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BREVENT D'INVENTION Procédé et appareil pour le réglage de l'alimentation des chaudières
La présente invention se rapporte au réglage de l'a- limentation de chaudières. Elle a pour but rassurer un réglage, efficace et entrant rapidement en action, de l'alimentation d'eau à la chaudière, et plus particulièrement un réglage provoqué automatiquement par- de s variations du niveau de l'eau à l'intérieur de la chaudière, ce réglage agissant de façon à corriger les variations et à rétablir le niveau désiré. L'in- vention a plus particulièrement pour but d'assurer un réglage efficace par un appareil d'une construction et d'un fonction- nement simples et peu coûteux, exempt de complication dans ses organes et solide, et d'un.emploi durable.
Sur les dessins ci-joints, la fig.l est une vue schéma- tique d'ensemble, en élévation de côté, partiellement en coupe verticale longitudinale, d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple. La fig.2 est un? vue partielle en coupe longi-
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tudinale axiale d'un détail de la fig.l. La fig.3 est une vue partielle en élévation, à échelle agrandie, d'un autre détail de la fig.l. La fig. 4 est une vue partielle en coupe longitudinale axiale d'un autre détail-de la fig.l. La fig. 5 est une vue d'ensemble semblable à celle de la fig.l, montrant des variantes de construction. La fig. 6 est une vue en coupe lon- gitudinale axiale d'une variante du dispositif à orifices.
Comme représenté sur la fig.l , la chaudière comporte des tubes à eau 9 et un tambour horizontal,10, disposé au-dessus de ceux-ci. Au-dessus du niveau d'sau 11 de la chaudière se trouve la chambre de vapeur 12. La colonne d'eau 13 est raccor- dée par des tubes 14 et 15 aux 'chambres d'eau et- de vapeur de la chaudière, de sorte qu'elle renferme de l'eau au niveau de l'eau dans la chaudière. L'indicateur de niveau à tube de verre
16 est raccordé à la colonne d'eau 13. Des tubes de vidange 17 et 18 sont reliés respectivement à la colonne d'eau 13 et au tube de verre 16. Une conduite 19 amène de l'eau chaude à par- tir d'une source d'alimentation appropriée quelconque à une pompe dtalimentation 20.
Cette pompe est donnée uniquement à titre d'exemple d'un dispositif pour produire une pression d'alimentation suffisante, étant donné qu'on peut utiliser tout autre dispositif d'alimentation. Cette pompe 20 est contrôlée par la résistance qu'elle rencontre. L'accroissement de pres- sion étrangle automatiquement l'admission de vapeur qui actionne la pompe. Le refoulement d'eau 21 de la pompe est raccordé à la conduite d'alimentation 22 de la chaudière qui comporte un raccord en T, 23. Un branchement 24 de la conduite d'alimen- tation 22 peut se prolonger jusqu'à d'autres chaudières, étant donné qu'une seule pompe peut fournir l'eau à une série de chaudières.
De la conduite 22 part la conduite 25, comportant
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branchée sur la conduite 31, amène la vapeur pour le fonctionne- ment de la pompe d'alimentation 20. Cette conduite 32 comporte la soupape 33, au-delà de laquelle la conduite 34 alimente la pompe.
La soupape 33 peut être une soupape régulatrice pour pompe de type connu, avec un mécanisme de commande 35; et elle est raccor- dée par la conduite 36 au raccord 23 de la conduite d'alimentation d'eau 22 de la chaudière. Lorsque la section de passage pour l'alimentation de l'eau à la chaudière est étranglée, l'accrois- sement de pression dans la conduite 22 agit, par l'intermédiaire du mécanisme 35, de façon à fermer partiellement ou complète- ment l'écoulement de vapeur à travers la soupape 33, et ralentit ou arrête ainsi la pompe.
Conformément à la présente invention, une conduite de prélèvement est disposée de façon à recevoir de l'eau chaude de la chaudrere lorsque le niveau de l'eau est trop élevé dans celle- ci, ou de la vapeur lorsque.le niveau est trop bas, et conduit l'eau ou la vapeur,, ou le mélange des deux:, au dispositif de contrôle. La conduite de prélèvement est représentée sous forme d'un tube 38, disposé à l'intérieur de la colonne d'eau 13, mais qui peut *être placé en'tout autre endroit. Son extrémité ouverte ou réceptrice est disposée de façon à prélever de l'eau ou de la vapeur ou un mélange des deux, et à l'entraîner vers le haut, à partir de la colonne d'eau. La conduite 38 (figs 1 et 3) est fen- due ou entaillée en 39.
Une telle conduite de prélèvement peut être partiellement plongée dans l'eau, la fente ou entaille s'é- tendant légèrement au-dessus du niveau normal ou désiré de l'eau.
Cette conduite de prélèvement 38 passe à travers un raccord 40, comportant un prolongement 41 muni d'un manomètre. Au-dessus du raccord 40 est disposé un boisseau 42 (voir fig.2) , renfermant un bouchon tronconique 43, qui comporte un orifice vertical 44.
Ce bouchon est de préférence symétrique et est muni d'une tige 45, que l'on peut faire tourner pour renverser l'orifice dans le cas d'une obstruction? Il est prévu, un chapeau presse-étoupe
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46 pour le passage de cette tige 45 ; lebouchon 43 est main- tenu sur son siège par un ressort 47, prenant appui sur un chapeau 48 vissé sur le boisseau. Ce dernier comporte un trou transversal 49, permettant de nettoyer l'orifice 44 en faisant tourner le bouchon à angle droit et en enfonçant un fil métal- lique à travers l'orifice amené ainsi en coincidence avec le trou.
La vapeur ou l'eau se dirigeant vers le haut à travers l'orifice 44 pénètre dans un vase ou récipient.50, délimitant une chambre de pression 51. En un autre point, de préférence à l'extrémité supérieure de celle-ci, est disposée une pièce 53, comportant un orifice 54 qui est de préférence de section plus grande que l'orifice 44. Il se produit ainsi un écoulement étranglé constant d'eau ou de vapeur.dans la chambre 51, à tra- @ vers l'orifice 44, et un écoulement moins étranglé de fluide hors de cette chambre à travers l'orifice 54. Il en résulte dans la chaubre 51 une pression de contrôla, qui varie notablement sui- vaut que c'est de l'eau ou de la vapour qui pénètre dans cotte chambre à travers le premier orifice 44, et qui dépend du niveau de l'eau dans la chaudière.
Cette pression variable constitue la force qui assure le réglage de 1-'alimentation de la chaudière.
Le dispositif à orifices peut être notablement modifié;- il peut, par exemple, comporter trois orifices ou davantage, séparés par 'des chambres de pression, et peut déboucher à une pression faible ou à la pression atmosphérique.
La pièce 53, comportant l'orifice 54, est maintenue en place par une bague filetée 55 et une tubulure 56. Cette derniè- re est raccordée à une conduite de décharge 57, qui se rend en un point désiré quelconque, tel qu'un puisard, où règne sensi- blement la pression atmosphérique. Le récipient 50 peut comporter plusieurs ouvertures latérales ou des raccords filetés. Sur le dessin est représentée une bague filetée 58, maintenant en place / par serrage un tampon 59, qui ferme l'ouverture du côté droit,
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qui n'est pas employée.
Sur le côté gauche, un écrou tubulaire
60 maintient en place par serrage une tubulure 61 sur le ré- cipient 50; de cette tubulure part une conduite de contrôle 62, par laquelle la pression variable de contrôle dans la chambre 51 est transmise au dispositif de contrôle de l'alimentation de la chaudière.
Le dessin montre, comme dispositif de contrôle, une soupape 63, qui est de façon générale semblable aux soupapes connues de contrôle de la pression, comme représenté en détail sur la fig.4. Sur la conduite 62 est monté un manomètre 64, ' indiquant la pression régnant dans la chambre de contrôle 51.
Lorsqu'on utilise le dispositif de contrôle automatique, la soupape 26 doit être fermée. Une conduite 65, allant de la conduite 25 à la soupape de contrôle 63, comporte une sou- pape à main 66. Une conduite 67 s'étend à partir de la soupape 63 jusqu'à la conduite 27 d'alimentation d'eau à la chaudière et comporte une soupape à main 68. Les soupapes 66 et 68 sont ouvertes lorsqu'on veut utiliser le dispositif automatique de contrôle.
La soupape automatique 63 comprend une chapelle 70, raccordée aux conduites 65 et 67, et une cloison intérieure 71 supportant un siège de soupape 72. Un disque de soupape 73 com- porte une tige 74, située du côté opposé au siège 72. La cha- pelle de soupape est fermée par le couvercle 75, avec une boite à bourrage 76 pour le passage de la tige de soupape.
L'eau d'alimentation arrivant par la conduite 65 passe à tra- vers le siège de soupape 72, sous le disque 73, et sort par la conduite 67. L'écoulement de cette eau d'alimentation est ré- glé par le réglage de la position du disque de soupape 73, par l'intermédiaire de sa tige 74. L'alimentation de l'eau peut ainsi varier notablement et peut être entièrement coupée dans des conditions extrêmes.
La soupape comporte une cage ouverte 77, supportée sur le couvercle 75. Cette cage comporte une bride de serrage 78,
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sur laquelle est boulonné un chapeau de drt,g"7.'e chapeau est relié, à sa partie supérieure, par un raccord 80 à la conduite 62 transmettant la pression variable de contrôle à partir de la chambre de contrôle 51 à la soupape. Le disposi- tif actionne par cette pression peut âtre un diaphragme, un piston, etc..
Il est représenté sur le dessin sous forme d'un diaphragme flexible ou en caoutchouc 81, serré entre la bride
78 et le chapeau 79 et supporté par une calotte de forme arron- die 82, montée à l'extrémité supérieure 83 de la tige de sou- pape 74. La pression de contrôle agit ainsi sur le disque de soupape 73. La tige de soupape 74 comprend une partie en forme de chape 84, dans laquelle sont articulées des bielles 85 reliant la tige 74 à un levier 86 ; ce dernier est pivoté en son milieu sur la cage 77, et son extrémité.extérieure est reliée ou arti- culée sur une tige 87, portant un ressort 88, qui appuie vers le bas sur un disque 89, dont on peut régler la position par des écrous 90, de façon à régler la pression de ce ressort.
Ce ressort rappelle la tige de soupape 74 vers le haut, mouvement auquel s'oppose la pression de contrôle, s'exerçant sur le . diaphragme 81 et tendant à repousser la tige de soupape 74 vers le bas. Par conséquent, des changements dans la pression de contrôle exercée sur le diaphragme, en coopérant avec le ressort 88, modifieront la position de la soupape de contrôle 63 et régleront ainsi l'écoulement de 1.'eau d'alimentation à la chau- dière.
La variante représentée sur la fig.5 diffère de la construction suivant la fig.l, comme suit. Le tube de prélèvement 38 est remplacé par un tube plus court 38a, non fendu, s'éten- dant suivant l'axe dans la colonne d'eau 13, le niveau de son extrémité inférieure déterminant le niveau normal de l'eau dans la chaudière. Lorsque le niveau monte plus haut que celui repré- senté, il ne pénétrera dans le tube 38a que de l'eau, qui pro- voquera la diminution de l'alimentation d'eau à la chaudière.
Lorsque le niveau de l'eau descend trop bas dans la chaudière,
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il ne passera que de la vapeur, dans le tube 38a, ce qui.augmen- tera l'alimentation en eau dans la chaudière. Le niveau est ainsi maintenu convenablement dans des limites étroites. La soupape de contrôle 63a est, en outre, disposée de façon à contrôler l'admission de vapeur à la pompe 20. De même que dans le cas de la fig.l, un niveau d'eau trop élevé produit une dimi- nution de l'alimentation. Le dispositif suivant la fig.5 est le plus simple lorsqu'une seule chaudière est alimentée par une pompe, mais lorsque plusieurs chaudières sont alimentées par une seule pompe, le dispositif de la fig.l est préférable .
La fig.6 représente un dispositif différent pour le prélèvement de vapeur, ou d'eau, à partir de la chaudière ou de la colonne,. d'eau,. ce prélèvement s'effectuant latéralement au lieu de verticalement. La colonne d'eau 13a comporte une bride latérale circulaire 91, sur laquelle est monté un vase ou réci- pient 92, délimitant.une chambre de pression 93. La colonne d'eau est ouverte sur le côté en 94, vers la chambre 93, mais cette ouverture est fermée par une plaque 95, comportant de préférence une série d'orifices 96, servant à l'écoulement d'eau ou de va- peur ou d'un mélange des deux dans la chambre 93. La série d'ori- fices 96 est disposée verticalement, de façon que les orifices soient découverts graduellement lorsque l'eau descend dans la chaudière.
Une seule fente étroite, disposée verticalement, rem- plirait le même rôle. De la chambre 93 part un orifice 97, de préférence plus grand que la section totale des orifices 96. Cet orifice 97 est représenté à l'extrémité 'inférieure de la conduite de décharge 98, qui conduit les produits sortant de la chambre jusqu'en tout endroit approprié. De la chambre 93 part une conduite de pression 62a, .servant à transmettre la pression va- riable de contrôle à partir de la chambre 93 à la soupape 63 (fig.l) ou à la soupape 63a, (fig.5) ou à tout autre dispositif de contrôle.
Le fonctionnement de l'appareil suivant l'invention, suivant une forme de réalisation quelconque, peut être, décrit
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comme suit. La vapeur, ou l'eau, ou un mélange des deux, sor- tant de la chaudière ou de la colonne d'eau, par la conduite de prélèvement, s'échappe de façon continue à travers le dispositif à orifices. Cette quantité est négligeable en raison de lrétran- glement considérable de l'écoulement, et l'eau chaude s'échappant de la chaudière et la chaleur qu'elle renferme peuvent d'ailleurs être ramenées à la chaudière. Le dispositif à orifices comporte une ou plusieurs pressions intermédiaires entre la pression ini- tiale ou pression de la chaudière et la pression finale ou pres- sion atmosphérique.
Le contrôle de l'alimentation peut steffec- tuer à partir d'une pression intermédiaire quelconque. Le réglage ou ajustage initial de la conduite de prélèvement détermine le niveau normal de la chaudière. Les proportions de vapeur et d'eau entraînées par la conduite de prélèvement déterminent la pres- sion variable de contrôla , qui est utilisée pour actionner la soupape ou autre dispositif de contrôle de l'alimentation d'eau à la chaudière. La soupape de contrôle ou analogue change rapi- dement de position pour des variations dans le niveau de lreau dans la chaudière. Lorsque le niveau monte, la soupape se ferme davantage, et lorsque le niveau est beaucoup trop élevé, la soupape se ferme complètement et inversement.
On utilise de préférence la vaporisation. Une partie ou la totalité de l'ean chaude pénétrant dans la ohambre à orifices se vaporise par suite de la chute de pression et de sa propre chaleur latente. Lorsque le niveau de l'eau dans la chaudière est trop élevé, l'eau chaude en excès passe dans la chambre de contrôle et se vaporise, en donnant une pression élevée, qui ferme la soupape 63 ou 63a. Lorsque le niveau de l'eau est trop bas, il ne passe dans la chambre de contrôle que de la vapeur, dont l'écoulement est étranglé et qui ne donne qu'une faible pression de contrôle. Le diaphragme 81 de la soupape de contrô- le et le ressort 88 sont déterminés de façon à actionner conve- nablement la soupape.
La variation est suffisamment grande pour donner la marge de sécurité voulue et assurer un fonctionnement
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convenable.
Le fonctionnement peut être considéré comme dépendant de la quantité de calories.passant à travers l'orifice d'admis- ' sion de la chambre de contrôle. Il pénétrera dans cette chambre beaucoup plus de calories pour de l'eau à la température de la vapeur que pour de la vapeur, par suite de la masse plus grande de l'eau. La. chaleur en excès admise dans la chambre produit une pression de contrôle déterminée dans des conditions données quel- conques.
Dans des conditions intermédiaires, lorsque le niveau est à peu près normal, une quantité relativement faible d'eau peut pénétrer dans la chambre avec la vapeur, quelquefois sous forme de vapeur humide, Cette eau donne une pression plus éle- vée que lorsqu'il n'entre que de la vapeur sèche. Lorsque le niveau de l'eau dans la chaudière monte, la conduite de prélè- vement donne une proportion accrue d'eau. Celle-ci augmente la pression de contrôle. Plus la proportion d'eau est grande, plus la pression de contrôle est élevée. Celle-ci peut être détermi- née par le calcul. Plus la pression est élevée et plus la soupa- pe ou autre dispositif de contrôle se ferme. A chaque position du niveau de l'eau dans la chaudière correspond un réglage de la position de la soupape de contrôle.
L'alimentation est par conséquent réglée de façon précise et continue et corrige tout écart dans le niveau désiré de l'eau de la chaudière.
Il est avantageux que les orifices successifs soient de dimentions progressivement croissantes dans le dispositif à orifices. L'orifice 54 (fig.2) est de section transversale plus grande que l'orifice 44 et assure un écoulement plus libre. La proportion des shootions des deux orifices détermine la pression dans la chambre 51 dans une relation déterminée avec les pres- sions initiale et finale. Les orifices sont petits de façon à réduire au minimum l'échappement de vapeur et d'eau à partir de la chaudière et leurs proportions sont telles qu'elles assurent le contrôle désiré. Si le second orifice présente une section
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égale à quatre fois celle du premier, la pression (absolue) de la chambre 51 sera environ le quart de la pression de la chau- dière, dans le cas de vapeur sèche.
Lorsqu'il ne passe que de l'eau chaude, la pression de côntrôle peut être plus de la moi- tié de la pression de la chaudière. Ces chiffres sont théoriques, mais sont en pratique approximativement les mêmes et donnent une grande marge de sécurité pour le fonctionnement de la soupape de contrôle.
Lorsqu'on veut cesser d'utiliser une chaudière, on peut arrêter l'alimentation d'eau au moyen de la soupape à main 66.
Toutefois le dispositif suivant l'invention arrêtera automatique- ment l'alimentation par suite de la montée du niveau de l'eau lorsque la consommation de vapeur cesse. La soupape 66 peut être fermée avant que la chaudière se soit refroidie. Lors de la mise en marche de la chaudière, le dispositif suivant l'invention as- sure le contrôle sans exiger l'attention du surveillant. La chaudière peut être remplie d'eau en faisant tourner le bouchon 43, de façon à émpêcher la pression de s'exercer sur la soupape de contrôle, ou en supprimant la communication entre la conduite 62 et la soupape de contrôle.
La conduite de prélèvement 38, avec des trous ou une entaille ou fente, est avantageuse, en ce qu'elle amortit les' variations de pression et empêche un fonctionnement brusque.
Elle réduit également au minimum les effets d'à-coups dans le fonctionnement de la chaudière. Le passage de l'écoulement de vapeur à l'écoulement d'eau se fait graduellement. L'entaille ou fente doit être prolongée quelque peu au-dessus du niveau normal de l'eau, comme représenté.
Au lieu d'une fente ou entaille, on peut prévoir une série de trous pour le prélèvement de vapeur ou d'eau. Sur la fig.6, les trous 96, ou une fente, admettent non seulement de la vapeur ou de l'eau au dispositif de contrôle d'une manière graduelle, mais servent également comme orifice d'admission dans la chambre de contrôle. La capacité relativement grande de cette chambre de
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contrôle assure également une sorte d'amortissement et réduit au minimum des variations brusques quelconques de la pres- sion de contrôle.
Bien qu'une pompe soit représentée sur les dessins pour refouler l'eau d'alimentation dans la chaudière, cette alimentation peut s'effectuer de toute autre manière appropriée.
Au lieu d'orifices consistant en des trous ou fentes, on peut employer des dispositifs d'échappement équivalents. Un grand membre de petits trous pourra quelquefois servir comme 'orifice. Ou bien l'échappement du fluide peut's'effectuer par l'intermédiaire d'un dispositif en mouvement, tel qu'un cdmpteur ou un moteur, assurant un passage continu mais étranglé.
REVENDICATIONS
1 ) Un procédé pour le réglage de l'alimentation de chaudières, caractérisé en ce que .de .l'eau, et de la vapeur sont prélevées à partir de la chaudière suivant les variations dans le niveau de l'eau dans celle-ci et sont amenées à un dispositif à orifices, dans lequel ils produisent une pression variable de contrôle, qui est utilisée comme force pour régler par tout moyen approprié la vitesse d'alimentation d'eau à la chaudière, de façon à conserver le niveau'désiré.
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BRIEF OF INVENTION Method and apparatus for regulating the feed to boilers
The present invention relates to the control of the supply to boilers. Its purpose is to reassure an efficient and rapid adjustment of the water supply to the boiler, and more particularly an adjustment automatically caused by variations in the water level inside the boiler. boiler, this setting acting to correct the variations and restore the desired level. The object of the invention is more particularly to ensure efficient adjustment by an apparatus of simple and inexpensive construction and operation, free of complications in its parts and solid, and of use. sustainable.
In the accompanying drawings, FIG. 1 is an overall schematic view, in side elevation, partially in longitudinal vertical section, of an exemplary embodiment. Fig. 2 is a? partial view in longitudinal section
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axial tudinal of a detail of fig.l. Fig.3 is a partial elevational view, on an enlarged scale, of another detail of fig.l. Fig. 4 is a partial view in axial longitudinal section of another detail of fig.l. Fig. 5 is an overall view similar to that of fig.l, showing construction variants. Fig. 6 is an axial longitudinal sectional view of a variant of the orifice device.
As shown in fig.l, the boiler comprises water tubes 9 and a horizontal drum, 10, arranged above them. Above the water level 11 of the boiler is the steam chamber 12. The water column 13 is connected by tubes 14 and 15 to the water and steam chambers of the boiler, so that it contains water at the level of the water in the boiler. The glass tube level indicator
16 is connected to the water column 13. Drain tubes 17 and 18 are connected respectively to the water column 13 and to the glass tube 16. A pipe 19 brings hot water from it. any suitable power source for a feed pump 20.
This pump is given only as an example of a device for producing a sufficient supply pressure, since any other supply device can be used. This pump 20 is controlled by the resistance it encounters. The increase in pressure automatically throttles the steam inlet which operates the pump. The water discharge 21 from the pump is connected to the boiler supply line 22 which has a T-connector 23. A connection 24 of the supply line 22 can be extended up to other boilers, since a single pump can supply water to a series of boilers.
From line 22 leaves line 25, comprising
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Connected to line 31, supplies steam for the operation of feed pump 20. This line 32 includes valve 33, beyond which line 34 feeds the pump.
The valve 33 may be a regulator valve for a pump of known type, with a control mechanism 35; and it is connected by line 36 to connector 23 of the water supply line 22 of the boiler. When the passage section for the supply of water to the boiler is constricted, the increase in pressure in the pipe 22 acts, through the mechanism 35, so as to partially or completely close the vapor flow through valve 33, and thereby slows or stops the pump.
In accordance with the present invention, a take-off line is arranged to receive hot water from the boiler when the water level is too high therein, or steam when the level is too low. , and leads the water or steam ,, or a mixture of the two :, to the control device. The sampling line is shown in the form of a tube 38, arranged inside the water column 13, but which can * be placed in any other place. Its open or receiving end is arranged to take water or steam or a mixture of the two, and drag it upwards, from the water column. The pipe 38 (figs 1 and 3) is split or notched at 39.
Such a sampling line may be partially submerged in water, with the slit or notch extending slightly above the normal or desired level of the water.
This sampling pipe 38 passes through a connector 40, comprising an extension 41 provided with a pressure gauge. Above the connector 40 is arranged a valve 42 (see fig. 2), containing a frustoconical plug 43, which has a vertical orifice 44.
This stopper is preferably symmetrical and is provided with a rod 45, which can be rotated to reverse the orifice in the event of an obstruction? It is expected, a cable gland cap
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46 for the passage of this rod 45; the stopper 43 is held in its seat by a spring 47, resting on a cap 48 screwed onto the plug. The latter has a transverse hole 49, making it possible to clean the orifice 44 by rotating the stopper at right angles and by pushing a metal wire through the orifice thus brought into coincidence with the hole.
Steam or water moving upwardly through port 44 enters a vessel or vessel 50, delimiting a pressure chamber 51. At another point, preferably at the upper end thereof, A part 53 is disposed, comprising an orifice 54 which is preferably of a larger cross section than the orifice 44. There is thus produced a constant constricted flow of water or steam. in the chamber 51, through it. port 44, and a less constricted flow of fluid out of this chamber through port 54. The result in chaubre 51 is a control pressure, which varies markedly whether it is water or water. the vapor which enters this chamber through the first orifice 44, and which depends on the level of the water in the boiler.
This variable pressure constitutes the force which ensures the regulation of the feed to the boiler.
The orifice device can be significantly modified: it can, for example, have three or more orifices, separated by pressure chambers, and can lead at low pressure or at atmospheric pressure.
The part 53, having the orifice 54, is held in place by a threaded ring 55 and a tubing 56. The latter is connected to a discharge line 57, which goes to any desired point, such as a pipe. sump, where atmospheric pressure prevails. The container 50 may have several side openings or threaded connections. In the drawing is shown a threaded ring 58, holding in place / by clamping a plug 59, which closes the opening on the right side,
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which is not employed.
On the left side, a tubular nut
60 clamps a tubing 61 in place on the receptacle 50; from this tubing leaves a control pipe 62, through which the variable control pressure in the chamber 51 is transmitted to the boiler feed control device.
The drawing shows, as a control device, a valve 63, which is generally similar to known pressure control valves, as shown in detail in Fig. 4. A pressure gauge 64 is mounted on the pipe 62, indicating the pressure prevailing in the control chamber 51.
When using the automatic control device, the valve 26 must be closed. A line 65, running from line 25 to control valve 63, has a hand valve 66. Line 67 extends from valve 63 to line 27 for supplying water to the pump. the boiler and comprises a hand valve 68. The valves 66 and 68 are open when the automatic control device is to be used.
The automatic valve 63 comprises a chapel 70, connected to the pipes 65 and 67, and an interior partition 71 supporting a valve seat 72. A valve disc 73 has a stem 74, located on the side opposite the seat 72. The cha - valve shovel is closed by the cover 75, with a stuffing box 76 for the passage of the valve stem.
The feed water arriving via line 65 passes through the valve seat 72, under the disc 73, and exits via the line 67. The flow of this feed water is regulated by the control. of the position of the valve disc 73, via its rod 74. The water supply can thus vary considerably and can be entirely cut off under extreme conditions.
The valve has an open cage 77, supported on the cover 75. This cage has a clamp 78,
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on which is bolted a right cap, g "7.'e cap is connected, at its upper part, by a fitting 80 to the pipe 62 transmitting the variable control pressure from the control chamber 51 to the valve. The device actuated by this pressure may be a diaphragm, a piston, etc.
It is shown in the drawing as a flexible diaphragm or rubber 81, clamped between the flange
78 and bonnet 79 and supported by a rounded cap 82, mounted at the upper end 83 of the valve stem 74. The control pressure thus acts on the valve disc 73. The valve stem 74 comprises a part in the form of a yoke 84, in which are articulated connecting rods 85 connecting the rod 74 to a lever 86; the latter is pivoted in its middle on the cage 77, and its outer end is connected or articulated on a rod 87, carrying a spring 88, which presses downward on a disc 89, the position of which can be adjusted by nuts 90, so as to adjust the pressure of this spring.
This spring recalls the valve stem 74 upwards, a movement which is opposed by the control pressure, exerted on the. diaphragm 81 and tending to push the valve stem 74 down. Therefore, changes in the control pressure exerted on the diaphragm, co-operating with the spring 88, will alter the position of the control valve 63 and thus regulate the flow of feed water to the boiler. .
The variant shown in fig.5 differs from the construction according to fig.l, as follows. The sampling tube 38 is replaced by a shorter, unsplit tube 38a extending axially in the water column 13, the level of its lower end determining the normal level of the water in the water column. boiler. When the level rises higher than that shown, only water will enter tube 38a, which will cause the water supply to the boiler to decrease.
When the water level drops too low in the boiler,
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only steam will pass through tube 38a which will increase the water supply to the boiler. The level is thus properly maintained within narrow limits. The control valve 63a is, moreover, arranged so as to control the admission of steam to the pump 20. As in the case of FIG. 1, too high a water level produces a decrease in water. food. The device according to fig.5 is the simplest when a single boiler is fed by a pump, but when several boilers are fed by a single pump, the device of fig.l is preferable.
Fig. 6 shows a different device for taking off steam, or water, from the boiler or from the column. water ,. this sampling being carried out laterally instead of vertically. The water column 13a comprises a circular lateral flange 91, on which is mounted a vessel or vessel 92, delimiting a pressure chamber 93. The water column is open on the side at 94, towards the chamber 93. , but this opening is closed by a plate 95, preferably comprising a series of orifices 96, serving for the flow of water or steam or a mixture of the two in the chamber 93. The series of orifices 96 is arranged vertically so that the orifices are gradually uncovered as the water descends into the boiler.
A single narrow slit, arranged vertically, would fulfill the same role. From the chamber 93 leaves an orifice 97, preferably larger than the total section of the orifices 96. This orifice 97 is shown at the lower end of the discharge pipe 98, which leads the products leaving the chamber to any suitable location. From the chamber 93 leaves a pressure line 62a, serving to transmit the variable control pressure from the chamber 93 to the valve 63 (fig.l) or to the valve 63a, (fig.5) or to any other control device.
The operation of the apparatus according to the invention, according to any embodiment, can be described
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as following. Steam, or water, or a mixture of the two, exiting the boiler or the water column through the bleed line continuously escapes through the orifice arrangement. This quantity is negligible due to the considerable back-restriction of the flow, and the hot water escaping from the boiler and the heat it contains can also be returned to the boiler. The orifice device comprises one or more pressures intermediate between the initial pressure or pressure of the boiler and the final pressure or atmospheric pressure.
Supply control can be effected from any intermediate pressure. The initial setting or adjustment of the bleed line determines the normal level of the boiler. The proportions of steam and water entrained by the bleed line determine the variable control pressure, which is used to actuate the valve or other control device for the water supply to the boiler. The control valve or the like quickly changes position for variations in the water level in the boiler. When the level rises, the valve closes more, and when the level is much too high, the valve closes completely and vice versa.
Preferably, vaporization is used. Some or all of the hot water entering the orifice chamber vaporizes as a result of the pressure drop and its own latent heat. When the water level in the boiler is too high, the excess hot water passes into the control chamber and vaporizes, giving high pressure, which closes valve 63 or 63a. When the water level is too low, only steam passes into the control chamber, the flow of which is constricted and which gives only low control pressure. The diaphragm 81 of the control valve and the spring 88 are determined so as to properly actuate the valve.
The variation is large enough to give the desired margin of safety and ensure smooth operation.
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suitable.
Operation can be viewed as dependent on the amount of heat passing through the inlet of the control chamber. Many more calories will enter this chamber for water at vapor temperature than for vapor, owing to the greater mass of the water. The excess heat admitted into the chamber produces a determined control pressure under any given conditions.
Under intermediate conditions, when the level is about normal, a relatively small amount of water can enter the chamber with the steam, sometimes in the form of wet steam. This water gives a higher pressure than when only dry steam enters. As the water level in the boiler rises, the intake line gives an increased proportion of water. This increases the control pressure. The greater the proportion of water, the higher the control pressure. This can be determined by calculation. The higher the pressure, the more the valve or other control device closes. Each position of the water level in the boiler corresponds to an adjustment of the position of the control valve.
The feed is therefore precisely and continuously regulated and corrects any deviation from the desired level of boiler water.
It is advantageous for the successive orifices to be of progressively increasing dimensions in the orifice device. The orifice 54 (fig.2) has a larger cross section than the orifice 44 and provides a freer flow. The proportion of the shootions from the two orifices determines the pressure in the chamber 51 in a determined relation with the initial and final pressures. The orifices are small to minimize the escape of steam and water from the boiler and their proportions are such as to provide the desired control. If the second hole has a cross section
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equal to four times that of the first, the (absolute) pressure of the chamber 51 will be about a quarter of the pressure of the boiler, in the case of dry steam.
When only hot water is passed, the control pressure can be more than half of the boiler pressure. These figures are theoretical, but are in practice approximately the same and give a large margin of safety for the operation of the control valve.
When you want to stop using a boiler, you can stop the water supply by means of the hand valve 66.
However, the device according to the invention will automatically stop the feed as a result of the rise in the water level when the consumption of steam ceases. Valve 66 can be closed before the boiler has cooled down. When the boiler is started up, the device according to the invention ensures control without requiring the attention of the supervisor. The boiler can be filled with water by rotating plug 43, so as to prevent pressure from being exerted on the control valve, or by removing communication between line 62 and the control valve.
The sample line 38, with holes or a notch or slit, is advantageous in that it dampens pressure variations and prevents sudden operation.
It also minimizes the effects of jerks in the operation of the boiler. The transition from steam flow to water flow occurs gradually. The notch or slit should be extended somewhat above the normal water level as shown.
Instead of a slit or notch, a series of holes can be provided for the extraction of steam or water. In Fig. 6, the holes 96, or a slot, not only admit steam or water to the control device in a gradual fashion, but also serve as an inlet port into the control chamber. The relatively large capacity of this chamber
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Control also provides some kind of damping and minimizes any abrupt changes in control pressure.
Although a pump is shown in the drawings to deliver the feed water to the boiler, this feed can be done in any other suitable manner.
Instead of orifices consisting of holes or slits, equivalent exhaust devices can be employed. A large member with small holes may sometimes serve as an orifice. Or the escape of the fluid may be effected by means of a moving device, such as a meter or a motor, ensuring a continuous but restricted passage.
CLAIMS
1) A method for regulating the supply of boilers, characterized in that .water, and steam are taken from the boiler according to variations in the level of water therein and are fed to an orifice device, in which they produce a variable control pressure, which is used as a force to regulate by any suitable means the speed of water supply to the boiler, so as to maintain the desired level .