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Générateur de vapeur.
La présente invention a pour objet un générateur de vapeur comportant un foyer dont les parois sont composées d'un grand nombre de longs tubes horizontaux de faible section. La caractéristique principale de l'invention réside en ce que les tubes constituent un certain nombre de passages de circulation, le liquide circulant de l'entrée vers la sortie en montant progressivement, certaines parties des tubes étant disposées transversalement par rapport au courant des gaz, et tous les passages tubulaires étant disposés, par rapport au foyer et au courant de gaz chauds, de façon à recevoir de la chaleur en rapport avec l'alimentation en liquide, cette chaleur étant
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toutefois insuffisante pour vaporiser tout le liquide.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les différents tubes sont disposés de façon que chaque tube reçoive une quantité de liquide et une fraction de la chaleur totale égales à celles reçues par les autres tubes.
Les dessins annexés représentent unexemple de réa- lisation de linvention. Sur ces dessins:
Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'un générateur de vapeur suivant l'invention, et
Fig. 2 en est une coupe horizontale.
Fig. Z est une vue en perspective, avec arrache- ments, l'enveloppe étant omise pour montrer la disposition des tubes qui constituent la paroi du foyer et des organes situés dans le courant des gaz.
Fig. 4 est une vue en perspective, avec arrache- ments, l'enveloppe étant omise pour montrer la disposition de l'économiseur et du surchauffeur; cette vue peut se super- poser à celle suivant la Fig. 3, pour former une vue d'ensem- ble du foyer et de la surface d'absorption de chaleur.
Fig. 5 est une vue en perspective, d'un tronçon de tube plié de façon à former une partie de la paroi plane déli- mitant deux côtés latéraux et la face postérieure du foyer.
Fig. 6 est une vue en perspective, montrant un tron- çon de tube coudé de façon à former une autre partie de la paroi plane pour deux côtés et la face arrière du foyer et une partie d'un faisceau de tubes baignés par des gaz chauds à la partie postérieure du foyer, ce tube coopérant, pour la partie restante des deux côtés et de la face arrière, avec un tube coudé suivant la Fig. 5.
Fig. 7 est une vue, en perspective, d'un autre tronçon de tube, coudé de façon à former une partie du plan- 1
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cher du foyer, avant qu'une autre partie du tube soit coudée pour former une partie des deux faces latérales et de la paroi postérieure.
Fig. 8 est une vue, en perspective, d'un tronçon de tube coudé de façon à former une partie du plafond du foyer et à laisser un espace entre l'extrémité du plafond et l'ex- trémité du foyer pour que les gaz puissent s'élever au-dessus du niveau du plafond, cette partie du tube se trouvant au- delà de celle qui fait partie des deux parois latérales et de la paroi postérieure.
Fig. 9 montre un tube plié de façon à former une partie de l'économiseur entre un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, ces collecteurs étant verticaux et trois tronçons du tube formant, respectivement, un serpentin horizontal plat transversalement au courant des gaz, une pai- re de spires transversales pour supporter le serpentin plat supérieur, et une partie de la paroi du passage des gaz, sur deux faces opposées ; deux séries de ces tubes, alternative- ment pliés en sens inverses et supportés tous par le bas, com- prennent l'économiseur.
Fig. 10 montre un tube coudé de façon à former une partie du surchauffeur entre les collecteurs verticaux d'en- trée et de sortie, deux tronçons du tube formant, respective- ment, un serpentin horizontal plat posé transversalement au courant des gaz, et des parties de la paroi du passage des gaz, sur des faces opposées et à la face terminale, au-dessus de l'extrémité du foyer. Deux séries de tels tubes, pliés al- ternativement en sens inverses et partant de deux collecteurs d'entrée pour aboutir à un collecteur de sortie, à des ni- veaux successifs, complètent les parois latérales et termina- le, et sont coudés de façon que les coudes, à des niveaux
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alternants, soient décentrés pour que chaque serpentin sup- porte le serpentin supérieur à l'endroit du croisement des cou- des, tout l'empilage étant supporté par la base.
Fig. 11 représente, schématiquement, les serpentins plats du surchauffeur, disposés horizontalement entre des collecteurs verticaux d'entrée et de sortie, avec des rac- cords pour la vapeur saturée venant du séparateur-collecteur et des raccords de sortie conduisant la vapeur surchauffée vers la vanne d'étranglement qui commande l'écoulement de la vapeur vers l'endroit d'utilisation et vers une vanne de dé- rivation située en amont et utilisée, pour la mise en marche, avant d'ouvrir la vanne d'étranglement.
Fig. 12 représente schématiquement le générateur de vapeur sans corps, à courant de vapeur forcé, conforme à la présente invention, coopérant avec les appareils auxi- liaires et de réglage nécessaires à son fonctionnement 'Comme générateur de vapeur pour une machine à vapeur de transport ou de traction.
Fig. 13 représente schématiquement le générateur de vapeur sans corps, à circulation de vapeur forcée, conforme à l'invention, avec une disposition des appareils de commande légèrement différente de celle que montre la Fig. 12.
Le trajet d'écoulement du liquide et de sa vapeur passe par plusieurs longs tubes de faible section de passage 206, 207, 208,209 et 210 reliés en parallèle, le dessin re- présentant cinq de ces tubes interrompus par une¯partie élar- gie à l'extrémité de la section génératrice de vapeur, qui agit comme séparateur ou collecteur 232 pour séparer la va- peur et le liquide, la vapeur saturée allant, sans liquide, vers un surchauffeur 242, et une partie du liquide entrant étant conduit par les tubes vers le séparateur 232, afin de
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maintenir mouillé le métal des tubes et d'empêcher la forma- tion de dépôts solides. Ce liquide non vaporisé est finale- ment détourné du trajet de circulation dans le séparateur 232, et évacué dans des conditions réglées.
Les parties du générateur sont disposées à deux niveaux, à l'intérieur de parois verticales communes. Le niveau inférieur est occupé par le foyer à parois planes, délimité sur cinq côtés par des parois faites de tubes hori- zontaux,nus, le sixième côté étant formépar la chambre du brûleur entourée de matière réfractaire; à l'extrémité pos- térieure du foyer un faisceau de tubes horizontaux 228 est posé transversalement au foyer. Les gaz de combustion chauds passent du niveau inférieur au niveau supérieur à l'extré- mité postérieure 245 et retournent, par un passage au-dessus du plafond du foyer, vers un réchauffeur d'air 282 situé au-dessus du brûleur, pour se diriger ensuite vers la sortie.
A l'extrémité des gaz chauds, le niveau supérieur est occu- pé, par le surchauffeur 242 qui est mis à l'abri de la cha- leur rayonnée par le foyer, d'une part par sa position et, d'autre part, par le faisceau des tubes 228 du niveau infé- rieur. Au niveau supérieur, à l'extrémité des gaz moins chauds, se trouve l'économiseur 202, ainsi que certains rac- cordements et le separateur-collecteur 232 situé entre l'é- conomiseur 202 et le surchauffeur 242.
Le générateur comporte un économiseur 202 situé à l'extrémité moins chaude du passage des gaz et recevant du liquide d'une pompe à commande positive raccordée à un ré- servoir à eau chaude ou à une autre source d'eau chaude munie d'un dispositif approprié de chauffage de l'eau d'alimenta- tion. L'économiseur 202 comporte des collecteurs verticaux adjacents 200 et 201, d'entrée et de sortie, respectivement,
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reliés par des serpentins plats horizontaux, disposés en parallèle qui forment un faisceau tubulaire transversal 202 dont la surface est de préférence proportionnée au débit, à la quantité et à la pression du liquide, ainsi qu'à la quantité et à la température locale du gaz et à la vitesse relative du gaz et du liquide, de façon qu'il ne s'y forme pas ou pratiquement pas de vapeur.
Le liquide du collecteur de sortie 201 de l'écono- miseur est conduit, par un tube 205, vers un tube distribu- teur 204 dans lequel le liquide est divisé en parties égales envoyées dans les divers longs tubes de la section génératri- ce de vapeur. Dans l'exemple représenté, la section génératri- ce comporte cinq longs tubes de faible section et cinq résis- tances à l'écoulement de fluide 205, chacune de celles-ci opposantau fluide une résistance plus grande ou causant une chute de pression plus grande que le long tube générateur qu'elle alimente., afin d'assurer une répartition égale du liquide introduit dans les longs tubes 206, 207, 208, 209 et 210 qui constituent la section génératrice de l'ensemble comportant un plancher plan, deux parois latérales, et un plafond pour le foyer,
ainsi qu'un faisceau de tubes à l'ex- trémité du foyer, comme décrit plus loin.
La longueur de chacun de ces tubes générateurs est divisée en parties parcourues successivement par le courant, mais toujours horizontalement et vers le haut, afin d'évi- ter des poches de vapeur à mesure que celle-ci est produite, et chaque partie présente une forme et une position parti- culières de façon à constituer des parois planes en métal nu et le faisceau tubulaire; à recevoir la même quantité de chaleur avec une même quantité de liquide, et à fournir des quantités égales et voulues de vapeur.
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La première partie de chacun des cinq tubes géné- rateurs 206 à 210 est coudée de façon à former un serpentin plat ayant la longueur totale et un cinquième de la largeur du plancher du foyer, l'extrémité d'entrée étant alimentée par le raccordement distributeur de liquide 204, à travers une résistance 205.
Les extrémités de sortie du premier tronçon des dif- férents tubes générateurs faisant partie du plancher du foyer sont raccordées aux extrémités d'entrée du deuxième tronçon des tubes, qui sont disposées de façon à constituer des pa- rois latérales et terminale planes, ainsi que le faisceau de tubes du foyer 228. Ces raccordements sont réalisés en condui- sant chaque tube à travers la partie antérieure du foyer, le long du plancher, puis vers le haut le long d'une paroi laté- rale, vers des tubes situés à différents niveaux de cette pa- roi latérale, comme c'est indiqué en 211, 212, 213, 214 et 215, où le diamètre des tubes est un peu plus grand pour per- mettre la production du volume voulu de vapeur.
Le deuxième tronçon de la longueur d'un tube généra- teur est coudé suivant deux côtés et l'extrémité arrière de la paroi du foyer, en commençant par l'extrémité avant d'une paroi latérale et en aboutissant à l'extrémité avant de l'au- tre paroi latérale après quoi, en inversant la direction du tube par une courbure ou coude de rayon zéro, on l'amène à un niveau supérieur.
En raison du rayon nul du coude, le tube retourne vers le point de départ en contact avec le tronçon adjacent, et l'on renverse sa direction autant de fois qu'il ,le faut pour former un cinquième de la hauteur du foyer, Afin de constituer un faisceau tubulaire 228 à l'arrière du foyer, chaque deuxième tube, dans le sens de la hauteur, est coudé une fois de plus de façon à passer plusieurs fois (quatre fois
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dans l'exemple représenté) à travers le foyer, en commençant et en terminant à la même paroi latérale.
Quand un tube est coudé à l'extrémité d'une paroi latérale pour monter d'un niveau inférieur au niveau immédia- tement supérieur, les deux branches restent en contact en rai- son de la courbure de rayon nul du coude qui ne fait pas saillie non plus vers l'extérieur, de sorte que des coudes adjacents peuvent rester en contact pour permettre aux tron- çons voisins du tube de se toucher. On forme donc ainsi une paroi complète en tubes nus, qui n'exige pas de réfractaire et qui absorbe la chaleur du foyer pour vaporiser du liqui- de, le mélange de liquide et de vapeur évoluant toujours ho- rizontalement ou vers le haut, mais jamais vers le bas ou vers un niveau inférieur.
Le troisième tronçon de la longueur de chaque tube générateur est coudé de façon à former un cinquième de la largeur du plafond 230 du foyer, et la longueur totale de chacune de ces cinquièmes parties est inférieure à la ion- gueur du foyer. Les deuxième et troisième tronçons du tube sont réunis par d'autres coudes à l'extrémité avant d'une des parois latérales et en travers de l'extrémité avant du plafond, après quoi chaque tube est coudé, hors du plan du plafond, vers le haut et le long d'un coté du séparateur-collecteur 232 cylindrique vertical, situé au-dessus du foyer.
Les tubes qui voisinent dans les parois latérales sont raccordés, à l'extrémité antérieure des parois, par des coudes inverseurs de direction à rayon nul.
A l'endroit où les tubes quittent le plafond du foyer et montent vers le séparateur, ils traversent une pla- que 231 qui assure l'étanchéité et 'est faite d'un alliage mé- tallique approprié, susceptible de résister à la température et à la nature des gaz sans se détériorer. Cette plaque en
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alliage métallique assure l'étanchéité de la cloison des tubes du plafond qui sépare le passage des gaz du générateur de vapeur en forme d'U horizontal, la plaque 231 ne s'éten- dant vers l'arrière que jusqu'à¯un support situé au-dessus de la rangée supérieure de tubes formant écran.
Les extrémités des tubes allant vers le séparateur remontent vers le haut à travers la plaque d'étanchéité 231 et, comme le montre le dessin, entrent tangentiellement dans une chambre séparatrice 232 qui divise le fluide en liquide et en vapeur.
L'égalisation de la chaleur absorbée par les tubes générateurs de vapeur est également assurée par leur position et, en ayant soin d'égaliser ou de proportionner le débit et la température du liquide introduit dans chacun des cinq tu- bes à faible section raccordés en parallèle, on arrive à uni- formiser la qualité de la vapeur ou le rapport entre le li- quide non vaporisé et la vapeur produite, et en même temps on maintient mouillé l'intérieur de chaque tube générateur, en réglant la quantité de chaleur par rapport au débit. De cette façon, en réduisant au minimum l'excès de liquide, on évite le surchauffage comme décrit plus loin.
Afin d'égaliser la quantité de chaleur absorbée par chacun des divers tubes raccordés en parallèle, ces tubes sont coudés et disposés de façon à être uniformément exposés à la chaleur rayonnée du foyer et baignés par les gaz chauds. Cha- que tube occupe une partie de la hauteur de chaque paroi la- térale du foyer, sur toute sa longueur et à un niveau donné, ainsi qu'une partie de la paroi terminale au même niveau, et chaque tube passe une ou plusieurs fois en travers du courant gazeux dans le foyer, au même niveau encore. Chaque tube occu- pe également une partie de la largeur du fond et du plafond
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du foyer, sur toute la longueur.
En morne temps, le brûleur se trouve à une des extrémités du foyer, et la flamme et les gaz . le parcourent tout droit en sens longitudinal, de sorte qu'au point de vue thermique il y a symétrie par rapport au plan mé- dian du foyer, et chaque changement de la température des gaz ou de l'intensité de rayonnement en sens longitudinal affecte dans la même mesure les différents tubes générateurs, quelles que soient les variations de la charge.
On voit donc que l'invention fournit un générateur de vapeur surchauffée construit et disposé en trois sections dont chacune comporte plusieurs longs tubes de faible section raccordés en parallèle et qui sont un économiseur, un généra- teur de vapeur proprement dit et un surchauffeur, avec, dans le générateur, un nombre de tubes différent des autres sec- tions, les tubes de chaque section étant toujours horizontaux et coudés de façon à former des faisceaux en travers des pa- rois planes à la limite de deux passages horizontaux pour les gaz, situés l'un au-dessus de l'autre, l'inférieur étant le foyer;
les tubes sont disposés de façon qu'ils ne soient pas surchauffés et que la même quantité de chaleur soit reçue par les différents tubes raccordés en parallèle dans chaque section, ce qui assure, en service, la plus grande souplesse entre le zéro et le maximum de capacité, et le moindre poids ainsi que le moindre encombrement, tout en permettant le ré- glage automatique de la chaleur disponible pour l'absorption, en rapport avec le débit de vapeur surchauffée, comme expli- qué plus loin.
Afin que le générateur de vapeur puisse effective- ment réaliser les performances dont il est capable on utilise des appareils auxiliaires appropriés, munis de dispositifs de commande qui assurent à l'ensemble toutes les caractéristi- n
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ques utiles nécessaires pour le service de propulsion du genre mentionné, à savoir la souplesse dans toute la gamme des charges entre le zéro et le maximum, un rendement élevé, un poids réduit et un faible encombrement, et ce pour toutes les dimensions dépassant celles que nécessitent les petites automobiles.
Les appareils auxiliaires et de commande permettent au générateur de vapeur de fonctionner au mieux pour produire de la vapeur surchauffée avec tout débit nécessité par la machine, sans surchauffage ou avarie d'organes quelconques, et avec un minimum de chaleur emmagasinée, de sorte que le générateur peut répondre instantanément aux variations de la quantité de vapeur nécessaire pour la propulsion du véhicule, avec une variation correspondante de l'alimentation; les appa- reils auxiliaires qui permettent de réaliser ces conditions sont d'un genre particulier et comportent des organes de com- mande qui dépendent du taux de production ou de consommation de vapeur.
Avant le démarrage, le générateur de vapeur est rem- pli d'eau jusqu'à la soupape d'obturation ou d'étranglement244' qui est fermée, et la soupape de dérivation 244" qui est également fermée après le remplissage ou entr'ouverte. On évite ainsi le surchauffage d'une partie quelconque, quand le brûleur est allumé mais avant que la circulation de li- quide et de vapeur dans les tubes soit établie, et il faut éviter de chauffer les tubes qui sont secs à l'intérieur et dans lesquels il n'y a aucune circulation ou une circulation insuffisante pour absorber la chaleur dans la mesure néces- saire pour réduire sa température à une valeur ne présentant pas de danger.
Afin de mettre en marche le générateur de vapeur après son remplissage d'eau, on ouvre et allume le gaz du
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brûleur de mise en marche. En mêle temps, un ventilateur auxiliaire fournit de l'air, et de l'huile est également amenée au brûleur et allumée par la flamme du gaz. Quand le brûleur à huile est allumé, on coupe le gaz. La combustion de l'huile a pour effet de chauffer l'eau dans le générateur, et une certaine quantité de ce liquide chaud, suivi par de la vapeur, s'échappe par la soupape 244" qui a été ouverte suf- fisamment pour servir de soupape de sûreté sans entraver l'accroissement de la pression.
Dès que la vapeur sous pres- sion s'échappe par la soupape 244" , on ferme celle-ci et on ouvre la soupape 244' pour fournir de la vapeur à une turbine auxiliaire qui commande tous les appareils auxiliaires nor- malement en marche, parmi lesquels une soufflerie 288 pour l'air de combustion, une pompe d'alimentation de liquide 289 et une pompe à combustible liquide 290. A partir de ce moment tout le fonctionnement est automatique, le débit des appareils auxiliaires mentionnés étant réglé en rapport avec la produc- tion de vapeur d'une part, et d'autre part de façon à assurer un excès de liquide dans les tubes générateurs de vapeur, sur toute leur longueur. Le niveau de liquide ainsi maintenu dans le séparateur sert également de régulateur, pour maintenir le rapport voulu entre les débits de combustible et d'eau ou de tout autre liquide.
En face de l'extrémité de chauffe du générateur de vapeur se trouve une plateòrme 286 qui supporte une turbine auxiliaire 287, qui, par l'intermédiaire d'une transmission appropriée, actionne la soufflerie 288 alimentant la chambre à air 284, une pompe alternative 289 fournissant au généra- teur de vapeur le liquide de travail, et des pompes à huile combustible et à huile de lubrification, respectivement.
Comme déjà dit, un ventilateur auxiliaire fournit, au moment du démarrage, l'air comburant nécessaire au brûleur 279;
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dès que la pression est établie dans le générateur de vapeur, la vapeur est amenée à la turbine 287 pour actionner la pompe d'alimentation 289, la pompe à huile combustible 290 et la soufflerie 285. Une variation de vitesse de la turbine auxi- liaire 287 entratne des variations correspondantes dans le débit de liquide de travail fourni au générateur, et de com- bustible et d'air nécessaires pour le vaporiser et surchauf- fer et, comme décrit plus loin, la vitesse de la turbine auxiliaire est réglée automatiquement par le débit de vapeur surchauffée.
Lorsque la turbine auxiliaire est mise en marche, le surchauffeur débarrassé, par évaporation, de sa réserve initiale de liquide et parcouru par de la vapeur, et les tu- bes générateurs alimentés en liquide qui remplace la vapeur formée, le séparateur empêche tout liquide d'atteindre le surchauffeur. Afin que tous les tubes générateurs restent mouillés, l'arrivée de liquide estproportionnée au débit de combustible et d'air de façon que la quantité de liquide four- nie dépasse celle qui peut être évaporée, et que du liquide soit toujours amené au séparateur. Cet excès de.liquide est continuellement évacué du séparateur et ce liquide évacué est dénommé, dans la suite, le "trop-plein".
L'arrivée continuelle d'un excès de liquide au générateur et son évacuation conti- nuelle ont pour effet d'établir une réserve de liquide dans le séparateur, avec un niveau déterminé par le réglage de la section de l'écoulement. Des va.riations du niveau sont utili- sées pour régler automatiquement l'écoulement, de la façon décrite plus loin.
Sur la Fig. 12, le trajet du fluide est représenté par un simple tube sinueux, l'économiseur 202 étant alimenté en liquide sous pression, au moyen d'un conduit 11, par une pompe 289 qui, pouvant être de tout type approprié, n'est A
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représentée que schématiquement. De l'économiseur, le fluide passe vers le générateur, le traverse et va au séparateur 232.
La vapeur venant du séparateur, atteint et traverse le sur- chauffeur 242 d'où le conduit 244 l'amène à la turbine prin- cipale 12 censée représenter la machine utilisant la vapeur.
Les produits de la combustion traversent successivement le générateur, le surchauffeur, l'économiseur et le réchauffeur, et ils peuvent venir en contact avec le séparateur ou une partie de celui-ci.
Une machine à vapeur auxiliaire, représentée sous forme de la turbine 287, actionne la pompe d'alimentation de liquide 289, la soufflerie d'air 288, et la pompe 290 qui alimente le brûleur en huile combustible. Bien que le dessin montre ces appareils schématiquement et comme étant entrai- nés à la même vitesse par un arbre commun, il est entendu que des engrenages réducteurs de vitesse ou des transmissions entre les divers appareils sont connus et que leur emploi est indiqué pour régler la vitesse, la puissance et la capacité relatives, le dessin étant destiné simplement à montrer que la turbine 287 actionne les appareils 288, 289 et 290 simul- tanément et à l'unisson.
La pompe à liquide d'alimentation est d'une capacité telle par rapport à la capacité de la pompe à huile combus- tible et à celle de la soufflerie, qu'elle fournit une quan- tité de liquide dépassant celle que la chaleur de combustion de l'huile et de l'air peut vaporiser, dans le but d'assurer un excès de liquide et un écoulement continuel d'eau au sépa- rateur.
L'excès de liquide est détourné du trajet du fluide dans le séparateur, à travers un conduit 1 allant vers la ré- serve d'eau chaude ou rejetant l'eau. Le liquide de trop-plein s'écoule normalement par l'étranglement 2, tandis que le trop-
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plein variable s'écoule par la soupape de réglage 3.
Le foyer du générateur de vapeur comporte un brûleur 4 alimenté par un tuyau 5, et une chambre à air 6 alimentée par un conduit 7. Afin d'assurer l'allumage du brûleur à huile, un brûleurà gaz 8 est alimentépar un tuyau 9, le débit de gaz étant réglé par une soupape 10 commandée par un solénoïde.
Le débit d'huile combustible amenée au brûleur 4 est réglé, en premier lieu, par la vitesse de la pompe à huile 290, mais aussi par l'étranglement d'une soupape de réglage 13 insérée dans le tuyau 5; le débit est constam- ment mesuré par un appareil de mesure 14.
Le débit d'air comburant est déterminé, en premier lieu, par la vitesse de la soufflerie 288 mais il dépend aussi d'un registre 15 intercalé dans le conduit 7, entre la soufflerie et la chambre à air 6. Le débit d'air est constam- ment mesuré par un appareil de mesure 16.
Le débit de liquide de travail sous pression circu- lant dans le conduit 11 est réglé par la vitesse de la pompe 289 qui, à son tour, dépend de certaines caractéristiques va- riables du fonctionnement du système.
Les vitesses de la pompe à liquide, de la soufflerie et de la pompe à huile sont en rapport constant entre elles, déterminé par les liaisons mécaniques entre chacun de ces appareils et l'arbre moteur de la turbine auxiliaire, et la vitesse des trois appareils varie avec celle de la turbine.
Afin d'assurer un rapport approprié entre les quantités de liquide, d'huile combustible et d'air débitées par les trois appareils, respectivement, quand les vitesses de ceux-ci sont dans un rapport déterminé, et pour assurer aussi un rapport approprié entre ces quantités, d'une part, et le taux de pro-
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duction et d'utilisation de vapeur, on utilise certains dis- positifs sensibles à certaines grandeurs variables qui sont mesurées, indiquées et utilisées comme base pour le réglage automatique de l'alimentation en liquide et de l'alimentation du foyer en éléments combustibles.
Sur le dessin,17 désigne un dispositif sensible à la pression, tel qu'un tube Bourdon raccordé au conduit 244 et comportant un index 18 qui coopère avec une échelle 19 pour indiquer, à chaque instant, la pression de la vapeur fournie.
En relation avec le dispositif indicateur de pres- sion 17, on utilise un indicateur de production ou de débit de vapeur ou de la charge imposée au générateur de vapeur, et cet indicateur peut être un tube Bourdon 20 qui commande un index 21 coopérant avec une échelle 22. Au moyen d'un tuyau, le tube Bourdon 20 est raccordé à la turbine 12 en un endroit tel qu'il est sensible à la pression dans l'enveloppe du pre- mier étage de la turbine, cette pression étant, pour une pression donnée indiquée par le tube 17, en rapport sensible- ment rectiligne avec le taux de circulation de vapeur.
Ainsi, l'index 21 marque sur l'échelle 22 une grandeur qui, par rap- port à celle de l'index 18 sur l'échelle 19, indique le taux de circulation de vapeur venant du générateur et, par consé- quent, le débit de vapeur et la charge imposée au générateur.
Un dispositif 23 dont le fonctionnement dépend du niveau de liquide dans le séparateur 232, est raccordé à ce dernier. Ce dispositif comporte une enveloppe à pression en- tourant un tube à mercure en U raccordé au sommet et à la base du séparateur. Un flotteur suit le niveau de mercure dans une des branches et situe un index 24 en face d'une échelle 25, en indiquant instantanément le niveau de liquide à l'in- térieur du séparateur.
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Les dispositifs de mesure de débit, 14 pour l'huile et 16 pour l'air comburant, coopèrent pour régler la position de la tige d'une valve-pilote 26, à partir d'une position pré- déterminée, si le rapport entre les débits d'air et de combus- tible s'écarte de la valeur voulue. La valve-pilote 26 est susceptible de régler la position d'une soupape à combusti- ble 13.
Chacun des tubes Bourdon 17 et 20 règle la position de la tige d'une valve-pilote pour établir une pression d'air antagoniste dans un mécanisme de relais 27 à partir duquel une pression d'air antagoniste résultante est appliquée au dispositif de tarage à diaphragme 28 qui commande la turbine auxiliaire.
De préférence, le débit du liquide d'alimentation et celui des éléments de combustion fournis au brûleur sont réglés, en premier lieu, par la variation de vitesse de la turbine auxiliaire, la pression de la vapeur débitée et celle dans l'enveloppe de la turbine étant utilisées pour ce réglage. Toutefois, pour tenir' compte des différences pos- sibles dans les caractéristiques vitesse-capacité des pompes et de la soufflerie, ainsi que des variations des conditions de fonctionnement, on prévoit des moyens de réglage qui com- plètent le réglage principal des éléments de combustion. Pour l'air, ce moyen de réglage complémentaire comporte un registre 15 réglé, en aval de la soufflerie 288, par une soupape pneu- matique 29.
Pour le combustible, le moyen de réglage complé- mentaire comporte une soupape de réglage 13, située dans le conduit 5 et entrant en jeu quand le rapport entre les débits mesures de combustible et d'air s'écarte de la valeur désirée.
Il est, d'abord, désirable de modifier la vitesse de la turbine auxiliaire en rapport avec la quantité de vapeur
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utilisée par la turbine principale, de façon à mettre l'ali- mentation du générateur de vapeur en liquide et en éléments de combustion, en rapport approximatif avec la charge de la turbine principale; ensuite, il y a lieu de régler individuel- lement l'alimentation en combustible et en air, en rapport avec d'autres variables du fonctionnement du système.
Afin de déterminer, de façon réglable, la vitesse de la turbine auxiliaire, on utilise, de préférence, une pompe, un compresseur ou un dispositif analogue 30 commandé par la turbine auxiliaire et fonctionnant avec celle-ci, en vue de créer une pression de fluide (telle qu'une pression d'huile), en rapport connu avec la vitesse. On utilise cette pression dans un mécanisme régulateur qui tend, normalement à maintenir constante la vitesse de la turbine auxiliaire, indépendamment de la pression de la vapeur fournie à celle-ci. On tare alors le dispositif sensible à la pression d'huile, suivant les va- riations de fonctionnement du générateur de vapeur et de la turbine principale, en créant ainsi les conditions de vitesse dans lesquelles doit fonctionner le régulateur de vitesse va- riable de la turbine auxiliaire.
L'huile venant d'une pompe 30 passe, par un tuyau 31 (muni d'un conduit de retour 32) vers un soufflet métallique extensible 33 qui commande une des extrémités 'd'une tringle flottante 34. L'autre extrémité de la tringle 34 est déplacée par et solidairement avec un piston mobile dans un cylindre 35, qui commande les soupapes d'admission de la turbine auxiliaire.
Une tige-pilote 36 est suspendue en un point intermédiaire de la tringle 34 et règle l'écoulement d'huile sous pression à travers une valve-pilote 37 vers les faces opposées du piston 35. Une soupape réglable 38, normalement ouverte, est située entre le tuyau 31 et le conduit de retour 32, pour constituer une dérivation contournant la pompe 30. Une résistance fixe
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38' est insérée dans le conduit 32.
Le dispositif 23, sensible au niveau, est suscepti- ble de déterminer la position d'une tige-pilote 41 pour com- mander, en cas d'urgence et subséquemment, le fonctionnement du système. Il est à noter que l'on utilise les deux orifi- ces de sortie de droite de l'enveloppe, tant le supérieur que l'inférieur; l'orifice supérieur est raccordé à une sou- pape obturatrice de secours 42 insérée dans le conduit à combustible 5, tandis que l'orifice inférieur est raccordé à la soupape de trop-plein réglable 3, au registre à air 29 et à la soupape de dérivation 38.
La forme de la tige-pilote 41 et des soupapes 3, 29, 38, 42 est telle que la pression d'air établie aux deux issues de la valve-pilote provoque le réglage ou le fonction- nement des soupapes, de la façon et dans l'ordre voulus. Si le niveau dans le séparateur est à mi-hauteur à peu près, cela correspond aux conditions désirées. Le registre 15 est lar- gement ouvert, et la quantité de trop-plein s'écoulant par la soupape 3 est nulle ou très faible. Si, en raison des condi- tions de fonctionnement, le niveau dans le séparateur commen- ceà monter,. il se produit un -déversement accéléré à travers la soupape 3, celle-ci s'ouvrant progressivement à mesure que le niveau monte.
En effet, à mesure que le niveau dans le séparateur'monte, la tige-pilote 41 descend et la pression d'air agissant sur la soupape 3 s'accroît proportionnellement au mouvement axial de la tige-pilote 41. Si le niveau conti- nue à monter malgré l'accroissement de la quantité de liquide de trop-plein déversé, et s'il atteint la limite supérieure de sécurité, alors, au moment oh ce point est atteint, la pression d'air accrue agissant sur la soupape de dérivation 38 commence à dépasser la force du ressort antagoniste et A ------
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ferme la soupape de dérivation, en provoquant un accroisse- ment de pression en 33 en vue de réduire la vitesse de la turbine auxiliaire; si le niveau continue encore à monter, l'arrêt complet de la turbine auxiliaire peut s'en suivre.
Dans toute la zone de déversement accéléré du liqui- de de trop-plein, le registre 13 est maintenu dans sa position d'ouverture maximum. Si le niveau dans le séparateur descend en-dessous de sa position prédéterminée, par exemple à mi- hauteur, alors, dans la zone désignée comme zone d'étrangle- ment d'air, le registre 15 commence à se fermer en tendant vers une position d'ouverture minimum; du fait que le courant d'air agit, par les appareils de mesure des débits de combus- tible et d'air, sur la soupape à combustible 13, l'alimenta- tion en combustible est également réglée par le registre 15.
Ainsi, si pour une raison quelconque le niveau dans le sépa- rateur descend en-dessous du niveau normal désiré, l'arrivée de combustible et d'air au foyer se ralentit progressivement jusqu'au rétablissement de l'équilibre, et le niveau du liqui- de revient ou tend à revenir à la hauteur voulue.
Si le niveau continue à descendre en-dessous de la limite inférieure de sécurité, l'obturateur supérieur du pi- lote 41 entre en jeu et fait varier la pression d'air antago- niste agissant sur la soupape 42 et, quand la limite inférieu- re de sécurité est atteinte, la soupape 42 coupe l'alimenta- tion de combustible du brûleur et ferme celui-ci. Dès que le niveau est de nouveau au-dessus de cette limite de sécurité, le brûleur et l'alimentation de combustible se remettent à fonctionner normalement, à moins d'être arrêtés par d'autres dispositifs de sécurité.
La Fig. 13 est un schéma général analogue à celui de la Fig. 12 avec une modification concernant la commande en A
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fonction du niveau à l'intérieur du séparateur 232, la partie supérieure n'étant plus utilisée comme zone de dé- versement accéléré, mais comme zone de dérivation sur la pompe à eau.
Le dispositif 23 sensible au niveau de liquide com- mande la tige-pilote 41 qui établit une pression d'air à l'issue supérieure de droite de l'enveloppe de la valve-pilo- te, cette pression variant sensiblement proportionnellement à la position axiale de la tige-pilote et, par conséquent au niveau à l'intérieur du séparateur. Cette pression d'air antagoniste agit sur la soupape à air 29 pour commander le registre 15, et sur une soupape à commande pneumatique 43, dans un conduit de dérivation contournant la pompe à eau 289.
Quand le niveau dans le séparateur est à la hauteur voulue, le registre 15 est ouvert au maximum et la soupape de dériva- tion 43 est fermée. Si le niveau dans le séparateur monte, la soupape de dérivation 43 commence à s'ouvrir et une partie de l'eau pompée recircule à travers la pompe, en réduisant ainsi le débit du conduit 11, mais sans modifier la vitesse de la turbine auxiliaire, ni le débit de combustible et d'air comburant.
Si le niveau descend en-dessous du point voulu, la soupape de dérivation 43 reste fermée et le registre 15 com- mence à se fermer et à modérer légèrement le chauffage, sans modifier l'alimentation en liquide du système, jusqu'à ce que le niveau de liquide atteigne la hauteur voulue.
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