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"Dispositif d'indication et de réglage du niveau de l'eau ,dans les chaudires à vapeur et autres appareils du même @
L'invention est relative à un dispositif d'indication et de réglage du niveau de l'eau dans des chaudières à vapeur ou autres appareils. Ce dispositif est actionné par un flottes et sa particularité essentielle consiste en ce Que ce dernier agit sur un tube flexible qui est disposé dans la chaudière, rendu étanche à la pression qui règne à l'intérieur de la dite chaudière, et encastré à une de ses extrémités dans la paroi de cette chaudière.
De cette manière la force résultant des
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mouvements de montée et de descente du flotteur provoque un changement de position du tube, qui est transmis à tra- vers la paroi de la chaudière, à un dispositif indicateur qui se trouve en dehors de cette chaudière, ou à l'organe réglant l'arrivée d'eau d'alimentation, au moyen d'une pièce intermédiaire, par exemple une barre métallique ou autre organe similaire relié au tube flexible.
La disposition peut être telle que, sous l'action qu'exerce le flotteur sur l'extrémité libre du tube flexible, ce dernier subisse une torsion ou une flexion.
En plus du flotteur de commande proprement dit, on prévoit ancore avantageusement un flotteur équilibreur ou compensateur relié au premier par un fléau de balance à deux bras, monté de manière à pouvoir osciller, l'effet des modifications du poids spécifique de l'eau aux différen- tes pressions étant ainsi supprimé par ce flotteur équili- breur.
Si on se sertde l'appareil non comme indicateur, mais comme régulateur du niveau de l'eau, la transmission du. mouvement de rotation de la barre métallique reliée au. tuce de torsion dans la chaudière à vapeur ou son équivalent, l'organe de réglage de l'arrivée d'eau d'alimentation est assurée de préférence par une bande d'acier ou l'équiva- lent, qui agit sur un second tube de torsion, dont la tor- sion est finalement transmise à l'organe de réglage de l'alimentation par une barre métallique, ou l'équivalent. qui est reliée à ce tube.
La description qui va suivre, en regard du dessin. annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
Les fig. 1 et 2 montrent en coupe transversale et coupe longitudinale un indicateur de niveau d'eau placé dans le
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collecteur supérieur de la chaudière à vapeur.
Les fige 3 à 5 en montrent des détails.
La fig, 6 montre en coupe transversale un collecteur d'eau de chaudière muni d'un dispositif de réglage du ni- veau de l'eau.
Les fige 7,8 et 12 en montrent des détails.
La fig. 9 montre en coupe transversale une seconde forme d'exécution.
La fig. 10 montre, à plus grande échelle, le dispositif indicateur et son montage sur le collecteur.
La fig. 11 montre la disposition des flotteurs.
Dans le collecteur d'eau d'un générateur de vapeur est disposé un flotteur 2 qui est relié par un fléau de balance 4 (fig. 2) à un second flotteur 3. Ce fléau 4 qui présente une fente longitudinale 34 est emmanché sur le tube 6, et est fixé par des vis (fig. 5) sur l'extrémité intérieure libre de ce tube flexible 6 avec lequel est reliée, à cette extrémité par soudage ou l'équivalent, une barre de métal 7 (voir fig. 4), tandis que l'autre extrémité de ce tube 6 est encastrée.
Comme on le voit à la fige 3, à cette extrémité est relié par soudage, ou de toute autre manière analogue, un bouchon 8 qui est pressé, de façon à assurer une fermeture hermétique, par un écrou à chapeau 9 avec contre.écrou contre un tube protecteur 10 enfoncé dans la paroi du collecteur 1 et entourant le tube 6 ainsi que la tige 7. Sur l'extrémité du tube 6 en saillie hors de l'écrou à chapeau. 9, est fixée, à l'aide d'une vis de réglage 12, l'enveloppe d'un dispositif indicateur 11. La fixation est telle que cette enveloppe puisse être pivotée par rapport au tube 6 et être assujettie sur ce tube dans la position désirée au moyen de la vis 12.
La tige 7 passe dans le tube 6 et en sort pour pénétrer dans l'enveloppe de l'indicateur 11 où elle est reliée à l'aiguille de ce dernier par une transmission appropriée permettant
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d'augmenter l'écart angulaire, par exemple dans le rapport de 1 à 16. Les flotteurs 2, 3 sont de préférence entourés chacun d'une boîte ou enveloppe 13,14 pour stabiliser le niveau de l'eau, autour des flotteurs. Le flotteur 3 sert compenser ou à équilibrer le flotteur de commande 2 et déplace la même quantité d'eau que ce dernier. Le rapport des bras de levier du fléau 4 placé entre les deux flotteurs 2, 3 est de préférence de l'ordre de 2 à 1, de sorte que le flotteur de commande 2 est immergé à mi-hauteur.
Le flotteur compensa- teur 3 est d'une façon permanente au-dessous de la surface de l'eau. Grâce à cet équilibrage, l'action des variations du poids spécifique de l'eau aux différentes pressions est supprimée. Pour régler avec précision la position des flotteurs 2, 3 sur le fléau de balance 4, on se sert des vis de réglage 15 (fig. 2). L'indicateur de niveau d'eau peut être disposé soit transversalement dans le collecteur, soit longitudinale- ment.
Aux niveaux maximum et minimum de l'eau, le flotteur de commande 2 ne peut plus plonger dans l'eau jusqu'en son milieu, par suite de la force antagoniste de torsion du tube 6, il en résulte donc une erreur d'indication. Elle est toutefois si minime, qu'on peut la considérer comme pratiquement né- gligeable.
Le fonctionnement cle l'indicateur de niveau d'eau selon l'invention est le suivant: lorsque le niveau monte ou baisse dans le collecteur 1, le flotteur de commande 2 se soulève ou s'abaisse également tandis que le flotteur compensateur 3 se déplace en sens inverse. Dans ces mouvements de montée et de descente du flotteur 2, le tube 6 encastré à une extrémité est sousmis à une torsion sous l'action du fléau 4 et par ce mouvement de torsion, la tige 7 reliée au tube et établie de préférence en acier trempé, est mise en rotation.
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Ce dernier mouvement est ensuite transmis à l'aiguille du dispositif indicateur 11 avec un rapport de transmission approprie de l' ordre de 1 à 16 par exemple.
Dans la forme d'exécution montrée aux fig. 6 à 8 et 12 la tige 7 est reliée en dehors de l'extrémité du tube de torsion 6 faisant saillie hors du collecteur 1, à une douille 16 sur laquelle un ruban d'acier 19 est fixé par un collet 17 et une vis 18. Ce ruban entraîne un second tube de torsion 20 qui est établi de la même manière que le premier, c'est- à-dire qu'il est fixé à une extrémité àla boîte 21 du robinet de réglage d'eau d'alimentation 22.
A l'extrémité libre du tube 20, à laquelle le ruban d'acier 19 est fixé, est reliée également une tige métallique 23 agissant par l'intermédiaire d'une coulisse 24 (fig.6 et 12) et d'une goupille 24 a, sur la valve 22 servant au réglage de l'arrivée de l'eau d'ali- mentation à la chaudière. 25 désigne la conduite d'arrivée et 26 la conduite de départ de cette valve. Lorsque le tube supérieur de torsion 6 est tordu, le tube inférieur de torsion 20 est également tordu sous l'action de la tige métallique 7 et du ruban métallique 19 et grâce à la tige 23 reliée à ce tube, le robinet de réglage 22 s'ouvre ou se ferme plus ou moins suivant le sens de torsion du tube supéri- eur 6.
Pour un régulateur de hiveau de l'eau, il est évidemment nécessaire d'établir le tube de torsion, ainsi que la tige qui lui est reliée, un peu plus résistants que pour un simple indicateur.
Sur la douille 16, on intercale entre le collet 17, auquel le ruban métallique 19 est fixé, et l'écrou à chapeau 9, un disque 27 en une matière appropriée, agissant à la manière d'un embrayage à friction, dont le couple résistant peut être réglé par un ressort à boudin 28 disposé sur la douille 16
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et par l'intermédiaire d'un écrou de réglage 29. A l'aide de ce dispositif, on réalise également le couple de rotation maximum admissible ce qui, en règle générale, n'est cependant pas nécessaire, pour déplacer le robinet de réglage 22 (comp- te tenu de la résistance de la boîte à étoupe de ce robinet, quand il y en a une, ce qui n'est pas le cas en l'espace du fait de l'utilisation du tube de torsion 20 et de la tige 23).
En outre, avec cette disposition, il est possible d'uti- liser le réservoir d'alimentation de la chaudière du niveau le plus bas jusqu'au niveau le plus élevé en cas de varia- tions de la charge. Si on admet, par exemple, que la chau- diére est alimentée jusqu'aux environs du niveau d'eau moyen, le robinet de réglage 22 ne s'ouvrira pas d'avantage tout d'abord, si un prélèvement de vapeur plus accentué vient à se produire. Ce n'est que losque le flotteur de commande 2 aura dépassé (en descendant) le couple résistant de l'embra- yage à friction 27, que le robinet de réglage 22 sera actionné et s'ouvrira d'une manière correspondant à l'abaissement du niveau de l'eau.
Lorsque le niveau d'eau le plus bas est atteint, le robinet de réglage 22 est alors complètement ouvert. L'alimentation de la chaudière est par suite l'en- forcée. Si le prélèvement de vapeur vient à diminuer, le robi- net de réglage 22 reste d'abord ouvert. Ce n'est que lorsque le niveau d'eau moyen est atteint que le robinet de réglage 22 se ferme du fait de l'ascension du niveau de l'eau, car le couple résistant de l'embrayage à friction 27 est alors dépassé en sens inverse. Lorsque le niveau d'eau maximum est atteint, le robinet de réglage 22 est complètement fermé.
Le robinet de réglage 22 est, de préférence établi sous la forme de piston-valve sans charge.
Le second tube de torsion 20 et la tige 23 remplacent, dans le mode de réalisation représenté, comme il été dit,
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la boîte à garniture ou boîte à étoupe dont est muni ordinaire. ment le robinet de réglage.
Dans la forme d'exécution montrée à titre d'exemple sur les figures 9 à 11, l'extrémité libre intérieure du tube flexible 6 est reliée au flotteur de commande 2, de telle manière que, dans le mouvement de montée et de descente de ce dernier, il se produise non plus une torsion, mais bien une flexion de ce tube. De même que dans la première forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, ce tube est à cet effet encastré à. une de ses extrémités dans une tubulure 30 assujettie-dans la paroi du collecteur 1. A son autre extrémité il est relié, comme on vient de le dire, au flot- teur de commande 2. Au tube flexible 6 est reliée la tige métallique 7 qui passe par le tube 6 et fait saillie extéri- eurement pour agir, par l'intermédiaire d'une transmission à levier 31, sur l'index du dispositif indicateur 11.
Le fléau 4 réunissant les deux flotteurs 2, 3 est monté à pivot par son axe 32, sur un support 33 fixé au couvercle du collecteur 1. Lors du soulèvement et de l'abaissement du flotteur de commande 2 qui estrelié, corne dans le premier exemple de réalisation, au flotteur compensateur 3, le tube flexible 6 encastré à une extrémité, est recourbé vers le haut ou vers le bas à son extrémité libre, et la tige métallique y reliée fait tourner, par l'intermédiaire de la transmission à levier 31, l'aiguille du dispositif indicateur 11. Par une transmis- sion appropriée, on obtient un plus grand écart angulaire sur l'échelle de l'indicateur 11.
Il va de soi qu'il serait également possible de disposer le tube flexible 6, non plus horizontalement cornme dans l'exemple de réalisation montré aux fig. 9 à 11, mais verti- calement, de telle sorte que le dispositif indicateur se trouve
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alors au-dessus du collecteur contenant l'eau à vaporiser.
En outre, il est possible, dans ce cas, de placer le disposi- tif indicateur 11 plus bas que le collecteur 1. Dans ce cas, il suffirait d'avoir une liaison appropriée entre la tige métallique 7 du tube flexi'ble 6 et le dispositif indicateur 11.
L'avantage de la disposition suivant l'invention consiste avant tout en ce que, pour la tige ou arbre de transmission, il n'est pas nécessaire de placer une boîte à étoupe ou boîte à garniture dans la paroi du collecteur d'eau ou du réservoir, dont on veut connaître ou régler le niveau.
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"Device for indicating and adjusting the water level, in steam boilers and other devices of the same @
The invention relates to a device for indicating and adjusting the water level in steam boilers or other devices. This device is operated by a fleet and its essential feature consists in that the latter acts on a flexible tube which is arranged in the boiler, made tight against the pressure which prevails inside the said boiler, and fitted to one of its ends in the wall of this boiler.
In this way the force resulting from
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Up and down movements of the float cause a change in position of the tube, which is transmitted through the wall of the boiler, to an indicating device which is located outside this boiler, or to the regulating organ. feed water inlet, by means of an intermediate part, for example a metal bar or other similar member connected to the flexible tube.
The arrangement may be such that, under the action exerted by the float on the free end of the flexible tube, the latter undergoes twisting or bending.
In addition to the actual control float, there is also advantageously provided a balancing or compensating float connected to the first by a balance beam with two arms, mounted so as to be able to oscillate, the effect of the modifications of the specific weight of the water to the different pressures are thus eliminated by this balancing float.
If the device is used not as an indicator, but as a water level regulator, the transmission of. rotational movement of the metal bar connected to the. Torsion tip in the steam boiler or its equivalent, the feed water inlet regulator is preferably provided by a steel strip or the equivalent, which acts on a second tube torsion, the twist of which is ultimately transmitted to the feed adjuster by a metal bar, or the like. which is connected to this tube.
The following description, next to the drawing. attached, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figs. 1 and 2 show in cross section and longitudinal section a water level indicator placed in the
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upper manifold of the steam boiler.
Figures 3 to 5 show details.
FIG. 6 shows in cross section a boiler water collector fitted with a device for adjusting the water level.
Figs 7, 8 and 12 show details.
Fig. 9 shows a second embodiment in cross section.
Fig. 10 shows, on a larger scale, the indicating device and its mounting on the collector.
Fig. 11 shows the arrangement of the floats.
In the water collector of a steam generator is arranged a float 2 which is connected by a balance beam 4 (fig. 2) to a second float 3. This beam 4 which has a longitudinal slot 34 is fitted on the tube 6, and is fixed by screws (fig. 5) on the free inner end of this flexible tube 6 with which is connected, at this end by welding or the equivalent, a metal bar 7 (see fig. 4 ), while the other end of this tube 6 is embedded.
As seen in fig 3, at this end is connected by welding, or in any other similar way, a plug 8 which is pressed, so as to ensure a hermetic seal, by a cap nut 9 with counter nut against a protective tube 10 pushed into the wall of the manifold 1 and surrounding the tube 6 as well as the rod 7. On the end of the tube 6 protruding out of the cap nut. 9, is fixed, using an adjusting screw 12, the casing of an indicating device 11. The fixing is such that this casing can be pivoted with respect to the tube 6 and be secured to this tube in the desired position using screw 12.
The rod 7 passes through the tube 6 and leaves it to enter the casing of the indicator 11 where it is connected to the needle of the latter by a suitable transmission allowing
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to increase the angular deviation, for example in the ratio of 1 to 16. The floats 2, 3 are preferably each surrounded by a box or envelope 13,14 to stabilize the water level, around the floats. The float 3 serves to compensate or balance the control float 2 and moves the same quantity of water as the latter. The ratio of the lever arms of the beam 4 placed between the two floats 2, 3 is preferably of the order of 2 to 1, so that the control float 2 is submerged at mid-height.
The compensating float 3 is permanently below the surface of the water. Thanks to this balancing, the action of variations in the specific weight of the water at different pressures is suppressed. To precisely adjust the position of the floats 2, 3 on the balance beam 4, the adjustment screws 15 are used (fig. 2). The water level indicator can be placed either transversely in the collector or lengthwise.
At maximum and minimum water levels, the control float 2 can no longer immerse in the water up to its middle, due to the antagonistic force of torsion of the tube 6, this therefore results in an indication error. . However, it is so minimal that it can be considered practically negligible.
The operation of the water level indicator according to the invention is as follows: when the level rises or falls in the manifold 1, the control float 2 also rises or falls while the compensating float 3 moves. reverse. In these up and down movements of the float 2, the tube 6 embedded at one end is subjected to a torsion under the action of the beam 4 and by this torsional movement, the rod 7 connected to the tube and preferably made of steel quenched, is rotated.
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This last movement is then transmitted to the needle of the indicating device 11 with an appropriate transmission ratio of the order of 1 to 16 for example.
In the embodiment shown in FIGS. 6 to 8 and 12 the rod 7 is connected outside the end of the torque tube 6 projecting out of the manifold 1, to a socket 16 on which a steel tape 19 is fixed by a collar 17 and a screw 18 This ribbon drives a second torsion tube 20 which is established in the same manner as the first, i.e., it is attached at one end to the box 21 of the feed water control valve 22. .
At the free end of the tube 20, to which the steel tape 19 is attached, is also connected a metal rod 23 acting by means of a slide 24 (fig. 6 and 12) and a pin 24 a, on the valve 22 used to regulate the feed water inlet to the boiler. 25 designates the inlet pipe and 26 the outlet pipe of this valve. When the upper torsion tube 6 is twisted, the lower torsion tube 20 is also twisted under the action of the metal rod 7 and the metal tape 19 and thanks to the rod 23 connected to this tube, the adjustment valve 22 s 'opens or closes more or less depending on the direction of torsion of the upper tube 6.
For a water level regulator, it is obviously necessary to establish the torsion tube, as well as the rod which is connected to it, a little more resistant than for a simple indicator.
On the sleeve 16, is interposed between the collar 17, to which the metal strip 19 is attached, and the cap nut 9, a disc 27 of a suitable material, acting in the manner of a friction clutch, whose torque resistant can be adjusted by a coil spring 28 arranged on the sleeve 16
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and by means of an adjusting nut 29. With the aid of this device, the maximum permissible torque is also achieved, which, as a rule, however, is not necessary in order to move the adjusting valve. 22 (taking into account the resistance of the stuffing box of this valve, when there is one, which is not the case in space due to the use of the torsion tube 20 and of rod 23).
In addition, with this arrangement, it is possible to use the boiler feed tank from the lowest level to the highest level in the event of load variations. If, for example, it is assumed that the boiler is supplied up to around the average water level, the control valve 22 will not open further at first, if a more pronounced draw-off of steam. comes to happen. Only when the control float 2 has exceeded (going down) the resistive torque of the friction clutch 27, the regulating valve 22 will be actuated and will open in a manner corresponding to the lowering of the water level.
When the lowest water level is reached, the control valve 22 is then fully open. The boiler feed is then enforced. If the steam draw off decreases, the control valve 22 remains open first. It is only when the average water level is reached that the regulating valve 22 closes due to the rise in the water level, because the resistive torque of the friction clutch 27 is then exceeded in reverse. When the maximum water level is reached, the control valve 22 is completely closed.
The regulating valve 22 is preferably established as an unloaded piston-valve.
The second torsion tube 20 and the rod 23 replace, in the embodiment shown, as has been said,
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the stuffing box or stuffing box with which the standard is fitted. the adjusting valve.
In the embodiment shown by way of example in Figures 9 to 11, the inner free end of the flexible tube 6 is connected to the control float 2, such that, in the up and down movement of the latter, there is no longer a torsion, but a bending of this tube. As in the first embodiment, given by way of example, this tube is for this purpose embedded in. one of its ends in a pipe 30 secured in the wall of the manifold 1. At its other end it is connected, as we have just said, to the control float 2. To the flexible tube 6 is connected the metal rod 7 which passes through the tube 6 and projects outwardly to act, by means of a lever transmission 31, on the index of the indicating device 11.
The flail 4 bringing together the two floats 2, 3 is pivotally mounted by its axis 32, on a support 33 fixed to the cover of the manifold 1. When raising and lowering the control float 2 which is connected, horn in the first example of embodiment, at the compensating float 3, the flexible tube 6 embedded at one end, is bent up or down at its free end, and the metal rod connected to it rotates, by means of the lever transmission 31, the needle of the indicator device 11. By suitable transmission, a greater angular deviation is obtained on the scale of the indicator 11.
It goes without saying that it would also be possible to arrange the flexible tube 6, no longer horizontally as in the embodiment shown in FIGS. 9 to 11, but vertically, so that the indicating device is located
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then above the collector containing the water to be vaporized.
In addition, it is possible, in this case, to place the indicating device 11 lower than the manifold 1. In this case, it would be sufficient to have a suitable connection between the metal rod 7 of the flexible tube 6 and the indicating device 11.
The advantage of the arrangement according to the invention consists above all in that, for the rod or transmission shaft, it is not necessary to place a stuffing box or stuffing box in the wall of the water collector or of the tank, the level of which we want to know or adjust.