Générateur de vapeur. La présente invention a pour objet un générateur de vapeur comprenant une chau dière et un surchauffeur. Ce générateur est caractérisé selon l'invention par une soupape de sûreté montée sur la chaudière, par une soupape de sûreté montée sur une conduite d'évacuation de la vapeur hors du surchauf- feur, et par une soupape de sûreté pilote 'ealezneiit montée sur la chaudière, une con- drite reliant cette soupape pilote à un dis positif de commande de la soupape de sûreté mcntée sur ladite conduite d'évacuation, de manière que,
lorsque la soupape pilote s'ouvre, de la vapeur s'échappant par cette soupape pilote agisse sur ledit dispositif de commande de façon à provoquer l'ouvertore de la soupape correspondante, un dispositif permettant en outre de provoquer à volonté l'ouverture de cette dernière soupape asservie, indépendamment des pressions régnant dans le générateur.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du générateur, objet de l'invention, et des variantes de détail de cette forme.
La fig. 1 représente cette forme d'exécu tion du générateur.
La fig. 2 en représente une variante.
La fig. 3 est une élévation en coupe verti cale partielle de la soupape de sûreté montée sur la chaudière de cette forme d'exécution.
Les fi-. 4 à 6 montrent des détails de cette soupape. La fig. 7 est une coupe verticale à travers la soupape de sûreté pilote du générateur de la fig. 1.
La fig. 8 est une vue analogue de la soupape de sûreté montée sur la conduite d'évacuation du surchauffeur du générateur de la fig. 1.
Le générateur de vapeur représenté à la fig. 1 comprend une chaudière 250 et un surchauffeur 251. 252 désigne un tuyau re liant la chaudière 250 et le surchauffeur 251, et 253 la conduite d'évacuation de la vapeux hors du surchauffeur qui est reliée au sur- chauffeur par un tuyau 254.
La lettre A désigne une soupape de sûreté pilote montée sur la chaudière, B une sou pape de sûreté montée sur la conduite d'éva cuation 253 du surchauffeur, C une soupape de sûreté montée sur la chaudière, et D une deuxième soupape de sûreté montée sur la conduite 253.
La soupape A est représentée en détail à la fig. 7 et la soupape B à la fig. 8. Les sou papes C et D sont montrées en détail à la fig. 3.
149 désigne une conduite de commande reliant la soupape A au dispositif de com mande 172 de la soupape B. Ce dispositif comprend un piston (non représenté) muni d'une tige 180 qui attaque la face inférieure du levier de commande 179 de la soupape B.
La chaudière 250 est également reliée par une conduite 259, 260, munie d'une vanne de commande E, au dispositif de commande 172. La vanne E peut être actionnée méca niquement ou électriquement et elle peut être placée en tout endroit convenable, par exem ple, dans la. chambre de chauffe. Des clapets de retenue, tels que ceux indiqués en 271 et 272 sur la. fig. 2, pourraient être insérés dans les conduites 149, 259 et 260.
Le fonctionnement est. le suivant Si on laisse s'échapper une grande quan tité de vapeur par la conduite 253, la. pres sion dans l'installation reste inférieure à la pression d'ouverture et toutes les soupapes restent fermées. Si toutefois l'appel de vapeur venait à cesser, une pression se formerait rapidement dans le surchauffeur et dans la chaudière. En raison de la chute normale de pression entre la chaudière et le surchauffeur, la soupape 21 s'ouvre la première. De la va peur s'échappant de la soupape pilote A est amenée par la conduite 149 au dispositif de commande 172 de la soupape B, dont le levier 258 se soulève sous la poussée du piston, ce qui ouvre cette soupape B.
Si l'ouverture des soupapes A et B ne réduit pas suffisam ment la pression dans l'installation, la. sou -pape C s'ouvre alors, et si la pression n'est toujours pas suffisamment réduite, la sou pape D entre également en jeu. Dès que la pression à laquelle est soumise la chaudière 250 .a suffisamment diminué, la soupape pi lote A se ferme et la soupape D suit. Il y a lieu d'observer que la soupape D ne peut pas se fermer avant. la soupape A en raison de la dilatation de la vapeur dans, la conduite 149. Le décalage entre la fermeture des soupapes A et B est d'environ 2/5 de seconde. Les sou papes C et D se ferment à peu près en même temps que la soupape B.
Si pour une raison quelconque, la sou pape A ne s'ouvrait. pas, la soupape D s'ou vrirait quand même dès que la. pression d'ou verture est. atteinte dans la conduite 253. En cas d'urgence, le servant. peut rapidement ouvrir la vanne E, ce qui détermine l'ouver ture de la soupape B, quelle que soit la pres sion dans la conduite, et empêche de brûler les :serpentins du surchauffeur. Dans une variante, la vanne E pourrait être en outre reliée à une ou plusieurs autres soupapes présentées par le générateur, de façon que le servant puisse faire fonctionner lesdites soupapes à tout moment où il le jugera nécessaire. Il est bien entendu que chaque soupape de sûreté reliée à la vanne doit être munie d'un dispositif de commande analogue à. celui de la soupape B.
La variante représentée à. la fig. 2 est identique au générateur représenté à la fig. 1. sauf qu'elle comprend une vanne commandée par solénoïde pour provoquer à volonté l'ou verture de la soupape montée sur la conduite d'évacuation du surchauffeur.
Seules la soupape pilote et. la soupape montée sur le conduit. d'évacuation ont été représentées. Comme on le voit, la conduite 260, reliée à un espace du générateur con tenant. de la. vapeur sous pression, contient une vanne 270' à. commande par solénoïde. <B>270</B> désigne un interrupteur destiné à com mander le fonctionnement du solénoïde de la vanne. Un clapet, de retenue 271 est placé clans la conduite 149', et un clapet analogue 272 est monté sur la conduite 260, dans un but qui apparaîtra ci-après.
Cette variante fonctionne comme suit Si la pression dans la chaudière 250 s'élève trop, la soupape pilote -l s'ouvre et provoque l'ouverture de la soupape B. Le clapet de retenue 271. permet à la vapeur de circuler de la soupape A au dispositif de commande<B>172,</B> tandis que le clapet 272 em pêche la vapeur d'atteindre la vanne.
En cas d'urgence, on peut déterminer l'ouverture de la soupape B au moyen de la vanne. Dans ce cas. le clapet de retenue 272 permet, à la vapeur de parvenir au dispositif de commande 172, tandis que le clapet 271 empêche la vapeur d'atteindre la soupape . < l.
Au cas où la vanne 270' fonctionnerait au même moment où la soupape A s'ouvre, la soupape B serait commandée soit par le jet de vapeur provenant de la. soupape A, soit par la. vapeur provenant de la vanne.
La soupape de sûreté C de l'installation de la fig. 1, représentée sur les fig. 3 à 7 incluse comporte un corps 1 pourvu d'une buse 5 présentant le siège 6 de la soupape.
Le corps est muni d'une bride 3 et de pattes 3a. Le chiffre de référence 4 désigne le canal de décharge relié à la. chaudière du générateur, et dans lequel est engagée la buse 5 maintenue en place par une bague 5a.
Une bague 7 est montée, d'une manière réglable, sur l'extrémité supérieure de la buse au moyen de filetages. Une vis de blocage 7a est prévue pour maintenir la bague dans sa position de réglage. Entre le siège de soupape 6 et la périphérie supérieure de la bague 7 se trouve une gorge circulaire 7b à section en V.
L'organe obturateur 8 de la soupape est. fixé d'une manière amovible an piston 9 et à l'extrémité inférieure 10 de diamètre réduit de la tige 11. L'organe 8 comprend une partie 12, en forme de disque, muni d'un rebord annulaire 12a, du même diamètre que le siège de soupape 6. Ce rebord sert à empêcher la formation de bavures sur le siège de soupape.
L'organe 8 présente une partie conique inférieure 14 qui coopère avec l'extrémité su périeure de la buse 5 pour réduire au mini mum la résistance à l'écoulement de la va peur provenant de cette buse. L'organe 8 pré sente en. outre une cavité centrale 15. L'extré mité inférieure 15a de la cavité présente une forme hémisphérique et s'étend au-dessous du niveau du rebord 12a. L'extrémité 10 de la tige 11 comporte une pointe mince et arrondie <B>10 .</B> qui se loge dans la cavité hémisphérique 15a. de l'organe 8.
Le piston 9 se présente sous forme d'une douille cylindrique dont le fond est muni d'une cavité cylindrique 16. L'organe 8 pré sente une partie en saillie 13 logée dans cette cavité. L'extrémité inférieure 10 de la tige 11 s'étend à. travers une ouverture formée dans le fond du piston 9 jusqu'à l'intérieur de la cavité 15 de l'organe 8. Une goupille fendue 17 s'étend à travers ces ouvertures en aligne ment. du piston 9, de la partie 13 de l'organe 8 et de l'extrémité inférieure de la tige 11, afin de fixer d'une manière démontable l'or gane obturateur 8 de la soupape a.Ll piston 9 et à la tige 11. Le piston 9 présente, à proxi mité de la cavité 16, une collerette annu laire 18 qui surmonte la gorge annulaire 7b formée entre la buse 5 et la bague 7.
Cette collerette 18 couvre la partie large de la gorge 7b lorsque l'organe 8 est appliqué sur son siège, cette disposition ayant pour consé quence d'accroître la sensibilité de la soupape, ce qui produit une ouverture complète et ins tantanée, surtout dans les petites soupapes jusqu'à 40 mm de diamètre. Le guide 19 d'ans lequel coulisse le piston 9 comprend à son extrémité supérieure une bride circulaire 20 qui porte sur la portée circulaire 2 du corps de soupape 1. La bride 20 est fixée à cette portée à l'aide de boulons 21.
La surface extérieure du piston 9 est pourvue de rainures annulaires ,S' (fig. 6<B>)</B> pour former un joint à labyrinthe entre ce piston et ce guide.
Le bord périphérique supérieur du piston 9 présente un chanfrein à 45 environ formant un évasement vers l'extérieur, indiqué en 18a. Cela sert à dévier la vapeur qui s'échappe entre le piston 9 et le guide 19 pour qu'elle n'atteigne pas le ressort de soupape.
22 désigne une cavité annulaire formée d'ans la surface intérieure du guide cylindri que 19 à proximité de son extrémité infé rieure.
Quatre lumières d'échappement 23a, dispo sées à intervalles réguliers, communiquent avec la cavité 22. En regard de chacune de deux de ces lumières se trouve un disque de réglage 24 disposé perpendiculairement à l'axe de la lumière et porté par l'extrémité d'une tige filetée 25.
Dès que l'organe obturateur 8 de la sou pape s'éloigne de son siège, la cavité 22 entre en communication avec la buse et permet l'échappement d'une quantité suffisante de vapeur sous pression d'en dessous l'organe 8, ce qui empêche une élévation de pression sous ce disque. La cavité 22 constitue un moyen pour éliminer les effets indésirables de l'ac tion de jet et de la force de réaction, ce qui permet d'obtenir une ouverture complète et instantanée sans sacrifier la chute minimum de pression de fermeture.
Les disques 24 constituent un moyen pour régler la. quantité de vapeur s'échappant à travers la cavité 22.
La tige 11 présente une extrémité supé rieure 26 de diamètre réduit, qui forme un épaulement 27. Cette extrémité 26 s'étend à travers un étrier 28 et présente un filetage. 29 désigne une douille de réglage filetée tra versée par l'extrémité supérieure de la tige 11. L'étrier 28 est supporté au moyen de deux colonnes 30 et 31 qui sont vissées par leur extrémité inférieure dans les pattes 3a. 32 in dique une douille montée sur la tige 11 et s'appuyant sur l'épaulement 27. Une rondelle élastique 34 prenant appui sur la douille 29 coopère avec le ressort de compression 35, dont l'autre extrémité porte contre le rebord 33 de la douille 32. On peut faire varier la tension du ressort au moyen de la douille de réglage 29. La queue 36 sert à empêcher la.
rotation de la rondelle 34 et de l'axe 11 lors qu'on fait tourner la douille 29.
La coupelle déflectrice 37 fixée à la tige 11 est rectangulaire et munie d'un bord re tourné vers le bas à chaque extrémité 38 et. 39 proches des colonnes 30 et 31. Elle sert à dévier toute vapeur qui pourrait atteindre autrement. les colonnes 30 et 31., ainsi que le ressort 35; ainsi, ces différents éléments sont protégés contre les changements trop brusques de température.
40 désigne un chapeau fixé au moyen de vis 41 et 42 sur l'étrier 28. Le chapeau pré sente une ouverture taraudée dans son som met dans laquelle est vissé un bouchon 43. 44 désigne un levier qui s'articule en 45 sur le chapeau. Ce levier s'engage contre la sur face inférieure d'un écrou 46 vissé sur l'extré mité supérieure 26 de la tige 11. Ce levier constitue un moyen pour soulever l'organe obturateur 8 de la soupape de son siège ma nuellement.
Le fonctionnement de la. soupape repré sentée à la fig. 3 est le suivant: Lorsque la pression de vapeur dans la chaudière atteint la pression de soulèvement de l'organe obturateur 8, ce dernier s'élève instantanément. vers sa position d'ouverture totale. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, la moindre quantité de vapeur s'échappant par fuite de la buse à. l'intérieur de la. gorge annu laire 7b suffit pour provoquer le soulèvement de l'organe 8. Au fur et à mesure que l'organe 8 revient vers son siège, la vapeur présente dans la gorge annulaire 7b est comprimée. formant. ainsi un coussinet amortisseur per mettant à l'organe 8 de la soupape de s'ap pliquer sur son siège sans que les surfaces coopérantes ne subissent de chocs ou un en dommagement quelconque.
La soupape pilote A. de l'installation de la fig. 1, représentée en détail à la fig. 7, com prend un corps de soupape 120. Sur cette figure, 121 indique le canal de décharge com muniquant avec la chaudière, 122 la buse<B>à</B> étranglement et ses éléments associés, tandis que le conduit à bride formant la. sortie vers l'atmosphère figure en 123. Le corps de sou pape présente un siège annulaire plat 124 sur lequel repose par une bague de réglage 126 la bride 128 d'un guide cylindrique 125. Le siège annulaire 124 présente une série d'ouvertures taraudées, dans lesquelles sont vissés des bou lons 127 pourvus d'écrous 133 et 134 et ser vant à. fixer le guide 125.
Le piston coulissant. dans le guide 125 est indiqué en 135, la tige de soupape en 136, le ressort, en 137, la douille du ressort en 138, la rondelle supérieure -du ressort. en 138a, la douille de réglage filetée en 139, l'étrier pour les colonnes du bâti (non représentées) en 140, le chapeau en 141, le levier de commande en 142, le plateau déflecteur en 143 et l'or gane obturateur coopérant avec la buse 122 et porté par le piston 135 en 144. En outre, 1.45 désigne une cavité annulaire du guide 125 alors que 146 et 146a indiquent les deux lumières d'échappement communiquant avec la cavité 1.45 qui ne sont pas munies de dis ques de réglage. L'une de ces lumières (146a) est coaxiale avec un canal 147.
Au moyen de brides 148 et 150, le canal. 147 est raccordé au conduit 149. La soupape B de l'installation de la, fig.1, représentée en détail à la fig. 8, comprend un corps de soupape 151 muni d'un canal de déeharge 152 relié au conduit 253. Ce corps 151. est, pourvu d'un conduit à bride 153 dé bouchant. dans l'atmosphère.
La. buse de dé- eharge est indiquée en 15-1. L'organe obtura teur 158 de la soupape coopérant avec la buse 15-1 est porté par un piston coulissant dans un guide<B>1.55</B> muni d'une bague de réglage <B>156.</B> Le plateau déflecteur est indiqué en 157, la tige de soupape en 160, le. ressort en 1.61, la douille du ressort. en 162, la rondelle du ressort en 163, la douille filetée de réglage du ressort en 164, la. bague vissée sur la buse 154 en 165, tandis que 166 désigne la vis de blocage de la bague 165, 167 la. cavité annu laire du guide 155, 168 les lumières d'échappe ment communiquant, avec cette cavité et 169 les disques de réglage de deux de ces lumières.
Tous ces éléments sont de construction ana logue à celle des organes correspondants des soupapes des fig. 3 et 7.
1.70 indique un étrier muni d'un prolonge ment. 1.71 supportant le dispositif de com mande 172. Ce dernier présente un cylindre muni d'une partie supérieure de diamètre ré duit. 173 qui s'adapte sans jeu dans une ou verture prévue dans le prolongement 171, cette partie supérieure s'étendant au-dessus de cette ouverture précitée et portant un filetage sur lequel est. vissé un écrou 174 qui maintient le dispositif. On voit en 175 un écrou de blo cage muni d'une clavette fendue 176.
A. l'intérieur du cylindre du dispositif 172 coulisse verticalement un piston 177 muni d'une tige verticale 178 qui dépasse au-dessus (le l'écrou de blocage 175 et coopère normale ment avec la face inférieure du levier de com mande 179. Ce dernier présente un profil de came 180 coopérant avec la tige 178. Ce levier 179 s'artieule en 181 dans le chapeau 182 fixé à l'étrier 170 et engage la surface intérieure d.'un écrou 183 vissé sur l'extrémité supérieure de la tige 160. L'écrou 183 peut être bloqué en position au moyen d'un contre-écrou 184.
Le piston 177 présente une partie élargie 185 qui s'adapte dans la partie centrale du cylindre, ainsi qu'une partie rétrécie supé rieure 186 qui s'adapte à son tour dans la partie supérieure, de diamètre réduit, du cylindre. La partie inférieure du piston est creusée en 187 pour en réduire le poids. Cette partie présente sur sa surface périphérique extérieure des gorges 188 et 189, ainsi qu'une série de rainures annulaires 190. La. partie supérieure rétrécie du piston est munie d'une série de rainures annulaires 191 et de fentes verticales 192.
L'objet de ces gorges et des rainures est d'obtenir un joint à labyrinthe, comme dans le cas du guide et du piston de l'organe obturateur, Les fentes 192 permet tent l'échappement de l'air et de la vapeur du cylindre lorsque le piston s'élève, pour em pêcher une augmentation de pression à l'inté rieur du cylindre.
Le fond du cylindre est fermé par une culasse 193. Entre le piston 177 et la culasse 193 est prévu un filtre cylindrique 194. Le fond du cylindre présente sur un côté une ouverture 1.95 pour effectuer le raccordement avec la, conduite de commande 149 provenant de la soupape pilote. Le filtre précité empêche que les corps étrangers, qui pourraient se trouver dans la vapeur, puissent pénétrer dans le cylindre.
Quand la soupape pilote s'ouvre, le jet de vapeur qui en provient soulève le piston 177, et sa tige 178, en s'appuyant sur le profil de came 180 de la face intérieure du levier 179, soulève celui-ci, ce qui soulève l'organe obtu rateur 158, quelle que soit la pression appli quée sous ce dernier. Lorsque la soupape pi lote se ferme, la circulation de vapeur à partir de la cavité 145 est interrompue. Le piston 177 retombe alors et l'organe obturateur 158 peut revenir contre son siège. On peut obser ver que l'organe obturateur 158 ne peut pas reprendre sa position de fermeture avant que la soupape pilote soit fermée, étant donné que la vapeur présente dans la conduite de com mande tend à se dilater.
On voit également que si la soupape pilote cessait de fonctionner pour une raison quelconque, la soupape B fonctionnerait néanmoins pour-soulager l'excé- dent de pression qui pourrait se constituer dans la conduite 253.