le déplacement du levier 8 et par suite l'ou verture de la vanne 10. L'alimentation se fait avec un débit plus grand et, par consé quent, le niveau d'eau remonte, grâce à quoi le flotteur 2 ferme davantage l'orifice 3.
Le débit de vapeur qui traverse le tube 5 dimi nue et la température de celui-ci décroit en même temps que sa longueur, ce qui provo que un mouvement de la vanne 10 en un sens de fermeture plus grande. On conçoit que de ce fait il s'établit dans la chaudière un cer tain niveau que le tube, fonctionnant comme régulateur, tend à maintenir: Les variations de dilatation du tube-régulateur 5 sont ra pides, la vapeur parcourant le tube 1 très rapidement (en une fraction de seconde). Le fonctionnement du tube-régulateur serait le même si la vapeur, au lieu de s'échapper à. l'atmosphère, s'échappait à une pression quel conque.
L'étranalement 4 peut être placé après le point 7 de la conduite 1. Au lieu de vapeur, on peut faire passer dans la conduite 1 dé bouchant sous le plan d'eau, un débit varia ble d'eau.
Dans la, fig. 2, à la place du flotteur, la conduite 1 est munie d'une bouche 12 débou chant à la fois dans la vapeur et dans l'eau. Plus le niveau d'eau est haut, plus grande est la quantité d'eau mélangée à la vapeur qui s'échappe à travers la conduite 1 et, par conséquent, plus grande est la dilatation du tube 5. La vanne 13 doit donc dans ce .cas se fermer pour un allongement @du tube 5 et s'ouvrir pour un rétrécissement .de celui-ci. 14 désigne une pompe d'alimentation qui puise l'eau dans une bâche d'alimentation 15 et la transmet à la chaudière par l'inter médiaire de la conduite 11.
Au lieu d'une vanne d'étranglement 13, un robinet ou tout autre organe de réglage peut être envisagé. Par exemple, les varia tions de dilatation peuvent influencer la vi tesse de la pompe. Pour que le fluide pas sant par le tube 5, ainsi que les calories de ce fluide ne soient pas perdus, on fait échap per celui-ci dans la bâche 15 par un tuyau 16. Si le refroidissement extérieur du tube 5 se fait seulement par l'air ambiant, comme il en est le cas dans l'exemple suivant la fi-. 1, la température moyenne du tube de iéglage 5 est très voisine de celle de la va peur. Afin d'augmenter l'efficacité du re froidissement extérieur du tube 5, dans le but d'augmenter ses variations de tempéra ture moyenne, il a été prévu une circulation d'eau à température constante à l'intérieur d'une enveloppe 17 qui l'entoure.
Le refroi dissement extérieur du tube 5 pourrait aussi être augmenté par exemple par la présence d'ailettes ou par d'autres moyens. Le mé lange de la vapeur et -de l'eau pourrait se faire hors de la chaudière, si on le juge né cessaire. Dans ce cas, on aurait à prévoir un tuyau de prise d'eau et un tuyau de prise de vapeur. Dans la fig. 3, l'intérieur du tube de ré glage 18 est parcouru par le fluide qui pro vient de la chaudière. Le fluide s'échappe ensuite par un tuyau 19 muni d'un étran glement 20 qui le détend et, par conséquent, le refroidit, après quoi il se rend dans une enveloppe 21 extérieure au tube 18, puis s'échappe par le tuyau 22. A l'intérieur du tube 18 est un autre tube 23 qui maintient une couche d'eau annulaire 24 contre ce tube 18.
Le but de la couche d'eau annulaire est d'amener au même ordre de grandeur les coefficients de transmission à l'intérieur et<B>à</B> l'extérieur du tube -18. Une couche d'un iso- tant quelconque, par exemple en tartre ou en émail, aurait le même effet. La transmission de chaleur du fluide intérieur aux tubes 23 et 18 est pratiquement constante et indépen dante de la vitesse de ce fluide. Par contre, la transmission de chaleur du tube 18 au fluide détendu qui l'enveloppe est d'autant plus grande que la vitesse de ce dernier est plus grande. Par conséquent, le tube 18 sera d'autant plus dilaté que le débit de vapeur sera plus faible. Pour éviter des efforts trop grands sur l'enveloppe 21, il y a été prévu des ondulations 25 qui la rendent élastique.
L'étranglement 20.peut être avantageusement remplacé par un long tuyau de faible section enroulé en spirale. Les variations de lon gueur du tube 18 sont transmises par l'inter médiaire du levier 27 à la soupape indiqué en 28.
Le tube de réglage peut être placé dans toutes les positions à une distance quelconque de la chaudière. On le mettra avantageuse ment au voisinage de l'organe qu'il com mande. Au lieu de lui donner une forme rec tiligne; on peut par exemple prévoir un tube de réglage enroulé en spirale. Un tube de ce genre, désigné par 29, est représenté à la fig. 4. Ce tube-spirale 29 joue le rôle d'un ressort à boudin tendu par un contrepoids 30 suspendu au levier 31, ce dernier étant arti culé au point fixe 32. L'allongement ou le rétrécissement de la spirale proprement dite formée par le tube seront fonction de la tem pérature du métal dont consiste le tube, ces variations en longueur étant transmises à un robinet 33.
Dans la fig. 5, le tube de réglage com porte deux tronçons 34 et 35 dont les extré mités 36 et 37 sont fixes, tandis que les extré mités correspondantes sont disposées pour se déplacer dans un sens opposé, l'une par rap port à l'autre, par suite de dilatation de cha cune- des sections de tube 34 et 35, de façon que l'effet du déplacement individuel de celles-ci est transmis à un levier 38 destiné à agir sur une vanne 39.
Dans la fig. 6, le tube @de réglage 40 est entouré sur une moitié de son pourtour par une enveloppe de vapeur détendue 41.<B>il</B> est encastré à son extrémité 42. Suivant le débit du fluide détendu, il se courbe plus ou moins en agissant sur la soupape 43. La fig. 7 est une coupe du tube-régulateur représenté sui vant fig. 6.
Ce dispositif a l'avantage d'être pratique ment indépendant de la température du fluide de réglage et de ne dépendre que de la dif férence de température des parois chaudes et froides du tube. Par .conséquent, la pression dans la chaudière pourra varier quelque peu sans qu'aucune répercussion sur le niveau du plan d'eau ne se produise.
Cela peut évidemment être obtenu dans les autres dispositifs décrits antérieurement par des appareils compensateurs convenables quelconques.
Le principe de la construction suivant la fig. 6 sert de base à la forme d'exécution re présentée par la fig. 8, où le tube de réglage est en forme de spirale 44 (genre manomètre Bourdon) fixé en 45 et qui se déforme à la façon des thermomètres bimétalliques, des différences de température étant .substituées à l'effet .des différences de coefficients de dilatation. De cette façon, l'amplitude des déformations peut être considérable, l'en combrement de l'appareil étant restreint.
Dans le cas des dispositifs-à ailettes -exté rieures de refroidissement, on obtient le même résultat qu'avec les dispositifs suivant les fig. 6 et 8, par la suppression des ailettes sur une partie de la section du tube de réglage.
Toute position du niveau de l'eau dans la chaudière correspond à une longueur, une torsion ou une flexion déterminée du tube de réglage. Par conséquent, on peut imaginer que le tube de réglage agit sur un index, tel que 46 dans la fig. 1 qui se déplace devant un cadran 47 gradué en hauteur d'eau.
L'invention ne dépend pas @du mode de prise de fluide dans la chaudière, ni de la construction de l'organe d'étranglement de l'alimentation et de son mécanisme de com- mande, ni du type de la chaudière. Elle est applicable -à tout réservoir de liquide sous pression en présence de sa vapeur.
Le tube de réglage peut consister en un métal quel conque, préférablement en un métal à coeffi cient de -dilatation relativement haut, de fa çon que le fluide de réglage en contact avec le tube régulateur provoque, par suite de l'ef fet de la variation du coefficient .de convee- l.ion suivant les conditions de décharge dudit fluide de réglage, telles que les variations de la vitesse de ce dernier, comme il en est le cas par exemple au régulateur représenté à la fig. 1, ou les variations des proportions de vapeur et de l'eau du fluide de réglage, comme dans le régulateur suivant la fig. 2,
une dilatation plus ou moins grande du tube de réglage qui est utilisée pour agir sur l'or gane de commande de l'alimentation de la chaudière par l'intermédiaire d'un mécanisme approprié. Il est aussi possible, par exem ple, de combiner le tube de réglage avec un servomoteur.
Le même dispositif peut être utilisé si l'on intervertit les points -d'applications du fluide détendu et du fluide sous pression.