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BREVET D'INVENTION "Système de chauffage à vapeur"
Cette invention concerne un système de chauffage à vapeur fonctionnant sous pression au début, et plus parti- culiérement un système de chauffage à vapeur congu pour remplir rapidement le radiateur de vapeur à une pression' casse déterminée à l'avance mais supérieure à la pression atmosphérique quand la soupape d'admission du radiateur est déjà ouverte, et ensuite pour maintenir le radiateur rempli 'de vapeur sensiblement à la pression atmosphérique jusqu'à ce que la soupape se ferme de nouveau.
La partie du système de chauffage telle qu'elle est représentée dans les fig. 1 à 8 inclus du présent expose-'-. est fondamentalement un système à volume de réserve conqu 'pour combattre victorieusement llinégalité de distribution
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de chaleur à la. surface d'un radiateur à vapeur d'un a,ppa- reil à conditionnement d'air dans lequel le radiateur est place sur le trajet d'un courant d'air et il est essentiel que toutes les parties du radiateur soient également chauffées à un instant quelconque afin d'assurer une égale distribution de chaleur à toutes les particules du courant d'air qui s'écoule au contact de ce radiateur.
Ce système est spécialement conçu pour être utilisé dans un système où des thermostats à action rapide ou "cycliques" sont utilisés, cI est à dire où on apporte artificiellement de la chaleur au thermostat de façon que les cycles d'ouverture et de fermeture de la soupape soient fréquents. liai raison du fait que, spécialement dans les wagons de chemins de fer, un fonctionnement très rapide du thermostat est nécesseire pour empêcher des oscillations vers le haut ou vers le bas dans les températures, les radiateurs eu bien des cas ne reçoivent pas assez vite de la vapeur au départ du cycle d'ouverture et seule une partie du radiateur est remplie de vapeur.
Ceci cause une stratification ou distribution non uniforme de l'air échauffe. Le principe de l'invention tel qu'il est exposé ci-dessus dans le cas d'un radiateur de plafond est également applicable aux radiateurs disposes prèe du plancher pour apporter directement de la chaleur à l'air se trouvant dans l'espace que l'on chauffe, comme il est se.posé dans les fige 9 à 15 inclus.
Avec ce nouveau système de chauffage d'un radiateur, de la vapeur est accumulée dans la. conduite d'alimentation raccordée au radiateur (laquelle conduite peut pour cette raison avoir une capacité agrandie) à une pression déterminée à lveance et en quantité déterminée à l'avance de façon à a surer un remplissage complet du radiateur par de la vapeur sèche à l'instant où. s'ouvre la soupape du radia-
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teur. Des que ce remplissage initial est terminé,le sys- tème peut revenir au fonctionnement du "système à vapeur" habituel commandé par la vapeur et le condensat retournant au régulateur de vapeur en revenant du radiateur.
Le principal caractère distinctif de ce nouveau système par rapport au système de chauffage à vapeur ordinaire est que le radiateur est immédiatement rempli de vapeur dès que la soupape d'admission de la vapeur est ouverte.
Cette invention a pour objet principa.l : d'offrir un nouveau système de chauffage à vapeur fonctionnant sous pression au début, du type brièvement décrit ci-dessus et exposé plus en détails dans les spécifications suivantes.
Un autre objet est d'offrir des moyens de maintenir et d'emmagasiner à une pression basse, mais supérieure à la pression atmosphérique, une quantité de va.peur suffisante pour remplir rapidement un radiateur quand la soupape'd'ad- mission est ouverte.
Un autre objet est d'offrir des moyens, coopérant avec les moyens d'emmagasiner de la vapeur, de garder le radiateur rempli de vapeur à la pression atmosphérique après que le radiateur a été initialement rempli et jusqu'à ce que la soupape soit de nouveau fermée.
Un autre objet est d'offrir des moyens perfectionnés de réduire automatiquement la pression de la vapeur fournie à un radiateur depuis une source à haute pression, desorte que cette vapeur soit' initialement introduite dans le radia- teur en volume suffisant et à une pression suffisante pour remplir rapidement le radiateur, et que l'admission de vapeut dans le radiateur soit ensuite complétée à basse pression et à une cadence suffisante pour maintenir le radiateur plein de vapeur.
Dautres objets et avantages de cette invention res- 'sortent davantage de la description détaillée suivante d'une
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combini8on dppa'0ils recommandés construits assembles conformément aux principes de cette invention.
Dans les dessins annexés :
La. fige 1 est une élévation schéma.tique d'une partie terminale d'un wagon de chemin de fer équipé de ce système de chauffage perfectionné.
La fig. 2 est un schéma de montage du mécanisme de commande thermostatique de la soupape d'admission du radia- teur.
La fige 3 est une coupe verticale centrale agrandie du régulateur de vapeur, cette vue étant prise sensiblement suivant la. ligne 3-3 de la fige 1.
La fig. 4 est une coupe verticale centrale agrandie de la soupape perfectionnée d'admission du radiateur..
La fig. 5 est une coupe verticale centrale du joint
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hydraulique situé , une ex-brcmite inférieure du raccord du tuyau d'alimentation, cette vue étant prise sensiblement suivant la ligne 5-5 de la fig. 6.
La, fig. 6 est une élévation d'une partie de la conduite d'alimentation ou d'emmagasinage.
La fige 7 est une coupe verticale agrandie de la soupape perfectionnée de limitation de pression.
La fig. $ est une coupe verticale transverse,le de cette soupape de limitation, la vue étant prise sensi-
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blement suivant la ligne 8-8 de 1'1 fié. 7. las, fi. 9 est une élévation scnéma tique montrant une partie d'un système de chauffage, composé de radiateurs de plancher alimente en vapeur conformément au principe de fonctionnement sous pression au début de cette invention.
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La fige 10 est une élév1:'...tiolJ. :'i6llitlf-1cle è. la fig. montras une variante du système dans laquelle on utilise des tuyaux d'alimentation et de retour plus courts.
La fig. 11 est un acnéma de montage de la commande de la soupape représentée fdg. 10.
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La fig. 12 est une coupe verticale transverse'de la soupape de limitation de pression.
La fig. 13 est une vue en coupe verticale transverse prise suivant la ligne 13-13 de la fig. 12.
La fig. 14 est une coupe verticale longitudinale d'un séparateur d'eau de condensation utilisée à l'extrémité du tuyau d'alimentation.
La fig. 15 est une vue perspective en coupe d'une va- riante de siège de soupape utilisée dans la soupape représentée fig. 14.
En se référant d'abord à l'en.semble général représente fig.l le système de chauffage perfectionné comprend la source principale de vapeur à haute pression A qui fournit de la vapeur au moyen de raccords de soupapes appropriés aménagés pour réduite la pression de la vapeur au régulateur principal B qui fournit de la vapeur au radiateur C par la soupape d'admission D commandée thermostatiquement et par les raccords de tuyauterie d'alimentation et d'emmagasinage représentée généralement en . La soupape d'admission D peut être commandée par le thermostat F.
Le régulateur de vapeur! est commandé par l'interrupteur de limitation de pression G quand la conduite d'emmagasinage E est remplie de vapeur, et est commandée par la vapeur et le condensat revenant du radiateur par la conduite principale de retour ! quand le système fonctionne comme un système à vapeur ordinaire. Tout le condensat est évacué' par le tuyau égouttoir indiqué en J.
La carcasse duwageon indiquée fig. 1 comprend le plancher 1, les parois extérieures 2, et les cloisons verticales 3 aménagées pour séparer les différents compartiments ou espaces 4. La conduite 5 s'étend sur toute la longueur 'de la partie supérieure du wagon, le radiateur de chauffage C étant monté dans cette conduite de même que le dispositif d'évacuation de chaleur! d'un système de refroidissement
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qui n'est pas autrement décrit dans cet exposé.
La souffle- rie indiquée en L, et également placée dans la conduite 5, aspire l'air par l'ouverture 6 d'admission d'air frais et l'ouverture 7 d'admission d'air revenant de l'espace (ces ouvertures d'admission étant commandées par des soupapes appropriées non représentées ici en détail) et refoule cet air par la conduite 5 en contact avec le régulateur de chauffage C (ou dans l'autre cas avec le système de refroi- dissement K), cet air étant déversé par les différentes ouvertures d'évacuation grillagées 8 dans les compartiments 4 du wagon.
Le thermostat F qui commande la soupape d'admisaion D du raditeur C est de préférence placé en quelque endroit convenable dans la conduite 5.
La source de vapeur/, comme il est représenté ici, est la conduite principale du train qui s'étend sur toute la longueur du train et est alimentée en va.peur depuis la locomotive;la vapeur dans cette conduite estnormalement à une pression plutôt âlevée par exemple 17,5 kg/cm2. Un tuyau d'alimentation dérivé 9, partant de la conduite du train A, débouche dans 11 ouverture principale d'admission du régulateur de vapeur P.
Dans ce tuyau 9 est place un robinet principal d'admission 10 qui est normalement ouvert, et un détendeur 11 prévu pour réduire sensiblement la pression de la vapeur amenée au régulateur B par exemple environ 1,4 kg/cm2
Le régulateur de vapeur E fonctionne d'une manière a.nalogue aux dénommés "régulateurs de vapeur" déjà. connus dans la, technique à ceci près que ce régulateur est avec préférence d'un fonctionnement bien plus sensible de sorte que la soupape principale de commande n'est pas ordinairement déplacée brutalement d'une position entièrement fermée une position entièrement ouverte mais peut être amenée à des,positions choisies et partiellement fermées de façon à modérer ou réduire l'écoulement de vapeur dans le régula-
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teur sans ouvrir ou fermer entièrement la soupape.
Pour les buts du présent exposé, ce régulateur peut être briève- ment décrit (en se référant aux fig. 1 et 3) comme comprenant un carter 12 fixé par une ailette convenable 13 et comportant une chambre d'admission 14 dans laquelle afflue par l'ouverture 15 la vapeur venant du tuyau d'alimentation 9. La vapeur passe de la chambre d'admission 14 à travers la crépine 16 et le conduit 17 dans la chambre d'évacuation 18 et de là par l'ouverture 19 dans la partie terminale d'admission du tuyau 20 (fig. 1) conduisant à la soupape de limitation de pression G.
La vapeur afflue également hors de la chambre d'évacuation 18 par une seconde ouverture semblable à 19 mais disposée dans la paroi opposée de la chambre et de là par le tuyau 21 dans les conduits raccordés E aboutissant à la soupape d'admission de radia- teur D. L'élément mobile de soupape 23 est guidé dans la cage 24 de façon à venir en contact et à coopérer avec le siège de soupape 25 situé à l'extrémité de sortie du conduit 17 pour couper l'écoulement de vapeur depuis la chambre d'admission 14 dans la chambre d'évacuation 18. Le ressort 26 entourant la tige de soupape 27 tend à déplacer la soupape 23 vers la position ouverte représentée dans la fig. 3.
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Un élément'thermostatique représenté généralement en 28 est contenu dans une chambre 29, ménagée dans un carter séparé 30 portant uri certain nombre d'ailettes extérieures rayonnantes 31 de fagon à accélérer la baisse de la température autour de l'élément thermostatique quand la vapeur n'est plus admise dans la chambre de thermostat 29. L'élé- ment thermostatique 28 comprend un diaphragme 32 à soufflet extérieur et contient une certaine quantité d'un fluide sensible à la chaleur de sorte que, quand l'élément thermos-
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¯tatiqùe est directement .exPosé â la chaleur, il s'étend en repoussant de ce.fait vers l'extérieur (vers la droite fig. 3) la tige 33 qui s'étend au travers d'un élément dé
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fermeture 34 et vient en contact à.
son extrémité extérieure avec le bras inférieur 35 d'un levier pivotant d'une manière réglable autour d'un de ses points intermédiaires en 36.
Le bras supérieur 37 de ce levier est aménage pour venir en contact avec la tige 38 et pousser vers l'intérieur (vers la gauche fig. 3) cette tige qui s'étend dans l'élément de fermeture 39 et est prévue pour venir en contact avec la tige de soupape 27 et déplacer la soupape 23 vers son
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siège malgré l'opposition du ressort 26.
Quand ce système Á -<J,;t"Zë;;'e de chauffage fonctionne commehe régulateur de vapeur get !,--1;;4e! Habituel, c'est à. dire après que le radiateur C a été rempli ec 2 p-u e eu y* /'7,L' de vapeur la vapeur en excès retourne en s'écoulant par la L conduite principale de retour # H et le-tuyau 40 dans l'ou- > verture d'admission 41 de la. chambre de thermostat 29; la. vapeur agissant sur l'élément thermostatique 28 pour l'o- bliger à, s'étendre et ainsi à fermer au moins partiellement la soupape 23.
Dans le présent système perfectionne la vapeur peut aussi affluer de la chambre 18 du régulateur de vapeur D par le tuyau 20 jusqu'à l'interrupteur G de limitation de pression et de là par le tuyau 42, le raccord en Y 43, et le tuyau 40 dans la, chambre thermostatioque 29, de façon à faire fonctionner le soufflet thermo statique
32. Dans les deux cas, tout le condensât arrivantdans la chambra thermostatique 29 s'évacue par l' ouverture opposée l'ouverture 41 et de là par le tuyau 44 dans le tuyau égouttoir J qu'il traverse et qui est de préférence protège par une coucne isolante extérieure 45.
La soupape perfectionnéede limitation de pression G (voir fig. 1,7 et 8) comprend un carter principal 46 comportant à. ses extrémités opposées et sur un côté trois ouvertures filetées utilisables au choix, 47, 48 et 49 toutes aboutissant à la chambre de vapeur 50 ou en dé- bouchant, cette chambre étant séparée par le, cloison inté- , rieure 51 de la chambre supérieure d'évacuation de vapeur 52.
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Dans l'exemple ici représenté le tuyau 20 est vissé dans l'ouverture 48. Les deux autres ouvertures 47 et' 49 sont fermées par des bonbons filetés appropriés 53. Dans un autre cas cette soupape de limitation de pression pourrait être placée au milieu-de la longueur sans gêner le libre écoulement de la vapeur par ce tuyau ; ce cas les deux parties du tuyau seraient raccordées aux deux ouvertures opposées 47 et 48. Le tuyau 42 mne de l'ouverture d'évacua- tion 54 de la chambre de vapeur supérieure 62 (fig. 8) vers le bas par le raccord en Y 43 dans le régulateur B (fig. 1), comme on l'a déjà décrit.
Une cage 5(est Vissée à son .extrémité inférieure 56 dans un conduit vertical ménagé dans la cloison 51, cette cage comportant un conduit central 57 partiellement ferme à son extrémité inférieure par la crépine perdorée 58 et formant à son extrémité supérieure le siège de soupape 59.
Des conduits ouverts 60, ménagés dans les faces de la cage 55, permettent à la vapeur de s'écouler epuis le pas- sage 57 dans la chambre supérieure de vapeur 52 et de là à l'extérieur par le tuyau 42. La. soupape 61, qui coopère avec le siège de soupape 59, est portée par la tige de soupape 62 coulissant à travers le manchon guide 63 monté l'extrémité supérieure de la cage 55.
L'extrémité supérieure du carter de soupape 46 est fermée par le carter 64 de solénoïde serré en place par les boulons 65 contre le joint interposé 66. Le carter
64 contient l'en.roulement solénoide 67 entourant le tube guide 68 maintenu en place à son extrémité inférieure par l'écrou 69 vissé sur/la partie terminale du cqrter 64.
L'extrémité supérieure 'de la tige de soupape 62 est fixée dans le noyau 70 de solénoïde qui coulisse dans le tube guide 68 et est soulevée pour ouvrir la soupape malgré la réaction du ressort 71 quand le solénoïde est excité.
Le ressort 71 est serré entre l'écrou 69 et la collerette
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s'étendant vers l'extérieur 72 portée par 1'extrémité inférieure du noyau 70. Les fils de circuit 73 et 74 s'étendant depuis les extrémités respectives de l'enrou- lement 67 sortent par le conduit 75 jusque dans un prolongement latéral 76 du carter 64 et sont connectés avec .L'élé- ment électrique terminal 77 comportant des fiches mâles 78 et 79 s'étendant vers le bas à partir de cet élément.
Le bouchon électrique extérieur 80 comporte des fiches femelles destinées à recevoir les fiches mâles 78 et 79 et est maintenu en place dans le prolongement 76 du carter au moyen du 'bouchon fileté amovible 31.
La force du ressort 71 est choisie ou réglée de telle manière que la soupape 61 est maintenue sur son siège 59 jusqu'à ce qu'une pression de vapeur déterminée à l'avance, par exemple 0,7 kg/cm2, soit atlante dans la chamore inférieure de vapeur 50, cette pression étant égale à la pression régnant dans la chambre d'évacuation 18 ds régulateur de vapeur. césure que la pression de vapeur s'élèveaudessus de cette pression déterminée à l'avance, la soupape 61 se soulève de son siège malgré l'opposition du ressort 71 de façon à.
admettre de la vapeur dans la chambre supérieure 52 d'ou cette va,peur s'écoule par les tuyaux 42, 43 et 40 dans la chambre de thermostat du régulateur D. Le ressort 71 est de préférence d'un tel type que la réaction qu'il exerce augmente rapidement à mesure que le ressort est comprimé, par conséquent la soupape 61 est seulement soulevée légèrement de son siège de façon à permettre seulement un écoulement restreint de vapeur par le conduit décrit ci-dessous dans la chambre de thermostat du régulateur. En conséquence, le soufflet thermostatique ne s'étend que légèrement de fagon à fermer seulement partiellement la soupape 23 et à diminuer l'écoulement de vapeur dans la chambre 18.
Les parties prennent rapidement une position équilibrée dans laquelle la soupape 23 est seulement ouverte dans une mesure suffisante pour admettre assede vapeur pour
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maintenir la pression de vapeur désirée dans la chambre d'évacuation 18 du régulateur et aussi naturellement dans les conduits raccordés qui y aboutissent, y compris le conduite d'alimentation et d'emmagasinage E, décrite dans ce qui suit.
On voit maintenant qu'aussi longtemps qu'il n'y a pas de vapeur revenant du radiateur par la conduite'principale de retour H pour commander-le régulateur B, et aussi longtemps que le solénoide 67 reste désexcité, la soupape 23 du régulateur B reste ouverte, admettant de la vapeur dans la chambre 18 du régulateur et dans les tuyaux d'alimentation 20 et 21 alimentés par cette chambre jusqu'à ce que la pression dans ces tuyaux s'élève jusqu'à la pression déterminée à l'avance, par exemple 0,7 kg/cm2, après quoi la soupape G de limitation de pression fonctionne automatiquement pour permettre un écoulement limité devapeur dans le thermostat du régulateur B et réduit ainsi le débit de vapeur de façon à limiter cette basse pression déterminée à lance,
la pression dans la chambre.18 et dans les tuyaux alimentés à partir de celle-ci. Quand il se produit une alimentation non limitée de vapeur par le tuyau 21, la conduite d'alimentation E et la soupape D comme il est expliqué ci-\ après, cette pression d'alimentation ne s'élève jamais jusqu'à 0,7 de sorte que le circuit shunt d'écoulement de vapeur ) travers la soupape de limitation G est toujours obturé et le régulateur B est entièrement commandé par des fluides revenant du régulateur par la conduite principale de retour H. Si kg/cm2 quelque moment le solénoide 67 est excité (comme il est décrit ci-,après), le noyau 70 est soulevé vers.le haut et la soupape 61 est continuellement ouverte.
Dans' ce cas, il y a uri écoulement continu et peu important de vapeur dans ce circuit shunt de façon à maintenir le régulsteur B sensiblement fermé et le système de chauffage est peu près en état de non fonctionnement.
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La soupape d'admission de radiateur perfectionnée D est maintenant décrite en se référant plus particulièrement aux fig. 1 et 4. Le carter principal 82 de cette soupape contient une chambre d'admission 83 fermée à son extrémité inférieure par un bouchon à vis 84 et munie d'une ouverture d'admission latérale 85 dans laquelle est raccordée l'extrémité de sortie de la conduite d'amenée d'alimentation E. Un conduit 86 mène depuis la chambre 83 dans la chambre d'évacuation 87, l'élément mobile de soupape 88 coopérant avec le siège de soupape 89 situé à l'extrémité de sortie du conduit 86 pour interrompre l'écoulement de vapeur tra- versant la soupape.
Le tuyau d'évacuation 89 menant au radiateur C (fig. 1) se raccorde dans l'ouverture d'évacuation 90 ménagée dans une face de la chambre d'évacuation 87. L'extrémité supérieure de la chambre 87 est fermée par le carter 91 de solénoïde serré en place contre le joint 92 par le boulon 93. L'enroulement solénoïde 94 est monté dans le carter 91 et les fils de circuit 95 et 96 aboutissant eux extrémités respectives de cet enroulement s'étendant su tr@vers de conduits adéquats dans le prolongement 97 du carter, la disposition générale étant sensiblement la même que celle qui été décrite à propos de l'interrup- tour de limitation de pression de la fig. 7.
La soupape 88 est portée par l'extrémité inférieure de la tige de soupape 98 dont l'extrémité supérieure 99 est fixée dans la partie inférieure du noyau 100 qui est attiré vers le haut dans le solémoiie à travers le tube guide 101 quand l'enroulement solénoïde 94 est excité. Le rassort comprimé 103 maintenu entre le manchon fileté 103 situé à l'extrémité inférieure de l'ensemble de solénoide et la collerette 104 portée par l'extrémité inférieure du noyau 100 sgit pour fermer la soupape 88 en la pressant contre #=on siège 88 quand le solénoide est désexcité.
Alors que cette soupape estnormalement commandée par le ressort et par le solénoïde comme
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on vient de le décr.ire, la soupape peut également être com- mandée manuellement par un dispositif comprenant le disque
105 monté à l'intérieur de la chambre 87 sur l'arbre 106 portant à l'extérieur du carter de soupape une poignée 107 (fig. 1).
Le disque 105 comporte un secteur entaillé 108 dans lequel s'engage la collerette 109 portée par l'extré- mité inférieure de 11 ensemble noy au. Le disque 105 porte du côté opposé au secteur entaillé 108 trois entailles. ou échancrures 110, 111 et 112 dans l'une desquelles pénètre le poussoir de verrouillage 113, coulissant dans le coussinet guide 114 et poussé vers l'intérieur de la chambre par le ressort 115 contrebuté par le bouchon fileté 116 qui le contient. Quand le disque 105 occupe la position centrale représentée fig., 4, l'ensemble de soupape fonctionne sous l'action du ressort et du solénolde, la collerette 109 allant et venant librement à l'intérieur du secteur entaillé 108.
Si le disque 105 est tourné à l'a main dans la direction dextrogyre (fig. 4) jusqu'à ce que le poussoir de verrouillage 113 soit tombé dans l'échancrure 112, l'épaulement 117 situé à une des extrémités du secteur entaillé 108 vient en contact avec la collerette 109 et soulève l'ensemble noyau et soupape de façon à ouvrir la soupape malgré la résistance du ressort 102 et à verrouiller les différentes parties dans cette position. D'un autre côté, si le disque 105 est tourné dans la direction sinistrogyre, l'épaulement 118 situé à l'autre extrémité du secteur entaillé 108 vient en contact avec la collerette 109 et verrouille la soupape dans la position fermée.
On se rapporte maintenant à la fig. 2 qui montre sous forme d'un schéma de montage un appareillage électrique approprié de comrnande thermostatique de la soupape D. Le thermostat F du type "cyclique", c'est à dire qu'il est muni d'une source auxiliaire de chaleur 119 qui'est excitée à certains momentsde fagon à refermer rapidement le contact
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du thermostat après que celui-ci a été ouvert par une chute de la température de l'espace environnant le thermostat,.
ce sur quoi l'enroulement du chauffage auxiliaire 119 est immédiatement désexcité de façon à permettre .au contact de thermostat de s'ouvrir de nouveau. Le thermostit à tube de mercure comprend une colonne de mercure 120 quit est constam- ment en contact avec un contactinférieur fixe 131 et qui vient en contact avec un contact supérieur 122 à une cer- taine températureplus élevée déterminée à l'avance.
L'enroulement de relais 133 est normalement excité par le circuit suivant : depuis le conducteur principal d'énergie 124 par le fil 125, la résistance 126, le contact terminal de relais 127, l'enroulement de relais 138, le contect terminal de relais 128, la résistance 139, et le fil 139 jusqu'à l'autre conducteur principal d'énergie 131.
Quand l'enroulementde relais 123 est ainsi excité, il attire vers le haut le noyau 132 de façon à fermer les deux interrupteurs 133 et 134. La fermeture de l'interrupteur 133 agit pour ouvrir la soupape 12. en excitant l'enroulement solénoide 94 au moyen du circuit suivant : depuis le conducteur principal d'énergie 124 par les filas 125 et 135, l'interrupteur 132,le fil 95, l'enroulement 94 et le fil 96 jusqu'à l'autre conducteur principal d'énergie 131.
Ceci attire le noyau 100 et ouvre la soupape 88 malgré l'opposition du ressort 102. Etant donné que la vapeur est maintenant admise dans le radiateur C, l'air refoulé dans le conduit 5 par la soufflerie est échauffe et le thermostat F répond finalement en élevant la colonne de mercure 12C jusqu'à l'amener en contact avec le contact fixe supérieur 122.
Néanmoins ce fonctionnement du thermostat est accéléré parce que l'enroulement de cnauffage auxiliaire 119 est excité, en même temps que s'ouvre la soupape 88, au ,moyen du circuit suivant : depuis le conducteur principal
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124 par le fil 136, l'enroulement chauffant 119, le fil 137; la résistance 138, le fil 139, l'interrupteur 134, et le fil 140 jusqu'à l'autre conducteur principal d'éner- gie 131.
La chaleur auxiliaire fournie par l'enroulement
119 oblige la colonne de mereure 120 à s'élever rapidement et à venir en contact avec le contact supérieur de thermostat 122.fermant ainsi un circuit désexcitant le relais comme suit : depuis un contact terminal de relais 127 par le fil 141, le contact de thermostat 121, la colonne de mercure 120, le contact de thermostat 122 et le fil 142 jusqu'à l'autre contact terminal de relais 128. Etant donné que le relais est maintenant déeexcité le noyau 132 et le contact d'interrupteur porte par celui-ci retombe dans la position figurée fi. 2, ouvrant ainsi les interrupteurs 133 et 134 .
L'ouverture de l'interrupteur 133 désexcite le solénoïde 94 et permet au ressort 102 de fermer la soupape 88 interrompant ainsi tout écoulement de vapeur dans le radiateur C.
Au même moment, l'ouverture de l'interrupteur 134 désexcite l'enroulement chauffant 119 de façon que la température de l'air contenu dans le conduit 5 (que l'on suppose ne pas être encore suffisamment échauffé) oblige la colonne de mercure 120 à baisser ouvrant ainsi le circuit shunt et permettant au relais qui se trouve alors excité de fermer de nouveau les interrupteurs 133 et 134. Ce fonctionnement cyclique se répète jusqu'à ce que la température désirée soit atteinte dans le courant d'air, le radiateur Ç étant rempli d'une manière répétée .par des bouffées de vapeur mais le radiateur étant rempli à des intervalles moins fréquents à mesure que l'on s'approche de la température désirée.
Le fonctionnement impeccable d'un tel système dechauf- fag'e nécessite un remplissage rapide du radiateur Ç quand la soupape D est ouverte, étant donné que la soupape ne resté ouverte que pendant un court espace de temps,. Pour
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effectuer ce remplissage rapide du radiateur, on prévoit l'utilisation coopérante de la soupape de limitation de pression G et d'une conduite d'admission E à grande capacité.
Etant donné que le régulateur de vapeur est habituellement placé en dessous du wagon alors que le radiateur C' est placé dans la conduite de plafond 5, la tuyauterie E est habituellement d'une'capacité considérable, mais cette capacité peut être augmentée en interposant un réservoir 143 quelque part sur le trajet de la conduite E, La vapeur s'écoule de la chambre d'admission 18 de régulateur de vapeur B par le tuyau 21, Le jodnt hydraulique n dont le fonctionnement est décrit dans ce qui suit) et les différentes parties de la conduite d'alimentation E comprenant le réservoir 143 jusqu'à la soupape d'acunission D.
De préférence, toutes les parties de la conduite d'alimentation E sont isolées d'une manière convenable de façon qu'il y ait peu de condensation et peu de perte de vapeur provenant de cette partie du système. Si l'on suppose maintenant que la soupape ± est fermée et qu'il n'y ait pas d'autre retour de apeur revenant du radiateur par la conduite principale de retour H, la soupape 23 du régulateur s'ouvre de façon à. admettre de la vapeur venant de la souree A dans la. chambre d'alimentation 18 et de là par le tuyau 21 et le joint hydraulique M dans la conduite d'alimentation E. La vapeur s'écoule simultanément par le tuya.u 20 dans la chambre d'admission 50 de la soupape G de limitation de pression.
Cet écoulement de vapeur continue jusqu'à, ce que la conduite d'alimentaton E ait été complètement remplie de vapeur à une pression de vapeur déterminée à l'xance, par exemple 0,7 kg/cm2. Quand cette pression déterminée à l'avance est atteinte, la soupape G de limitation de pression s'ouvre de façon à, permettre un écoulement limité de vapeur revenant par le tuyau 42 à la chambre de thermostat 29 du régulateur, ce sur quoi le thermostat 28 fonctionne
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pour fermer partiellement la soupape 23. Après cela, il y a un écoulement de vapeur dans la conduite d'emmagasinage qui suffit juste pour maintenir cet ensemble de conduites rempli de vapeur à la presaion désirée.
A l'instant où la soupape D est ouverte par le système "cyclique" décrit ci-dessus, la vapeur accumulée dans l'en- semble de conduites E à la pression adéquate dont il a éé question plus haut' afflue rapidement dans le radiateur C qu'elle remplit. Naturellement, la pression dans l'ensemble de conduites d'alimentation tombe des que ce volume de vapeur emmagasiné s'est écoulé dans le radiateur, la soupape G se ferme complètement de façon à interrompre tout écoule- ment de vapeur depuis cette soupape de commande dans la chambre de thermostat du régulateur B.
En conséquence, la soupape 23 du régulateur reste complètement ouverte pour permettre un écoulement additionnel de vapeur dans la conduite d'alimentation E, mais des que le radiateur C a été rempli de vapeur et que de la vapeur est revenue par le . tuyau! jusqu'à la chambre de thermostat du régulateur, la soupape! du régulateur D se ferme partiellement et ensuite, @ le système fonctionne sensiblement à la pression atmosphé- rique comme dans le système de chauffage par la vapeur habi- tuel.
Des que la soupape D s'est fermée de nouveau, sous l'action du thermostat cyclique F, l'écoulement de la vapeur en excès par la conduite de retour H cesse et la soupape 23 du régulateur reste ouverte jusqu'à ce que l'ensemble de conduites B soit de nouveau rempli de vapeur à la pres- sion déterminée à l'avance de 0,7 kg/cm2 après quoi l'in- terrupteur de limitation G fonctionne de nouveau pour permettre à une quantité.suffisante de vapeur de retourner en s'écoulant jusqu'à la chambre de thermostat du régulateur B pour fermer la soupape principale d'admission 23. Le cy- cle d'opérations décrit ci-dessus se répète alors.
On note qu'il y a toujours assez de vapeur emmasinée dans le sys-
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terne de conduite E pour remplir instantanément le radiateur
C quand la soupape est ouverte.
In se reportant maintenant encore une fois à la fig. 2, on a représenté en M un interrupteur principal de commande comprenant un levier 144 pouvant être déplacé pour orguper trois positions différentes . dans l'une de ces positions c'est le système de chauffage qui fonctionne, dans l'autre le système de refroidissement et dans la troisième position, intermédiaire, portant l'indication "coupé" la soufflerie ne fonctionne que pour la ventilation. On comprend que cet interrupteur est considérablement simplifié dans la présente illustration et comprend habituellement des con- tacts additionnels pour permettre différentes intensités de chauffage ou de refroidissement.
Quand le contact 144 est dans la position centrale "coupé" représentée fig. 2, un circuit excitant le solénoide de l'interrupteur de limi- tation de pression G est fermé comme suit : depuis le con- ducteur principal 124 par le fil 73, l'enroulement solénoïde 67 de l'interrupteur G, le fil 74, le contact de refroidis- sement 145 de l'interrupteur N, le fil 146, le contact "coupé" 147, le contnet d'interrupteur mobile 144, et le fil 148 jusqu'à l'autre conducteur principal d'énergie 131. Il est évident que le .même circuit est fermé quand le contact mobile 144 est déplacé pour venir en contact avec le contact de refroidissement 145.
Dans les deux cas, le solénoïde 67 de l'interrupteur G est excité de façon à maintenir la. soupape 61 continuellement ouverte et la vapeur s'écoule par le circuit shunt depuis le régulateur B à travers la soupape G en revenant à la chambre de thermostat du régulateur D, et la soupa.pe 23 du régulateur est main- tenue fermée sauf en ce qu'il coule par cette tuyauterie;) shunt juste assez de vapeur pour maintenir le thermostat 28 en état d'extension. A ce moment, il ne peut y avoir d'écou- lement de vapeur dans le système de chauffage comprenant
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la conduite! d'alimentation et d'emmagasinage, le radiateur
C et la conduite de retour principale H.
On note que quand le contact mobile 144 de la soupape L est déplacé et vient en contact avec le contact de chauffage 149, le circuit que l'on vient de décrire qui excite le solénoide de la soupape G ne peut être fermé et le soupape D fonctionne entièrement sous la commande du ressort 71 comme on l'a dédirt initialement.
En se référant maintenant aux fig. 1, 5 et 6, le joint hydraulique M comprend un carter principal 150 enfermant une chambre de vapeur 151 munie d'ouvertures alignées 152 et 153 ménagées dans ses faces opposées et dans lesquelles sont respectivement raccordés l'extrémité de sortie de la conduite d'alimentation 21 venant du régulateur B, et un bouchon d'obturation 154. Une partie centrale déprimée 155' du carter 150, fermée à sa partie inférieure par le bouchon amovible 156,sert à contenir une petite quantité accumulée de condensai 157.
Une cloison de forme concave 158 s'ouvre à sa partie inférieure 159 en dessous du niveau du liquide 157 et s'étend vers le bas à partir de la partie supérieure du carter 150 à l'intérieur de la chambre de vapeur 151, cette cloison limitant une chambre d'évacuation centrale 160 munie d'une ouverture supérieure d'évacuation 161 dans laquelle est fixée l'extrémité inférieure de la conduite E. Un petit orifice 162 destiné à empêcher le vide de s'établir est ménagé dans une paroi latérale de la cloison 158 au-dessus du niveau de la surface supérieure du liquide et fait communiquer les chambres de vapeur intérieure et extérieure 151 et 160.
La fonction de ce joint hydraulique M est d'empêcher un chauffage inopportun et le maintien de vapeur dans la conduite E quand la soupape D est fermée pendant une durée considérable, par exemple quand le système de chauffage n'est pas en fonctionnement. Quand le système de chauffage fonctionne, c'est à dire quand la soupape D
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est ouverte et fermée à intervalles fréquents par le ther- mostat cyclique F, alors le joint nydraulique M n'a pas d'effet sensible sur l'écoulement de vapeur tel quéon l'c décrit d'abord dans ce qui précède.
Néanmoins, si la soupape
D reste fermée, la. vapeur contenue dans la conduite E se condense finalement et l'eau se trouvant dans le jodnt hydraulique augmentée du condensât produit dans la conduite
E est aspirée pour former une colonne d'eau dans la partie inférieure de la conduite E. La, petite quantité additionnelle de vapeur s'écoulant par l'ouverture 162 est immédiatement condensée dans cette colonne d'eau. Quand le wagon n'est pas en service et qu'il n'y a plus de vapeur fournie par la Source l'orifice 162 agit en s'opposant à la formation de vide et permet au condensât enfermé de 8' écouler de la conduite E, évitant ainsi la congélation dans la partie exposée de la, tuyauterie..
On comprend maintenant que ce système de chauffage perfectionne fonctionne d'une manière fort analogue à un système ordinaire de chauffage par la spoeur une fois que le radiateur C a déjà été rempli de vapeur. Le principal perfcctionnement réside dans l'addition de moyens permettant c'emmsgasiner une quantité suffisante de vapeur à pression suffisante pour remplir presque instantanément de vapeur le radiateur, une fois que la soupape d'admission du ra- diateur est ouverte.
Après cela, le .-système fonctionne comme un système à vapeur jusqu'àce que la soupape d'admission se ferme de nouveau Dans un système cyclique du type exposé ici, il est essentiel que le radiateur soit complètement rempli de vapeur au.-.si vite que possible de façon à éviter la stratification ou l'échauffement inégal du courant d'eir s'écoulant su contact du radiateur, et il est également nécessaire de remplir rapidement le radiateur, étant donné que la période "ouverte" ne dure qu'un temps court.
Ci est à dire que la soupape d'admission est
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ouverte et fermée à intervalles fréquents de sorte que l'écoulement de vapeur ne persiste pas continuellement pen- dant un grand espace de temps et que seules des "bouffées" de vapeur sont admises dans le radiateur. Il est essentiel que chacune de ces bouffées ait un volume suffisant et une pression suffisante pour remplir sensiblement le radiateur. Par la suite, l'écoulement de va,peur n'a. pas besoin d'être aussi rapide et peut avoir lieu à pression considérablement moindre, afin de remplacer la vapeur au fur et à mesure qu'elle se condense.
Bien des systèmes de conditionnement d'air dans les wagons de chemin de fer, actuellement en usage, emploient un thermostat placé dans la conduite d'amenée d'air et prévu pour arrêter le ventilateur de la soufflerie quand la température tombe en dessous d'environ 15,5 C, en supposant que ce phénomène ne se produit que lorsque le wagon ni.est pas en service. Parfois néammoins, en raison de la lente cadence d'alimentation en vapeur du radiateur, ce thermostat fonctionne pour arrêter le ventilateur de la soufflerie, même quand le wagon est encore en service et que'le système de chauffage est supposé fonctionner.
Cet arrêt intempestif du ventilateur de soufflerie a même encore plus tendance à se produire si l'on utilise un système "cyclique" qui nécessite de fréquents remplissages du radiateur. Le présent 'système perfectionne, qui agit pour remplir presque instantanément le radiateur des que la soupape d'admission est ouverte, évite effectivement cette défaillance du ventilateur de soufflerie.
En bref, ce nouveau système de chauffage commence à fonctionner comme un système à pression et ensuite'une fois que la pression a disparu fonctionne comme un système à vapeur ordinaire. Le système est ainsi muni d'un radiateur à remplissage rapide qui fonctionne effectivement en liaison avec un thermostat a. action rapide de façon à garantir
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que le radiateur est complètement rempli à tout moment où cette condition est désirée.
En se référant d'abord à l'ensemble général représentéfig. 9, le système de chauffage perfectionné comprend en général la source principale de vapeur à haute pression A qui fournit de la, vapeur au moyen de raccords appropries pourvus de soupapes comprenant le régulateur principal de
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vapeur B' au tuyau d'alimentation de vapeur E' â, partir duquel la vapeur est fournie séparément à. chacun des divers systèmes rayonnants. Un dispositif retardateur de vapeur ou soupape d'arrêt 0 placé à l'extrémité du tuyau d'alimen- tation E' coopère avec la soupape de limitation de pression P pour commander le régulateur de vapeur B' et maintenir la conduite d'alimentation E' remplie de vapeur à une
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pression basse déterminée â.
Htpance mai8 supérieure à la pression atmosphérique. Chaque ràie.teur est alimenté en vapeur par une soupape d'admission D' commandée électriquement et semblable à la soupape B' de fig. 1, la vapeur s'écoulant du tuyau d'alimentation E' par un tuyau d'alimentation dérivé ou raccord ascendant comprenant le
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joint hydraulique g dont la fonction et le fonctionnement ont été décrits en se s reportant aux fige 1 et C
Le condensat venant du radiateur s'évacue par un branchement de retour comprenant le séparateur de condensât R dans la conduits principale de retour E' de laquelle 1'
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eau l'évqcue dans l'atmosphère par le tuyu égouttoir Il.
Le condan2at provenant de la vapeur utilisée pour la COil1:;"Qnc1e lu régulateur de vapeur B s' écoule aussi par ce t''Y'3,U égouttoir J'' . Le séparateur de condensât 0 non seu- 1emai:, retient la Vrlp>:..J.r dans le t.v1>-a.1 'l' '11iment--::t ion E' de façon â aider â maintenir dans ce tuyau la pression désir4.r, mais igit aussi comme arrêt pour permettre l'ë- vacuation du condensat formé dans cetuyau d'alimentation
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E', et permet aussi un écoulement limité de vapeur et aussi de ce condensat dans le tuyau de retour H', cet écoulement limité de vapeur servant à maintenir le tuyau de retour et le tuyau égouttoir J' à une température suffisamment élevée pour empêcher la congélation de liquide dans ces tuyauteries exposées.
Le plancher du wagon est indiqué en 1',.les espaces dans le wagon étant divisés par des parois verticales ou cloisons 2' en compartiments séparas dont chacun contient un des radiateurs qui le chauffe. Un thermostat S placé dans ce compartiment et répondant aux variations de la température qui y règne sert à commander la soupape d'admission D' au moyen des connexions électriques appropriées.
La source de vapeur A, comme il est représenté ici, est la conduite principale du train qui s'étend sur toute la longueur du train et est alimentée en vapeur venant de la locomotive. La vapeur dans ce tuyau est normalement à pression plutôt élevée par exemple 17,5 kg/cm . Un tuyau dérivé d'alimentation 9 mené depuis la conduite du train A jusqu'à l'ouverture principale d'admission du régulateur de vapeur D'. Dans ce tuyau 9' est placé un robinet principal d'admission 10' qui est normalement ouvert et un détendeur 11' permettant de réduire sensiblement la pression de la vapeur fournie au régulateur B, par exemple à environ 1,4 kg/cm2.
Pour que ce régulateur 1 fonctionne de la manière la plus profitable, il est souhaitable de ne pas lui fournir de vapeur à une pression trop élevée et c'est pour cette raison que le détendeur 11' est interposé entre la soupape principale de vapeur et le régulateur.
Le régulateur de vapeur B' est sensiblement du type exposé fig. 3 et fonctionne de la même manière pour admettre de la vapeur sous pression réduite dans la partie terminale d'admission du tuyau d'alimentation E' à partir duquel les
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radiateurs sont alimentés. La vapeur coule aussi à partir
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de la chambre d'évacuation en empr-untant le tuyau 201 (fi6. 9) dq:lS la soupape de limitation de pression E, décri- te ci-après, L'élément Mobile de soupape du. régulateur de
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vapeur :'u'lctionl1e pour interrompre l'écoulement de vapeur de 1< chambre d'admission dan.-j la Cl1'l:'Jbre d'évacuation de ce régulateur.
Jans le régulateur de vapeur habituel cornue on l'utilise dans un système de chauffage à vapeur ordinaire, une
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fois que le ayaterae rayonnant 8. été rempli de vapeur, la vapeur en excès retourne en .3'écoulant par un tuyau de retour j¯.jns la, chambre abritant l'élément tÜerl1lostA.tique et ferme de ce fait 1 ,uupaI.)2 de façon Àw interrompre toute 3utre admission de vapeur dufis le système rayonnant.
Dins le présent sy stérile perfectionné, la vapeur et les autres fluides revenant du système rayonnant ou des systèmes rayon-
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118.l1ts ne s'écoule V1S lors de son retour dans la chambre therl:tost8.tique de ce régulateur mais sont utilisée séparé- ment comme on le décrit ci-après.. Dans le présent système perfectionné, les extrémités de sortie du tuyau d'alimen-
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tation E' et, 1es différence appareilj-i.gea individuels rayonnante ne sont pas ouverts directement à 1'atmosphère mais au contraire l'écoulement de vapeur vers l'extérieur est sensiblement empêché respectivement par les soupapes
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d'arrêt 0 et R. :
î!n conséquence, a mesure que davaiitage de vapeur venant de la source est admise dans la conduite E' per le régulateur E', la pression de la. vapeur dans la.
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conduite Ú1alirúentation!.1 et ,dans la chambre d'alimentation du régulateur s'élève. En même temp8,' de la vapeur à, cette même pression augmentée afflue de la chambre d'évacuation
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du régulateur ' dans la soupape P de limitation de pression représentée plus en détaiLs aux fig. 12 et 13 en em- pruntant les tuyaux 20'.
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Cette soupape perfectionnée P de limitation de pres- sion comprend un carter principal 163 muni sur ses faces opposées et sur un côté de trois ouvertures filetées 164,
165 et 166 utilisables au choix et aboutissant toutes à la chambre de vapeur 167 séparée par la cloison intérieure
168 de la chambre supérieure d'évacuation de vapeur 169, ou en débouchant. Le tuyau 20' venant de la chambre du régu- lateur se raccorde à l'une de ces ouvertures d'admission
164,165 ou 166 Dans l'exemple ici représenté, le tuyau
20' est vissé dans l'ouverture 166. Les deux autres ouver- tures 164 et 165 sont fermées par des bouchons appropriés.
Dans un autre cas, cette soupape de limitation de pression pourrait être placée au milieu de la longueur du tuyau sans gêner le libre écoulement de vapeur par ce tuyau, et dans ce cas les deux parties du tuyau seraient raccordées.aux deux ouvertures opposées 164 et 165. Un tuyau 170 mené depuis l'ouverture d'évacuation 171 de la chambre supérieure de vapeur 169 en descendant dans l'ouverture d'admission
172 de la chambre de thermostat du régulateur B' (voir fig. 1),cette ouverture 172 étant opposée à l'ouverture d'évacuation similaire.
Une cage 173 est vissée à son extrémité inférieure
174 dans un conduit vertical ménagé dans la cloison 168, cette cage comportant un conduit central 195 fermé à son extrémité inférieure par la crépine perforée 196 et dont l'extrémité supérieure forme le siège de soupape 197. Des conduits ouverts 198 ménagés dans les parois latérales de la cage 173/permettent à la vapeur de passer du conduit
195 dans la chambre supérieure de vapeur 169.
La soupape 199 qui coopère avec le siège de soupape 197 est portée par la tige 200 coulissant à travers le manchon guide 201 monté à l'extrémité supérieure de la cage 173. Le .ressort comprimé 202 est maintenu entre une paire de cou-
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pelles semblables 203 et 204, la coupelle 204 étant maintenue entre les écrous 205 vissés d'une manière réglable sur la partie terminale supérieure de la tige de soupape 260. La coupelle 203 s'appuie contre la surface inférieure de la plaque de fermture 206 maintenue par des boulons 207 contre un joint 208 afin de fermer l'extrémité supérieure ouverte du carter principal de soupape 163.
Le ressàrt 202 est ajusté de telle façon (en changeant la position des écrous 205) que la soupape 199 est maintenue appliquée sur son siège 197 jusqu'à ce qu'une pression de vapeur détermi- née à l'avance par exemple 0, 3 kg/cm2 soit atteinte dans la chambre intérieure de'vapeur 167, cette pression correspondant à la pression dans la chambre d'évacuation du régu- lateur de vapeur B' et aussi à la pression régnant dans la conduite d'elimentation E'.
A mesure que la pression de vapeur s'élève au-dessus de cette pression déterminée à l'avance, la soupape 199 est soulevée de son siège malgré l'opposition du ressort 202 de façon à admettre de la vapeur dans la chambre 169 de laquelle cette vapeur va affluer dans la chambre de thermostat du régulateur B' en empruntant le tuyau 170 Le ressort 202 est d'un type tel que la réaction qu'il exerce augmente rapidement à mesure que le ressort est comprimé, par conséquent,
la soupape 199 n'est que légèrement soulevée de son siège de façon à permettre seulement un écoulement restreint de vapeur par le conduit décrit ci-dessus dans la chambre de thermostat du régulateur.
En conséquence, le sou.:flet thermostatique est seulement légèrement dilate de façon à fermer seulement partiellement la soupape et à diminuer 11 écoulement de vapeur dans la chambre et dans @ conduite d'alimentation E'. Les parties prennent rapidement une position équilibrée dans laquelle la soupape n'est ouverte que dans une mesure suffi- sante pour admettre assez de vapeur pour maintenir dans la
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conduite d'alimentation E' la pression de vapeur désirée (par exemple 0,3 kg/cm2).
Manifestement, quand un plus/ou moins grand nombre de radiateurs 1 sont alimentés en vapeur
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jk partir de la conduite d'alimentation E' , .3rt--3-rDwfoigei*e q'-;4-4-s 9.\U1Q la )1;I.d.V.it8 !,I , le volume de vapeur admis dans la conduite!1 doit être augmenté ou diminué et un rééquilibrage du régulateur B' est nécessaire chaque fois qu'un radiateur est mis en service ou débranché. Etant donné que les soupapes commandées électriquement sont ouvertes et fermées à intervalles plutôt fréquents par les connexions commandées thermostatiquement comme il est décrit dans ce qui suit, on voit qu'un rééquilibrage plus ou .moins constant du régulateur B' est nécessaire pour commander le volume de vapeur disponible dans la conduite d'alimenta- tion E' à une pression basse relativement constante.
Néammoins, étant donné qu'aucun des fluides renvoyés à basse température n'est renvoyé au régulateur B' comme dans un système de chauffage de vapeur ordinaire, l'équilibrage nécessaire du régulateur,!1 est maintenu d'une fagon bien plus imple et précise puisque la totalité de la vapeur qui commande la dilatation du soufflet thermostatique 32 du régulateur de vapeur (fig. 3) provient directement delà chambre d'alimentation 18 en traversant la soupape P de limitation de pression.
On¯ décrit maintenant un des sytèmes rayonnants séparés,
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étant entendu qu'il y alun de ces sytérnas pour chaque compartiment séparé du wagon et que jusqu'à 6 ou davantage de ces systèmes séparés peuvent être séparément alimentés en vapeur â partir de la même conduite d'alimentation E'.
Alors que n'importe lequel type de radiateur approprié peut être utilisé, la forme préférée de radiateur Q, comme il est représenté ici, est du type à "alimentation intérieure" (fig. 9 et 10) comprenant une paire de tuyaux
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concentriques ou coaxieux, le tuyau extérieur 202 étant muni d'u... certain nombre d'ailettes rayonnantes 210 et étant fermé à une extrémité par un capuchon 211. La vapeur s'écou- le de la soupape D' dans le tuyau inférieur du radiateur jusqu'à l'extrémité extérieure 311 du radiateur.
La vapeur retourne alors en s'écoulant par le tuyau extérieur et se déverse dans un branchement d'évacuation 212 aboutissant à la conduite principale de retour H'. Le mécanisme ac- tionnant la soupape d'admission est de préférence le même que celui qui a été décrit précédemment en se rapportant aux réalisations représentées fig. 1à 8 inclus. Le cir- cuit de commande de la soupape D' est représenté fig. 11 et se compose des fils 214 et 214 aboutissant aux extrémités opposées de l'enroulement solénoïde 215 sortant par le conduit 216. Le noyau mobile 217 du adénoïde est attiré (vers la droits fig. 11) quand le solénoïde est excité et amène la soupape 218 en position fermée malgré l'opposition du ressort 219.
La soupape est maintenue dans cette position fermée aussi longtemps que le solénoïde 215 reste 'excité. Quand le circuit d'excitation est ouvert, le ressort 219 ouvre automatiquement la soupape.
Un thermostat représenté généralement en S (voir également la fig. 9) est placé à quelque emplacement convenable dans le compartiment ou espace chauffé par le radiateur Q, ce thermostat comprenant une colonne de mer- cure220 qui est toujours en contact avec un contact inférieur fixe 221 et qui vient en contact avec un contact supérieur fixe 222 à une certaine température déterminée à l'avance. Un enroulement de chauffage auxiliaire 223 est associé \ ce thermostat, cet enroulement étant excité par le circuit suivant depuis le conducteur principal d'énergie 224 par le fil 225, l'enroulement 223 et le fil 227, le rhéostat 228 et le fil 229 jusqu'à l'autre conducteur
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----principal d'énergie 230.
L'intensité du courant traver- sant l'enroulement chauffant 223, et par suite la quantité de chaleur apportée au thermostat dépend du réglée manuel du rhéostat 228 qui est étalonné d'une manière appropriée de façon qu'un certain nombre de températures désirées puissent être choisies à l'intérieur du compartiment.
Alors que le thermostat est directement sensible aux variations de la température à l'intérieur du compartiment, la tempe-' ture réelle du compartiment à laquelle la colonne de mercure vient en contact avec le contact supérieur fixe 222 dépend de la quantité de chaleur auxiliaire apportée au thermostat par l'enroulement 333.L'enroulement de relais 230 est nor- malement excité par le circuit suivant : d'epuis le conduc- teur principal 224 par la résistance 231, le contact ter- minal de relais 232, 1'enroulement de relais 230, le contact de relais 233 et la résistance 234 jusqu'à l'autre conduc- teur principal d'énergie 230.
Quand le relais est ainsi excité, il soulève le noyau 234 de façon à ouvrir l'inter- rupteur 235 et à désexciter ainsi le solénoïde 215 de la soupape qui est commandé par le circuit suivant :depuis le conducteur principal 224 par le fil 236, l'interrupteur 235, le fil 213, l'enroulement solénoïde 217 et le fil 214 jusqu'à l'autre conducteur principal 230. Le solénoïde
215 une fois désexcité, le ressort 219 ouvre la soupape
218 et admet la vapeur dans le radiateur Q.
Quand la tem- pérature désirée est atteinte dans le compartiment, la colonne de mercure vient en contact avec ;le contact supé- rieur de thermostat et ferme ainsi un circuit shunt comme suit : depuis un contact terminal 232 de l'enroulement de relais par le fil 237, la colonne de mercure et le fil 238 jusqu'à l'autre contact terminal 233 du relais. Ceci dés- excite le relais de façon que l'interrupteur 235 se ferme automatiquement et que le solénoïde 215 est éxcité, fermant
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la soupape 218 et interrompant l'écoulement de vapeur dans le radiateur.
De même, quand la température régnant à l'intérieur du compartiment tombe en dessous de la température pour laquelle le thermostat M est règle, le circuit shunt est ouvert et le relais 230 estexcité de nouveau ouvrant l'interrupteur 235 et désexcitant le solénoide 215 de sorte que le ressort 219 ouvre de nouveau la. soupape 218 etadmet davantage de vapeur dans le radiateur. Telle est la position des parties représentées fig. Il.
La soupape D' peut aussi être commandés manuellement de la manière décrite en liaison avec la soupape D de la réalisation précédente.
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La fonction du joint hydraulique M est d'empêcher un chauffage inopportun du compartiment quand la, soupape joz est fer1\1.<33. On note que 3i, comme d'habitude), la soupape d'admission Jetait reliée directement il la conduite c3,lim=nt.,,=ion B' p;r un branchement ascendant de lq vapeur serait encore fournie la Cr-l'1l:lbre ce vapeur de la soupape 121, ,-même quand la soupape 'û18 est fermée. En conséquence, lo totalité des tuyaux dérivés d'alimentation 239. de même qu'un? grande partie du carter de soupape, serait remplie
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de V'P,31J.:r à tout moment et de la chaleur émanant de cette vapeur serait transmise même .j13:1;d 3..L' eXtrïul.té d'admission du radiateur ±1..
T1 en résulterait un chauffage partiel du compartiment même aux isoments ou aucun chauffage n'est néCj8.,,:Üre ou désiré* Le sy"teHe tel qu'il vient d'ê- tre décrit présente un défaut, c'est que quand le wagon n'est pas en service et que l'alimentation en vapeur est
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débranchée du wagon, ¯La colonne 1 c'"'u contenue d'-):18 le tuyau 333 peut ne pas s'écouler a l'extérieur et peut E:81(r th,',8 lq partie exposée de la tuyauterie. L'orifice s'ouvrant c'tm. 1: .joint hydraulique M est prévu pour empê- cher cette congélation. Il empêche toute quantité appréciable
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de vapeur s'élevant dans le tuyau d'alimentation dérivé de chauffer le corps de soupape.
Quand le wagon n'est pas en service et que la conduite E' n'est plus alimentée en vapeur, de l'air pénètre par cet orifice de fagon à faire disparaître le vide et à permettre à la colonne d'eau de s'écouler à l'extérieur. Il y aura toujours une petite quan- tité d'eaus accumulée dans la cavité du joint hydraulique M mais on note que le fond de cette cavité est arrondi de sorte que la congélation de cette petite quantité d'eau ne peut pas provoquer de dommages.
Le dispositif séparateur de condensat 0(fig. 10 et 14) comporte une ouverture d'admission filetée 240 recevant 11 extrémité filetée de la conduite d'alimentation E' et donnant dans la chambre de vapeur 241. Une cloison intérieure 242 sépare la chambre d'admission de vapeur de la chambre d'évacuation 243 qui possède une ouverture d'évacuation 244 qui regoit lextrémité filetée de la conduite de retour H'. Le manchon annulaire 245 vissé dans un conduit vertical ménagé dans la cloison 242 limite le conduit réservé aux fluides reliant les chambres 241 et 242.
Un bourrelet circulaire et s'élevant vers le haut 244 forme le siège de soupape, ce siège de soupape étant mis en contact avec l'élément mobile de soupape 245 quand la chambre 241 est remplie de vapeur de façon à dilater le soufflet thermostatique sensible 246. ,11 extrémité supérieure fixée de ce soufflet est portée par la fermelure fixée d'une manière amovible à l'extrémité supérieure du carter principal de la soupape d'arrêt. Aussi longtemps que la conduite d'admission E' et la chambre 241 sont remplies de vapeur, le soufflet 146 s'étend de manière à retenir cette vapeur et à empêcher l'écoulement d'une quantité appréciable quelconque de ladite vapeur dans la conduite de retour H'.
Néemmoine, an du condensat s'accumule dans la partie terminale de la conduite d'alimentation E', le soufflet 246 se
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contracte suffiR'1JIDIlEmt pour soulever la soupape et permettre à ce c,'.:;:1'1e113:'J."(, de ecoulsr <1<:ns la chambre a43 et de là par la conduite de retour .!il. On note qu'uneou plusieurs entailles sont ménagées dans le siège de :soupape, ces entailles permettant à tous moments un écoulement de vapeur très restreint dans la conduite de retour, même si la. soupape est fermée. Ceci correspond au désir de
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maint.3ni;" chaud le tuyau de retour i' comme on y fera al- lusion plus loin.
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Le dispositif ret rd:iteur de va.peur ou séparateur de condensat R (fig. 9) est sensiblement le même que le dispositif retardateur 0 représenté fig. 14, la seule modification étql1t que le siège de soupape annula.ire 248 repré- sente fige 15 est remplacé par le siège de soupape 245, de plus grandes dimensions-, représenté fige 14. On note que le conduit central de vapeur 249 est considérablement plus étroit que le conduit ménagé dans l'élément annulaire précédemment décrit, et que le siège de soupape annulaire
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K50 dirigé vers le haut est d'un di91nètre considérablement moindre ue le siège de soupape similaire 244 de la fig. 14.
La vapeur et le condensât revenant du radiateur q et de la
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soup'ipe D' s'écoule par le :,uY'1.U MIS dans la ch8.mbre 241 du dispositif retardateur ou soupape d'arrêt, et une quantité :'\uff-Ls'3.nte de condenss.t oblige le soufflet 246 à. se contncter e1:, laisse écouler le condensât par l'élément 213' de cette conduire dérivée de. retour dans la conduite prjncipq¯ie HI Le f;.i± prévoir iiii 1, de principale da retour -. . F . zlu de prévoir un siège de soupape bzz50 plus petit e..-sure une pression totale accrue dirigée V3YS le haut. exercée sur 'axtr6Dité inférieure du .a'a f le.. 2.46 et tend IL ouvrir la soupape nu"nd elle est fermée Q-j porte que le dispositif r 7t'aT'dt:i.:?uY' ou sépant+ij¯= jàe C')nlle:1.:iat est plus : sensible.
Le condensât et lea g.'='.z non condensables rassemblés dans la conduite principale de r0tour!' p.,ar les dispositifs
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retardateurs s'écoule de l'extrémité inférieure de la con- duite de retour H' par le raccord 251 dans l'extrémité supé- rieure du tuyau égouttoir J' qui est ouvert a l'atmosphère à sa partie inférieure. Ce tuyau égouttoir est recouvert de préférence d'une couche isolante 252 de façon à retenir la chaleur et à empêcher, autant que possible, la congélation de liquide dans ce tuyau égouttoir.
Un autre tuyau raccordé 253 débouche de l'orifice d'évacuation'de la chambre thermostatique du régulateur de vapeur]1 dans l'extrémité supérieure du tuyau égouttoir J' de porte que tout le condensat venant du système de chauffage est évacué par ce même tuyau égouttoir recouvert d'une protection.
Dn note maintenant qu'il y a une quantité limitée de va.peur qui s'écoule du régulateur B' par le tuyau d'évacua- tion 253, et aussi de chacun des systèmes rayonnas, quand les séparateurs de condensat ! sont ouverts, et que cette vapeur est ordinairement suffisante pour maintenir ces tuyaux à une température supérieure à la température de congélation. Néammoins, si la conduite de retour H' est très longue, il est désirable de permettre un écoulement limité de vapeur dans cette conduite pour empêcher l'eau de s'y congeler et c'est pour cette raison que l'échancrure ouverte ou passage 247 a été mégagée dans le siège de soupape du dispositif séparateur de condensat.
Ce petit écoulement de vapeur suffit pour maintenir la conduite H' audessus de la température de congélation, La. valeur admise de toutes ces sources tend aussi à maintenir l'intérieur du tuyau égouttoir J' au-dessus de la température de congélation. On comprend que l'extrémité, située à droite, de la boucle de la tuyauterie d'alimentation et de retour représentée fig. 9 se trouve coupée et qu'il y aura ordinairement plusieurs autres radiateurs Q alimentés en va- leur a partir de cette boucle, ce qui rend plus' apparent
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l'intérêt de fournir à la conduite de retours' un écoulement de vapeur limité.
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En se référant maintenant aux autres modifications
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:re[JyC;'3e::nées fig. 10, on note qu'il y 2 seulement deux des systèmes rayonnants dont les extrémités dl '{liw'3nt;-ltion et de retour soient vodaines l'une de l'autre de sorte que la conduite de retour !'soit tout a. fi courte. Dans ce cas, le dispositif séparateur de condensat d'extrémité 0 peut être enulGre;1:1'L supprime. Lq pression de vapeur dans tout le système, y compris 1'3. conduite d' e.limar t= tion 1' , est m':, ingénue p'ir les dispositifs séparateurs de condensât li'. Tout condensât s t C1C.;Ul!1U.L'3lH dans la courte conduite C''''?lit>>n':'ti0n ' peut être évacue par l'éléhient rayonnant de droits si renvoyé par cet élément et la conduite de retour 5' .
Une quantité su.ffï.-?nrn:;'2 à sapeur pour maintenir le sy, tlai,ùc de retour au-dessus du point de congélation est fournie pir le:' deux systèmes dérivés de retour et par le retour venant du régulateur de viipeur ]2,'. La, pratique a indiqué que le dispositif séparateur de condensat 0,
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avec son écoulement limité de vapeur, n'est pas nécessaire
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'JOi.ü"'L'û que i'1 longueur de it,, conduire de retour 1i' ne deP:OL,-'se pfi s =à:.; mètre. Une ent'lille Z47 d!lnS le siège pa,rtse pn.s mètre. Une enzsAiîle S47 dans siège soupape du dispositif de 39parateur de condensat Q. permet un écoulement de vapeur suffisant pour une conduite de retour H' dont la longueur ne dépasse pas 3 mètres.
Si la conduite ii4 est plus longue que cette valeur, il f.qut utiliser une t¯' :i:':Wlld 3.CL..illOYïrW .Le 347 ou une e2âl.ie de dimensions 21).pé..cièu.re8 On voit m'-:1.ir."t.?Ylily>.t que ce système de c.c3.uf .e par le.
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vapeur, tout en ressemelant aux systèmes de chauffage
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ordinaires par la valeur en certains points, en diffère
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sensiblement dans son'fonctionnement. Dans le système ordi-
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naire de chauffage par lave.peur, bien que l'extrémité
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d'évacuation de ce système soit ouverte à l'atmosphère, il est nécessaire de maintenir une pression sensible à l'ex- trémité d'admission du système de fagon à surmonter la ré- sistance intérieure qui est tout à fait considérable quand on dispose en série un certain nombre de radiateurs séparés.
Dans le système perfectionné exposé ici, chaque radiateur ou élément rayonnant prélevé sa vapeur individuellement sur la même conduite d'alimentation et on n'a besoin que de la pression suffisante pour forcer la vapeur à parcou- rir ce radiateur ou système rayonnant isolé. Il est néain- moins désirable de maintenir en tout temps la conduite d'alimentation remplie de vapeur à cette basse pression désirable, en dépit du fait que le nombre d'éléments rayonnants séparés en service peut changer continuellement. Pour cette raison, un régulateur de vapeur très sensible B' est nécessaire et il est désirable de ne pas envoyer les fluides de ce système à ce régulateur pour ne pas en troubler le fonctionnement équilibré.
Les dispositifs retardateurs et R' retiennent 11 écoulement de va.peur extérieur de sorte qu'une pression de vapeur considérablement plus haute qu'il n'..est nécessaire peut être établie dans la conduite d'alimentation E' et dans les éléments séparés.
Néamxoins, la soupape P de limitation de pression s'ouvre toutes les fois que cette pression de vapeur s'élève au-dessus du maximum désiré, et la petite quantité de vapeur'qui s'écoule ainsi retourne directement à la chambre thermostatique du régulateur!1 et sert à fermer la soupape de commande de ce régulateur, de sort.e que seule une quantité de vapeur juste suffisante coule de la source dans la conduite d'ali- mentation E' afin de remplacer la vapeur qui est, retirée à la basse pression désirée, afin de satisfaire les nécessités des radiateurs en service à un moment quelconque.
Si un radiateur est ajouté au systèmes (par l'ouverture de
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se soupape D') il y a un accroissement de la vapeur retirée
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du tuyau d' .ï¯îzaentatio.1 F' et 18, soupape du régulateur D' doit être ouverte d'une certaine quantité additionnelle pour compenser cette charge accrue et en même temps maintenir la pression régnant dans la conduite E' au niveau
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m8.XL1UIn désiré, par exemple 0,35 kg/cm. Ceci est automa- tiquement réalisé par Inaction d'équilibrage du régulateur B' et par la soupape P de limitation de pression et n'est influencé d'aucune manière par les fluides revenant du système rayonnant.
Si du condensât revenant avait la possibilité de .,1 écouler jusque dans la chambre thermostatique du régulateur, le fonctionnement du régulateur serait assez irrégulier pour provoquer des périodes prolongées d'inac-
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tivité, avec comme conséquence 1111 inaction" des radiateurs.
Dans le présent système perfectionné, l'élément thermostique du radiateur est commande entièrement et directement par des changements de la. pression régnant dans la conduite
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d' ^.lizre2t.,ion ter et n'est ni influence ni perturbé d'aucune manière du fait qu'il permet â, des fluides froids revenant des aystÈJIlJ.e8 rayonnants d arriver au voisinage de l'élément thermoatatique de commande.
L'expérience a montré que ce type perfectionné de système de chauffage permet de plus
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grandes econoilies parce que, avec les diverses soupapes d'un,- taille largeMent calculée et en raison de la diminution d la résistance à la circulation à tnvers le système dûe à l'alimentation en parallèle, la vapeur peut
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--'couler a travers le système d'une Ll'Illière rapide et facile quand il n'existe simplement qu'une faible diffé- rence de pression entre l'entrée et la sortie des systèmes rayonnantes respectifs.
Cette différence de pression, fai- '4'le @ais relativement constance, est maintenue à tout moment par le système d'alimentation en vapeur exposé dans ce qui précède.
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PATENT OF INVENTION "Steam heating system"
This invention relates to a steam heating system operating under pressure at the start, and more particularly to a steam heating system designed to quickly fill the radiator with steam to a pre-determined breakage pressure but above atmospheric pressure. when the radiator inlet valve is already open, and then to keep the radiator filled with vapor at substantially atmospheric pressure until the valve closes again.
The part of the heating system as shown in fig. 1 to 8 inclusive of this exhibit -'-. is fundamentally a reserve volume system designed to victoriously fight the inequality of distribution
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of heat to the. surface of a steam radiator of an air-conditioned apparatus in which the radiator is placed in the path of an air stream and it is essential that all parts of the radiator are equally heated to at any time in order to ensure an equal distribution of heat to all the particles of the air stream which flows in contact with this radiator.
This system is specially designed for use in a system where fast-acting or "cyclic" thermostats are used, ie where heat is artificially supplied to the thermostat so that the opening and closing cycles of the thermostat. valve are frequent. Because of the fact that, especially in railroad cars, very fast thermostat operation is necessary to prevent upward or downward oscillations in temperatures, radiators in many cases do not receive heat quickly enough. steam at the start of the opening cycle and only part of the radiator is filled with steam.
This causes non-uniform stratification or distribution of the heated air. The principle of the invention as set out above in the case of a ceiling radiator is also applicable to radiators arranged near the floor to provide heat directly to the air in the space which it is heated, as it is placed in the freezes 9 to 15 inclusive.
With this new heating system of a radiator, steam is accumulated in the. supply pipe connected to the radiator (which pipe may for this reason have an enlarged capacity) at a pressure determined at the time and in a quantity determined in advance so as to ensure a complete filling of the radiator with dry steam at the moment when. opens the radiator valve
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tor. As soon as this initial filling is complete, the system can revert to normal "steam system" operation controlled by steam and condensate returning to the steam regulator on its way back from the radiator.
The main distinguishing feature of this new system compared to the regular steam heating system is that the radiator is immediately filled with steam as soon as the steam inlet valve is opened.
The main object of this invention is to provide a novel steam heating system operating under pressure at the start, of the type briefly described above and explained in more detail in the following specifications.
Another object is to provide means of maintaining and storing at a pressure low, but above atmospheric pressure, an amount of vapor sufficient to rapidly fill a radiator when the inlet valve is open. .
Another object is to provide a means, co-operating with the means of storing steam, of keeping the radiator filled with steam at atmospheric pressure after the radiator has initially been filled and until the valve is de-energized. again closed.
Another object is to provide improved means of automatically reducing the pressure of vapor supplied to a radiator from a high pressure source, so that this vapor is initially introduced into the radiator in sufficient volume and at sufficient pressure. to quickly fill the radiator, and that the admission of vapor to the radiator is then completed at low pressure and at a rate sufficient to keep the radiator full of vapor.
Other objects and advantages of this invention will become more apparent from the following detailed description of a
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Recommended combination of devices constructed assembled in accordance with the principles of this invention.
In the accompanying drawings:
Figure 1 is a schematic elevation of an end portion of a railway car fitted with this improved heating system.
Fig. 2 is an assembly diagram of the thermostatic control mechanism of the inlet valve of the radiator.
Fig 3 is an enlarged central vertical section of the steam regulator, this view being taken substantially along the. line 3-3 of fig 1.
Fig. 4 is an enlarged central vertical section of the improved radiator inlet valve.
Fig. 5 is a central vertical section of the joint
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hydraulic located, a lower ex-brcmite of the connection of the supply pipe, this view being taken substantially along line 5-5 of FIG. 6.
The, fig. 6 is an elevation of part of the supply or storage line.
Fig 7 is an enlarged vertical section of the improved pressure relief valve.
Fig. $ is a transverse vertical section, the of this limiting valve, the view being taken sensi-
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ly following line 8-8 of 1'1 fié. 7. weary, fi. 9 is a schematic elevation showing part of a heating system, consisting of floor radiators supplied with steam in accordance with the principle of pressure operation at the beginning of this invention.
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Fig 10 is an elev1: '... tiolJ. : 'i6llitlf-1cle è. fig. will show a variant of the system in which shorter supply and return pipes are used.
Fig. 11 is an assembly acnéma of the control of the valve shown fdg. 10.
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Fig. 12 is a transverse vertical section of the pressure limiting valve.
Fig. 13 is a transverse vertical sectional view taken along line 13-13 of FIG. 12.
Fig. 14 is a longitudinal vertical section of a condensate water separator used at the end of the supply pipe.
Fig. 15 is a perspective sectional view of an alternative valve seat used in the valve shown in FIG. 14.
Referring first to the general assembly shown in Fig. 1 the improved heating system comprises the main source of high pressure steam A which supplies steam by means of suitable valve connections arranged to reduce the pressure of steam to the main regulator B which supplies steam to the radiator C through the thermostatically controlled intake valve D and through the supply and storage piping connections generally shown in. Intake valve D can be controlled by thermostat F.
The steam regulator! is controlled by the pressure limiting switch G when the storage line E is filled with steam, and is controlled by steam and condensate returning from the radiator through the main return line! when the system operates as an ordinary steam system. All the condensate is evacuated by the drainer pipe indicated in J.
The duwageon carcass shown in fig. 1 comprises the floor 1, the outer walls 2, and the vertical partitions 3 arranged to separate the different compartments or spaces 4. The pipe 5 extends over the entire length 'of the upper part of the wagon, the heating radiator C being mounted in this pipe as well as the heat dissipation device! a cooling system
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which is not otherwise described in this disclosure.
The blower indicated in L, and also placed in the duct 5, sucks the air through the opening 6 for intake of fresh air and the opening 7 for the intake of air returning from the space (these intake openings being controlled by appropriate valves not shown here in detail) and discharges this air through line 5 in contact with the heating regulator C (or in the other case with the cooling system K), this air being discharged through the various meshed exhaust openings 8 into the compartments 4 of the wagon.
The thermostat F which controls the inlet valve D of the radiator C is preferably placed in some suitable place in the pipe 5.
The source of steam /, as shown here, is the main train line which runs the length of the train and is fed in steam from the locomotive; the steam in this line is normally at a rather high pressure. for example 17.5 kg / cm2. A branch supply pipe 9, from the line of train A, opens into 11 main inlet opening of the steam regulator P.
In this pipe 9 is placed a main inlet valve 10 which is normally open, and a regulator 11 provided to significantly reduce the pressure of the steam supplied to the regulator B, for example about 1.4 kg / cm2
The steam regulator E works in a similar way to the so-called "steam regulators" already. known in the art except that this regulator is preferably much more responsive in operation so that the main control valve is not ordinarily moved abruptly from a fully closed position to a fully open position but can be moved. at selected and partially closed positions so as to moderate or reduce the flow of steam into the regulator.
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tor without fully opening or closing the valve.
For the purposes of this discussion, this regulator may be briefly described (with reference to Figs. 1 and 3) as comprising a housing 12 fixed by a suitable fin 13 and having an inlet chamber 14 into which flows the opening 15 the steam coming from the supply pipe 9. The steam passes from the inlet chamber 14 through the strainer 16 and the duct 17 into the discharge chamber 18 and thence through the opening 19 in the part. inlet terminal of pipe 20 (fig. 1) leading to the pressure limiting valve G.
Steam also flows out of the discharge chamber 18 through a second opening similar to 19 but disposed in the opposite wall of the chamber and from there through pipe 21 into the connected conduits E terminating at the radiator inlet valve. valve D. The movable valve member 23 is guided in the cage 24 so as to come into contact with and cooperate with the valve seat 25 located at the outlet end of the duct 17 to shut off the flow of steam from the valve. intake chamber 14 in discharge chamber 18. The spring 26 surrounding the valve stem 27 tends to move the valve 23 to the open position shown in FIG. 3.
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A thermostatic element generally shown at 28 is contained in a chamber 29, provided in a separate casing 30 carrying a number of radiating outer fins 31 so as to accelerate the drop in temperature around the thermostatic element when the steam does not exist. 'is no longer allowed into thermostat chamber 29. Thermostatic element 28 comprises an outer bellows diaphragm 32 and contains a quantity of a heat sensitive fluid so that when the thermostatic element
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¯tatiqùe is directly exposed to heat, it extends by pushing outwards (towards the right fig. 3) the rod 33 which extends through an element of
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closure 34 and comes into contact with.
its outer end with the lower arm 35 of a lever pivoting in an adjustable manner around one of its intermediate points at 36.
The upper arm 37 of this lever is arranged to come into contact with the rod 38 and push inwards (towards the left in FIG. 3) this rod which extends in the closing element 39 and is intended to come in. contact with the valve stem 27 and move the valve 23 towards its
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sits despite opposition from the jurisdiction 26.
When this system Á - <J,; t "Zë ;; 'e heating function as the steam regulator get!, - 1 ;; 4th! Usual, i.e. after radiator C has been filled ec 2 pu e eu y * / '7, L' of steam The excess steam returns by flowing through the L main return line # H and the-pipe 40 into the inlet opening 41 of the Thermostat chamber 29, with steam acting on thermostatic element 28 to force it to expand and thus at least partially close valve 23.
In the present improved system, steam can also flow from the chamber 18 of the steam regulator D through the pipe 20 to the pressure limit switch G and from there through the pipe 42, the Y-fitting 43, and the pipe 40 in the thermostatic chamber 29, so as to operate the thermostatic bellows
32. In both cases, all the condensate arriving in the thermostatic chamber 29 is discharged through the opening opposite the opening 41 and from there through the pipe 44 into the drainer pipe J which it passes through and which is preferably protected by an external insulating layer 45.
The improved pressure relief valve G (see Figs. 1, 7 and 8) comprises a main casing 46 comprising to. its opposite ends and on one side three threaded openings which can be used as desired, 47, 48 and 49 all leading to the vapor chamber 50 or by opening up, this chamber being separated by the internal partition 51 from the upper chamber steam outlet 52.
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In the example shown here the pipe 20 is screwed into the opening 48. The other two openings 47 and '49 are closed by suitable threaded candies 53. In another case this pressure limiting valve could be placed in the middle. length without hindering the free flow of steam through this pipe; in this case the two parts of the pipe would be connected to the two opposite openings 47 and 48. The pipe 42 leads from the discharge opening 54 of the upper steam chamber 62 (fig. 8) downwards through the coupling in Y 43 in regulator B (fig. 1), as already described.
A cage 5 (is Screwed at its lower end 56 in a vertical duct formed in the partition 51, this cage comprising a central duct 57 partially closed at its lower end by the lost strainer 58 and forming at its upper end the valve seat 59.
Open conduits 60, formed in the faces of the cage 55, allow steam to flow from passage 57 into the upper steam chamber 52 and from there out through pipe 42. The valve. 61, which cooperates with the valve seat 59, is carried by the valve stem 62 sliding through the guide sleeve 63 mounted at the upper end of the cage 55.
The upper end of the valve housing 46 is closed by the solenoid housing 64 clamped in place by the bolts 65 against the interposed gasket 66. The housing
64 contains the solenoid winding 67 surrounding the guide tube 68 held in place at its lower end by the nut 69 screwed onto / the end part of the frame 64.
The upper end of the valve stem 62 is secured in the solenoid core 70 which slides in the guide tube 68 and is lifted to open the valve despite the reaction of the spring 71 when the solenoid is energized.
The spring 71 is clamped between the nut 69 and the collar
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extending outward 72 carried by the lower end of the core 70. The circuit wires 73 and 74 extending from the respective ends of the winding 67 exit through the conduit 75 into a lateral extension 76 housing 64 and are connected with the terminal electrical element 77 having plugs 78 and 79 extending downwardly from this element.
The outer electrical plug 80 has female plugs intended to receive the male plugs 78 and 79 and is held in place in the extension 76 of the housing by means of the removable threaded plug 31.
The force of the spring 71 is chosen or adjusted such that the valve 61 is held on its seat 59 until a predetermined vapor pressure, for example 0.7 kg / cm2, is atlantic in the lower vapor chamber 50, this pressure being equal to the pressure prevailing in the discharge chamber 18 of the vapor regulator. césure that the vapor pressure rises above this predetermined pressure, the valve 61 rises from its seat despite the opposition of the spring 71 so as to.
admit steam into the upper chamber 52 from which it flows, through pipes 42, 43 and 40 into the thermostat chamber of the regulator D. The spring 71 is preferably of such a type that the reaction that it exerts increases rapidly as the spring is compressed, therefore the valve 61 is only lifted slightly from its seat so as to allow only a restricted flow of steam through the conduit described below into the thermostat chamber of the regulator . As a result, the thermostatic bellows only extends slightly so as to only partially close the valve 23 and decrease the flow of steam into the chamber 18.
The parts quickly assume a balanced position in which the valve 23 is only open to a sufficient extent to admit steam to
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maintain the desired vapor pressure in the discharge chamber 18 of the regulator and also of course in the connected conduits which terminate therein, including the supply and storage line E, described in the following.
We now see that as long as there is no steam returning from the radiator through the main return line H to control the regulator B, and as long as the solenoid 67 remains de-energized, the valve 23 of the regulator B remains open, admitting steam into chamber 18 of the regulator and into the supply pipes 20 and 21 supplied by this chamber until the pressure in these pipes rises to the pressure determined at the advance, for example 0.7 kg / cm2, after which the pressure limiting valve G automatically operates to allow a limited flow of steam into the thermostat of the regulator B and thus reduces the flow of steam so as to limit this determined low pressure to spear,
the pressure in the chamber. 18 and in the pipes supplied from it. When there is an unrestricted supply of steam through pipe 21, supply line E and valve D as explained below, this supply pressure never rises to 0.7. so that the shunt steam flow circuit) through the limiting valve G is always blocked and the regulator B is entirely controlled by fluids returning from the regulator through the main return line H. If kg / cm2 at some point the solenoid 67 is energized (as described below), core 70 is lifted upward, and valve 61 is continuously opened.
In this case, there is a continuous and small flow of steam in this shunt circuit so as to keep the regulator B substantially closed and the heating system is almost in a non-operating state.
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The improved radiator intake valve D is now described with particular reference to FIGS. 1 and 4. The main housing 82 of this valve contains an intake chamber 83 closed at its lower end by a screw cap 84 and provided with a side intake opening 85 in which the outlet end of the valve is connected. the supply feed line E. A conduit 86 leads from the chamber 83 into the discharge chamber 87, the movable valve member 88 cooperating with the valve seat 89 located at the outlet end of the conduit 86 to stop the flow of steam through the valve.
The discharge pipe 89 leading to the radiator C (fig. 1) is connected to the discharge opening 90 formed in one face of the discharge chamber 87. The upper end of the chamber 87 is closed by the casing 91 of the solenoid tightened in place against the seal 92 by the bolt 93. The solenoid winding 94 is mounted in the casing 91 and the circuit wires 95 and 96 terminating at their respective ends of this winding extending across the ducts. suitable in the extension 97 of the casing, the general arrangement being substantially the same as that which has been described with regard to the pressure limiting switch of FIG. 7.
The valve 88 is carried by the lower end of the valve stem 98, the upper end 99 of which is fixed in the lower part of the core 100 which is drawn upwards into the solemoiie through the guide tube 101 when the winding solenoid 94 is energized. The compressed rassort 103 held between the threaded sleeve 103 located at the lower end of the solenoid assembly and the flange 104 carried by the lower end of the core 100 sgit to close the valve 88 by pressing it against # = one sits 88 when the solenoid is de-energized.
While this valve is normally operated by the spring and the solenoid as
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as just described, the valve can also be controlled manually by a device comprising the disc
105 mounted inside the chamber 87 on the shaft 106 carrying outside the valve housing a handle 107 (fig. 1).
The disc 105 has a notched sector 108 into which engages the flange 109 carried by the lower end of the cored assembly. The disc 105 carries on the side opposite to the notched sector 108 three notches. or notches 110, 111 and 112 in one of which penetrates the locking pusher 113, sliding in the guide bush 114 and pushed towards the interior of the chamber by the spring 115 buttressed by the threaded plug 116 which contains it. When the disc 105 occupies the central position shown in Figs., 4, the valve assembly operates under the action of the spring and the solenoid, the flange 109 going and coming freely inside the notched sector 108.
If the disc 105 is turned by hand in the dextrorotatory direction (fig. 4) until the locking plunger 113 has fallen into the notch 112, the shoulder 117 located at one end of the notched sector 108 comes into contact with the flange 109 and lifts the core and valve assembly so as to open the valve despite the resistance of the spring 102 and to lock the various parts in this position. On the other hand, if the disc 105 is rotated in the sinistrogyre direction, the shoulder 118 located at the other end of the notched sector 108 contacts the flange 109 and locks the valve in the closed position.
Reference is now made to FIG. 2 which shows in the form of a circuit diagram an appropriate electrical apparatus for thermostatic control of valve D. The thermostat F of the "cyclic" type, that is to say that it is provided with an auxiliary heat source 119 who is excited at times to quickly close contact
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of the thermostat after it has been opened by a drop in the temperature of the space surrounding the thermostat ,.
whereupon the auxiliary heater coil 119 is immediately de-energized so as to allow the thermostat contact to reopen. The mercury tube thermostit includes a mercury column 120 which is constantly in contact with a fixed lower contact 131 and which contacts an upper contact 122 at some higher temperature determined in advance.
Relay winding 133 is normally energized by the following circuit: from main power conductor 124 through wire 125, resistor 126, relay terminal contact 127, relay winding 138, relay terminal contect 128, resistor 139, and wire 139 to the other main power conductor 131.
When the relay winding 123 is thus energized, it pulls up the core 132 so as to close the two switches 133 and 134. The closing of the switch 133 acts to open the valve 12 by energizing the solenoid winding 94. by means of the following circuit: from the main energy conductor 124 through the filas 125 and 135, the switch 132, the wire 95, the winding 94 and the wire 96 to the other main energy conductor 131 .
This attracts the core 100 and opens the valve 88 despite the opposition of the spring 102. Since the steam is now admitted into the radiator C, the air discharged into the duct 5 by the blower is heated and the thermostat F finally responds. by raising the column of mercury 12C until it comes into contact with the upper fixed contact 122.
However, this operation of the thermostat is accelerated because the auxiliary heating winding 119 is energized, at the same time as the valve 88 opens, by means of the following circuit: from the main conductor
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124 by wire 136, heating coil 119, wire 137; resistor 138, wire 139, switch 134, and wire 140 to the other main power conductor 131.
Auxiliary heat supplied by the winding
119 forces the starter column 120 to rise quickly and come into contact with the upper thermostat contact 122, thus closing a circuit de-energizing the relay as follows: from a terminal contact of relay 127 through wire 141, the contact of thermostat 121, mercury column 120, thermostat contact 122 and wire 142 to the other terminal contact of relay 128. Since the relay is now de-energized the core 132 and the switch contact carries the one -ci falls back into the figured position fi. 2, thus opening switches 133 and 134.
Opening the switch 133 de-energizes the solenoid 94 and allows the spring 102 to close the valve 88 thus interrupting any flow of steam into the radiator C.
At the same time, the opening of the switch 134 de-energizes the heating coil 119 so that the temperature of the air contained in the duct 5 (which it is assumed not to be yet sufficiently heated) forces the mercury column 120 to be lowered thus opening the shunt circuit and allowing the relay which is then energized to again close the switches 133 and 134. This cyclical operation is repeated until the desired temperature is reached in the air stream, the radiator C being repeatedly filled by bursts of steam but the radiator being filled at less frequent intervals as the desired temperature is approached.
The flawless operation of such a heating system requires rapid filling of the radiator when the valve D is open, since the valve has only remained open for a short period of time. For
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to perform this rapid filling of the radiator, the cooperative use of the pressure limiting valve G and a high capacity intake pipe E is provided for.
Since the steam regulator is usually placed below the wagon while the radiator C 'is placed in the ceiling duct 5, the piping E is usually of considerable capacity, but this capacity can be increased by interposing a tank 143 somewhere in the path of pipe E, Steam flows from the inlet chamber 18 of steam regulator B through pipe 21, The hydraulic jodnt n whose operation is described in the following) and the various parts of the supply line E comprising the reservoir 143 up to the discharge valve D.
Preferably, all parts of the feed line E are suitably insulated so that there is little condensation and little loss of vapor from this part of the system. Assuming now that the ± valve is closed and that there is no further fright return from the radiator through the main return line H, the regulator valve 23 opens so. admit steam from source A into the. supply chamber 18 and from there through pipe 21 and the hydraulic seal M into the supply line E. The steam flows simultaneously through pipe u 20 into the inlet chamber 50 of the limiting valve G pressure.
This steam flow continues until the feed line E has been completely filled with steam at a time determined steam pressure, for example 0.7 kg / cm2. When this predetermined pressure is reached, the pressure limiting valve G opens so as to allow a limited flow of steam returning through pipe 42 to the thermostat chamber 29 of the regulator, whereupon the thermostat 28 works
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to partially close the valve 23. After that there is a flow of steam in the storage line which is sufficient just to keep this set of lines filled with steam at the desired pressure.
The instant the valve D is opened by the "cyclic" system described above, the vapor accumulated in the set of lines E at the adequate pressure referred to above rapidly flows into the radiator. C that it fills. Naturally, the pressure in the supply line assembly drops as soon as this stored volume of steam has flowed into the radiator, valve G closes completely so as to interrupt all flow of steam from this control valve. in the thermostat chamber of controller B.
As a result, regulator valve 23 remains fully open to allow additional flow of steam in supply line E, but as soon as radiator C has been filled with steam and steam has returned through. pipe! up to the regulator thermostat chamber, the valve! of regulator D partially closes and then @ the system operates at substantially atmospheric pressure as in the conventional steam heating system.
As soon as the valve D has closed again, under the action of the cyclic thermostat F, the flow of excess steam through the return line H ceases and the valve 23 of the regulator remains open until the line assembly B is again filled with steam to the pre-determined pressure of 0.7 kg / cm2 after which the limit switch G operates again to allow a sufficient quantity of steam. flowing back to the thermostat chamber of regulator B to close the main inlet valve 23. The cycle of operations described above is then repeated.
Note that there is always enough stored steam in the system.
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E-pipe dull to instantly fill the radiator
C when the valve is open.
Referring now again to FIG. 2, there is shown at M a main control switch comprising a lever 144 which can be moved to orguper three different positions. in one of these positions the heating system operates, in the other the cooling system and in the third, intermediate position, marked "off" the blower only operates for ventilation. It will be understood that this switch is considerably simplified in the present illustration and usually includes additional contacts to allow different intensities of heating or cooling.
When the contact 144 is in the central "off" position shown in fig. 2, a circuit energizing the solenoid of the pressure limiting switch G is closed as follows: from the main conductor 124 through the wire 73, the solenoid winding 67 of the switch G, the wire 74, the cooling contact 145 of switch N, wire 146, the "off" contact 147, the movable switch control 144, and wire 148 to the other main power conductor 131. It It is evident that the same circuit is closed when the movable contact 144 is moved to come into contact with the cooling contact 145.
In both cases, the solenoid 67 of the switch G is energized so as to maintain the. valve 61 continuously open and steam flows by the shunt circuit from regulator B through valve G back to the thermostat chamber of regulator D, and regulator valve 23 is kept closed except in this respect. that it flows through this pipe;) shunt just enough steam to keep thermostat 28 in extended state. At this time, there can be no flow of steam into the heating system comprising
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the driving! supply and storage, the radiator
C and the main return line H.
Note that when the movable contact 144 of the valve L is moved and comes into contact with the heating contact 149, the circuit which has just been described which energizes the solenoid of the valve G cannot be closed and the valve D operates entirely under the control of the spring 71 as was initially deduced.
Referring now to Figs. 1, 5 and 6, the hydraulic seal M comprises a main casing 150 enclosing a vapor chamber 151 provided with aligned openings 152 and 153 formed in its opposite faces and in which are respectively connected the outlet end of the pipe. feed 21 from regulator B, and a sealing plug 154. A central depressed portion 155 'of the housing 150, closed at its lower part by the removable plug 156, serves to contain a small accumulated quantity of condensate 157.
A concave shaped partition 158 opens at its lower portion 159 below the liquid level 157 and extends downward from the upper portion of the casing 150 within the vapor chamber 151, this partition limiting a central discharge chamber 160 provided with an upper discharge opening 161 in which is fixed the lower end of the pipe E. A small orifice 162 intended to prevent the vacuum from being established is provided in a side wall of the partition 158 above the level of the upper surface of the liquid and communicates the inner and outer vapor chambers 151 and 160.
The function of this water seal M is to prevent untimely heating and the maintenance of steam in the line E when the valve D is closed for a considerable time, for example when the heating system is not in operation. When the heating system is working, i.e. when valve D
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is opened and closed at frequent intervals by the cyclic thermostat F, then the hydraulic seal M has no appreciable effect on the flow of steam as described first in the above.
However, if the valve
D remains closed, the. vapor contained in the pipe E eventually condenses and the water in the hydraulic jodnt plus the condensate produced in the pipe
E is sucked in to form a water column in the lower part of the pipe E. The additional small amount of vapor flowing through the opening 162 is immediately condensed in this water column. When the wagon is not in service and there is no more steam supplied by the Source, the port 162 acts by opposing the formation of a vacuum and allows the trapped condensate to drain 8 'from the pipe E, thus avoiding freezing in the exposed part of the piping.
It will now be understood that this improved heating system operates in a very analogous manner to an ordinary spoiler heating system once the radiator C has already been filled with steam. The main improvement is the addition of means to allow sufficient steam to be absorbed at sufficient pressure to fill the radiator with steam almost instantaneously, once the radiator inlet valve is opened.
After that, the.-System operates as a steam system until the inlet valve closes again. In a cycle system of the type discussed here, it is essential that the radiator be completely filled with steam. as quickly as possible so as to avoid stratification or uneven heating of the eir current flowing through the contact of the radiator, and it is also necessary to fill the radiator quickly, since the "open" period lasts only 'a short time.
This means that the intake valve is
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open and closed at frequent intervals so that the flow of steam does not persist continuously for a long period of time and only "puffs" of steam are allowed into the radiator. It is essential that each of these puffs have sufficient volume and sufficient pressure to substantially fill the radiator. Subsequently, the flow of goes, fear does. does not need to be so fast and can take place at considerably less pressure, in order to replace the steam as it condenses.
Many air conditioning systems in railroad cars now in use employ a thermostat placed in the air supply duct and intended to shut off the blower fan when the temperature drops below. about 15.5 C, assuming this only occurs when the wagon is not in service. Sometimes, however, due to the slow rate of steam supply to the radiator, this thermostat will work to turn off the blower fan, even when the car is still in service and the heating system is supposed to be running.
This untimely stopping of the blower fan tends to occur even more if a "cyclic" system is used which requires frequent refills of the radiator. The present improved system, which acts to almost instantaneously fill the radiator as soon as the intake valve is opened, effectively avoids this blower fan failure.
In short, this new heating system begins to operate as a pressure system and then, once the pressure is gone, operates as a regular steam system. The system is thus provided with a fast-filling radiator which effectively operates in conjunction with a thermostat a. rapid action to ensure
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that the radiator is completely filled at all times when this condition is desired.
By first referring to the general set shown in fig. 9, the improved heating system generally includes the main source of high pressure steam A which supplies steam by means of suitable valve fittings comprising the main regulator.
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steam B 'to the steam feed pipe E' â, from which steam is supplied separately to. each of the various radiating systems. A vapor retarder or stop valve 0 placed at the end of the supply pipe E 'cooperates with the pressure limiting valve P to control the steam regulator B' and maintain the supply pipe E 'filled with steam to a
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low pressure determined â.
Htpance mai8 higher than atmospheric pressure. Each ràie.teur is supplied with steam by an inlet valve D 'electrically controlled and similar to the valve B' of FIG. 1, the steam flowing from the supply pipe E 'through a branched supply pipe or ascending connection comprising the
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hydraulic seal g, the function and operation of which have been described with reference to figs 1 and C
The condensate coming from the radiator is evacuated by a return connection comprising the condensate separator R in the main return duct E 'of which 1'
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water evacuated in the atmosphere by the drainer pipe II.
The condan2at coming from the steam used for the COil1:; "Qnc1e lu steam regulator B also flows through this t''Y'3, U drip tray J ''. The condensate separator 0 not only 1emai :, retains the Vrlp>: .. Jr in the t.v1> -a.1 'the' 11iment - :: t ion E 'so as to help maintain the desired pressure in this pipe4.r, but also as a stop to allow the evacuation of the condensate formed in this supply pipe
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E ', and also allows a limited flow of steam and also of this condensate in the return pipe H', this limited flow of steam serving to maintain the return pipe and the drip pipe J 'at a sufficiently high temperature to prevent the freezing of liquid in these exposed piping.
The floor of the wagon is indicated at 1 ', the spaces in the wagon being divided by vertical walls or partitions 2' into separate compartments each of which contains one of the radiators which heats it. A thermostat S placed in this compartment and responding to variations in the temperature prevailing there is used to control the inlet valve D 'by means of the appropriate electrical connections.
Steam source A, as shown here, is the main train line that runs the length of the train and is supplied with steam from the locomotive. The steam in this pipe is normally at a rather high pressure, for example 17.5 kg / cm. A branch supply pipe 9 led from the line of train A to the main inlet opening of the steam regulator D '. In this pipe 9 'is placed a main inlet valve 10' which is normally open and a pressure reducer 11 'making it possible to significantly reduce the pressure of the steam supplied to the regulator B, for example to about 1.4 kg / cm2.
For this regulator 1 to operate in the most profitable manner, it is desirable not to supply it with steam at too high a pressure and it is for this reason that the pressure reducer 11 'is interposed between the main steam valve and the regulator.
The steam regulator B 'is substantially of the type shown in FIG. 3 and functions in the same way to admit steam under reduced pressure into the inlet end part of the supply pipe E 'from which the
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radiators are powered. Steam also flows from
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of the evacuation chamber by borrowing the pipe 201 (fi6. 9) dq: lS the pressure limiting valve E, described below, The movable valve element of the. regulator
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steam: 'Use to shut off the flow of steam from the inlet chamber to the Cl1'l:' Exhaust jbre of this regulator.
In the usual retort steam regulator it is used in an ordinary steam heating system, a
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once the radiating ayaterae 8. has been filled with steam, the excess steam returns by flowing through a return pipe to the chamber, housing the thermostatic element and thereby closes 1, uupaI. ) 2 so as to shut off any 3 other inlet of steam to the radiant system.
In the present sterile perfected sy, the steam and other fluids returning from the radiating system or from the radiating systems
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118.l1ts does not flow V1S on its return to the therl: tost8.tique chamber of this regulator but are used separately as described below. In the present improved system, the outlet ends of the pipe food
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The individual radiating apparatus E 'and, the difference is not open directly to the atmosphere but on the contrary the flow of vapor to the outside is substantially prevented respectively by the valves.
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stop 0 and R.:
î! n consequence, as more steam coming from the source is admitted into the line E 'per the regulator E', the pressure of the. steam in the.
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1alirúentation line! .1 and in the regulator supply chamber rises. At the same time, steam at, this same increased pressure flows from the discharge chamber
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regulator 'in the pressure limiting valve P shown in more detail in figs. 12 and 13 by borrowing the pipes 20 '.
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This improved pressure relief valve P comprises a main casing 163 provided on its opposite faces and on one side with three threaded openings 164,
165 and 166 usable as desired and all leading to steam chamber 167 separated by the interior partition
168 of the upper steam discharge chamber 169, or through it. The pipe 20 'coming from the regulator chamber connects to one of these inlet openings.
164,165 or 166 In the example shown here, the pipe
20 'is screwed into opening 166. The other two openings 164 and 165 are closed by suitable plugs.
In another case, this pressure limiting valve could be placed in the middle of the length of the pipe without impeding the free flow of steam through that pipe, and in this case the two parts of the pipe would be connected to the two opposite openings 164 and 165. A pipe 170 led from the discharge opening 171 of the upper steam chamber 169 down into the inlet opening.
172 of the thermostat chamber of regulator B '(see fig. 1), this opening 172 being opposite the similar discharge opening.
A cage 173 is screwed at its lower end
174 in a vertical duct formed in the partition 168, this cage comprising a central duct 195 closed at its lower end by the perforated strainer 196 and the upper end of which forms the valve seat 197. Open ducts 198 formed in the side walls of cage 173 / allow steam to pass from the duct
195 in the upper steam chamber 169.
The valve 199 which cooperates with the valve seat 197 is carried by the rod 200 sliding through the guide sleeve 201 mounted at the upper end of the cage 173. The compressed spring 202 is held between a pair of couplings.
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like shovels 203 and 204, the cup 204 being held between the nuts 205 screwed in an adjustable manner to the upper end portion of the valve stem 260. The cup 203 rests against the lower surface of the clamp plate 206 held in place. by bolts 207 against a gasket 208 to close the open upper end of the main valve housing 163.
The spring 202 is adjusted so (by changing the position of the nuts 205) that the valve 199 is kept applied to its seat 197 until a pre-determined vapor pressure eg 0.3 kg / cm2 is reached in the internal steam chamber 167, this pressure corresponding to the pressure in the discharge chamber of the steam regulator B 'and also to the pressure prevailing in the supply line E'.
As the vapor pressure rises above this predetermined pressure, the valve 199 is lifted from its seat despite the opposition of the spring 202 so as to admit the vapor into the chamber 169 from which this vapor will flow into the thermostat chamber of the regulator B 'via the pipe 170 The spring 202 is of a type such that the reaction which it exerts increases rapidly as the spring is compressed, therefore,
valve 199 is only slightly lifted from its seat so as to allow only a restricted flow of steam through the conduit described above into the thermostat chamber of the regulator.
As a result, the thermostatic head is only slightly expanded so as to only partially close the valve and decrease the flow of steam into the chamber and into the supply line E '. The parts quickly assume a balanced position in which the valve is opened only to a sufficient extent to admit enough steam to maintain in the
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feed line E 'the desired vapor pressure (for example 0.3 kg / cm2).
Obviously, when a greater / or lesser number of radiators 1 are supplied with steam
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jk from the supply line E ', .3rt - 3-rDwfoigei * e q' -; 4-4-s 9. \ U1Q la) 1; IdVit8!, I, the volume of steam admitted into the line! 1 must be increased or decreased and a rebalancing of regulator B 'is necessary each time a radiator is switched on or off. Since the electrically controlled valves are opened and closed at rather frequent intervals by the thermostatically controlled connections as described in the following, it is seen that a more or less constant rebalancing of the regulator B 'is required to control the volume. of steam available in the feed line E 'at a relatively constant low pressure.
However, since none of the fluids returned at low temperature are returned to regulator B 'as in an ordinary steam heating system, the necessary balancing of the regulator,! 1 is maintained much smoother and precise since all of the steam which controls the expansion of the thermostatic bellows 32 of the steam regulator (FIG. 3) comes directly from the supply chamber 18 by passing through the pressure-limiting valve P.
We now describe one of the separate radiating systems,
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with the understanding that there is one such system for each separate compartment of the wagon and that up to 6 or more of these separate systems may be separately supplied with steam from the same supply line E '.
While any suitable type of radiator can be used, the preferred form of radiator Q, as shown here, is of the "inside feed" type (Figs. 9 and 10) comprising a pair of hoses.
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concentric or coaxial, the outer pipe 202 being provided with a number of radiating fins 210 and being closed at one end by a cap 211. Steam flows from valve D 'into the lower pipe from the radiator to the outer end 311 of the radiator.
The steam then returns by flowing through the outer pipe and flows into a discharge connection 212 leading to the main return pipe H '. The mechanism actuating the inlet valve is preferably the same as that which has been described previously with reference to the embodiments shown in FIG. 1 to 8 included. The control circuit of the valve D 'is shown in fig. 11 and consists of the wires 214 and 214 terminating at the opposite ends of the solenoid winding 215 exiting through the conduit 216. The movable core 217 of the adenoid is attracted (towards the right fig. 11) when the solenoid is energized and drives the valve. 218 in the closed position despite the opposition of the spring 219.
The valve is held in this closed position as long as the solenoid 215 remains energized. When the excitation circuit is open, the spring 219 automatically opens the valve.
A thermostat generally represented in S (see also fig. 9) is placed in some suitable place in the compartment or space heated by the radiator Q, this thermostat comprising a column of mercury220 which is always in contact with a fixed lower contact. 221 and which comes into contact with a fixed upper contact 222 at a certain temperature determined in advance. Associated with this thermostat is an auxiliary heating coil 223, this coil being energized by the next circuit from the main power conductor 224 through wire 225, coil 223 and wire 227, rheostat 228 and wire 229 to 'to the other driver
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---- main power 230.
The amount of current through the heater coil 223, and hence the amount of heat supplied to the thermostat, depends on the manual setting of the rheostat 228 which is properly calibrated so that a number of desired temperatures can be set. be chosen inside the compartment.
While the thermostat is directly sensitive to variations in temperature within the compartment, the actual compartment temperature at which the mercury column comes into contact with the fixed upper contact 222 depends on the amount of auxiliary heat supplied. to the thermostat by winding 333. Relay winding 230 is normally energized by the following circuit: from main conductor 224 by resistor 231, relay end contact 232, winding switch 230, relay contact 233 and resistor 234 to the other main power conductor 230.
When the relay is thus energized, it lifts the core 234 so as to open the switch 235 and thus de-energize the solenoid 215 of the valve which is controlled by the following circuit: from the main conductor 224 by the wire 236, switch 235, wire 213, solenoid winding 217, and wire 214 to the other main conductor 230. The solenoid
215 once de-energized, the spring 219 opens the valve
218 and admits steam into the radiator Q.
When the desired temperature is reached in the compartment, the mercury column comes into contact with the upper thermostat contact and thus closes a shunt circuit as follows: from a terminal contact 232 of the relay winding through the wire 237, the mercury column and wire 238 to the other terminal contact 233 of the relay. This de-energizes the relay so that switch 235 automatically closes and solenoid 215 is energized, closing.
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valve 218 and interrupting the flow of steam into the radiator.
Likewise, when the temperature prevailing inside the compartment falls below the temperature for which the thermostat M is set, the shunt circuit is opened and the relay 230 is energized again opening the switch 235 and de-energizing the solenoid 215. so that the spring 219 opens the again. valve 218 and admits more steam into the radiator. This is the position of the parts shown in fig. He.
The valve D 'can also be controlled manually in the manner described in connection with the valve D of the previous embodiment.
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The function of the water seal M is to prevent untimely heating of the compartment when the valve joz is closed. <33. Note that 3i, as usual), the inlet valve Jetait connected directly to the line c3, lim = nt. ,, = ion B 'for; r an upward connection of lq steam would still be supplied the Cr-l '11: lbre this vapor from valve 121,, even when valve' û18 is closed. As a result, all of the derivative feed pipes 239. as well as a? large part of the valve housing, would be filled
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of V'P, 31J.: r at all times and the heat emanating from this vapor would be transmitted even .j13: 1; d 3..The inlet eXtrïul.té of the radiator ± 1 ..
T1 would result in partial heating of the compartment even at isoments where no heating is necessary. ,,: Üre or desired * The system as just described presents a defect, that is, when the wagon is not in service and the steam supply is
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disconnected from the wagon, ¯ Column 1 c '"' u contained in -): 18 pipe 333 may not flow to the outside and may E: 81 (r th, ', 8 lq exposed part of the piping. The opening c'tm. 1:. hydraulic seal M is provided to prevent this freezing. It prevents any appreciable quantity
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of steam rising in the branch supply pipe to heat the valve body.
When the wagon is not in service and the line E 'is no longer supplied with steam, air enters through this orifice so as to remove the vacuum and allow the water column to escape. flow outside. There will always be a small amount of water accumulated in the M hydraulic seal cavity, but note that the bottom of this cavity is rounded so that freezing this small amount of water cannot cause damage.
The condensate separator device 0 (fig. 10 and 14) has a threaded inlet opening 240 receiving the threaded end of the supply pipe E 'and leading into the steam chamber 241. An internal partition 242 separates the chamber d. The vapor inlet of the discharge chamber 243 which has a discharge opening 244 which receives the threaded end of the return pipe H '. The annular sleeve 245 screwed into a vertical duct formed in the partition 242 limits the duct reserved for the fluids connecting the chambers 241 and 242.
A circular, upwardly rising bead 244 forms the valve seat, which valve seat is contacted with the movable valve member 245 when the chamber 241 is filled with steam so as to expand the sensitive thermostatic bellows 246. ., 11 fixed upper end of this bellows is carried by the closure removably attached to the upper end of the main housing of the shut-off valve. As long as the inlet line E 'and the chamber 241 are filled with vapor, the bellows 146 extends so as to retain this vapor and to prevent the flow of any appreciable amount of said vapor in the vapor line. return H '.
Neemmoine, condensate accumulates in the end part of the supply line E ', the bellows 246 is
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contract suffiR'1JIDIlEmt to lift the valve and allow this c, '.:;: 1'1e113:' J. "(, to drain <1 <: ns the chamber a43 and from there through the return line.! he Note that one or more notches are made in the valve seat, these notches allowing at all times a very restricted flow of steam in the return line, even if the valve is closed.
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maint.3ni; "hot the return pipe i 'as will be alluded to later.
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The device ret rd: va.peur iteur or condensate separator R (fig. 9) is substantially the same as the delay device 0 shown in fig. 14, the only modification is that the annular valve seat 248 shown as fig 15 is replaced by the valve seat 245, of larger dimensions, shown as fig 14. Note that the central vapor duct 249 is considerably larger. narrower than the duct formed in the annular element described above, and than the annular valve seat
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K50 directed upwards is a considerably smaller diameter than similar valve seat 244 in fig. 14.
Steam and condensate returning from radiator q and
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valve D 'flows through the:, uY'1.U PUT in room 241 of the retarder device or shut-off valve, and a quantity:' \ uff-Ls'3.nte of condenss.t forces bellows 246 to. contncter e1 :, lets the condensate flow through element 213 'of this derivative pipe. return to the main line HI The f; .i ± provide iiii 1, the main return -. . F. zlu to provide a smaller valve seat bzz50 e ..- provides increased total pressure directed V3YS up. exerted on the lower axtr6Dité of .a'a f the .. 2.46 and tends IL to open the valve naked "nd it is closed Qj carries that the device r 7t'aT'dt: i.:? uY 'or separator + ij¯ = jàe C ') nlle: 1.: iat is more: sensitive.
The condensate and the non-condensable g. '='. Z collected in the main return pipe! ' p., ar the devices
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The retarder flows from the lower end of the return line H 'through fitting 251 into the upper end of the drip pipe J' which is open to atmosphere at its lower part. This drip pipe is preferably covered with an insulating layer 252 so as to retain heat and prevent, as much as possible, the freezing of liquid in this drip pipe.
Another connected pipe 253 opens from the discharge port 'of the thermostatic chamber of the steam regulator] 1 in the upper end of the door drip pipe J' where all the condensate coming from the heating system is discharged through this same drainer pipe covered with protection.
Note now that there is a limited amount of vapor that flows from regulator B 'through drain pipe 253, and also from each of the radiated systems, when the condensate separators! are open, and that this vapor is usually sufficient to maintain these pipes at a temperature above freezing temperature. However, if the return line H 'is very long, it is desirable to allow a limited flow of steam in this line to prevent water from freezing therein and it is for this reason that the open notch or passage 247 was stored in the valve seat of the condensate separator.
This small flow of steam is sufficient to keep the line H 'above the freezing temperature. The accepted value of all these sources also tends to keep the interior of the drip pipe J' above the freezing temperature. It will be understood that the end, located on the right, of the loop of the supply and return piping shown in fig. 9 is cut off and there will usually be several other radiators Q fed in value from this loop, making it more apparent
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the advantage of providing the return line with limited steam flow.
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Referring now to the other modifications
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: re [JyC; '3e :: born fig. 10, note that there are only two of the radiating systems whose {liw'3nt; -ltion and return ends are mutually beneficial so that the return line! . short fi. In this case, the end 0 condensate separator device can be added; 1: 1'L removes. Lq vapor pressure throughout the system, including 1'3. line of e.limar t = tion 1 ', is m' :, ingenuous p'ir the condensate separators li '. Any condensate st C1C.; Ul! 1U.L'3lH in the short pipe C '' ''? Lit >> n ':' ti0n 'can be discharged by the radiating elehient of rights if returned by this element and the pipe back 5 '.
Su.ffï .-? Nrn:; '2 to the sapper to maintain the return sy, tlai, ùc above the freezing point is supplied by:' two derivative systems of return and by the return from the regulator of viiper] 2, '. The practice has shown that the condensate separator device 0,
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with its limited vapor flow, is not necessary
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'JOi.ü "' The û that i'1 length of it ,, lead back 1i 'ne deP: OL, -' se pfi s = at:.; Meter. A Z47 ent'lille d! LnS the seat pa, rtse pn.s meter An insert S47 in the valve seat of the condensate separator device Q. allows sufficient steam flow for a return line H 'whose length does not exceed 3 meters.
If the line ii4 is longer than this value, it is necessary to use a t¯ ': i:': Wlld 3.CL..illOYïrW .Le 347 or an e2âl.ie of dimensions 21) .pee..cièu. re8 We see m '-: 1.ir. "t.?Ylily>.t that this c.c3.uf .e system by the.
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steam, while resoling to heating systems
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ordinary by the value in certain points, differs
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substantially in its operation. In the computer system
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heat sink, although the end
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outlet of this system is open to the atmosphere, it is necessary to maintain a sensible pressure at the inlet end of the system in order to overcome the internal resistance which is quite considerable when available. in series a number of separate radiators.
In the improved system disclosed herein, each radiator or radiator takes its vapor individually from the same supply line and only sufficient pressure is required to force the vapor to pass through this radiator or isolated radiant system. It is nevertheless desirable to maintain the steam-filled feed line at this desirable low pressure at all times, despite the fact that the number of separate radiators in service may change continuously. For this reason, a very sensitive steam regulator B 'is necessary and it is desirable not to send the fluids of this system to this regulator so as not to disturb its balanced operation.
The retarders and R 'retain external vapor flow so that a vapor pressure considerably higher than necessary can be built up in the supply line E' and in the separate elements. .
However, the pressure limiting valve P opens whenever this vapor pressure rises above the desired maximum, and the small quantity of vapor which thus flows returns directly to the thermostatic chamber of the regulator. ! 1 and serves to close the control valve of this regulator, so that only a just sufficient quantity of steam flows from the source into the supply line E 'in order to replace the steam which is withdrawn at the desired low pressure, in order to meet the needs of the radiators in service at any given time.
If a radiator is added to the systems (by opening the
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valve D ') there is an increase in the vapor withdrawn
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of the .ï¯îzaentatio pipe. 1 F 'and 18, regulator valve D' must be opened by a certain additional quantity to compensate for this increased load and at the same time maintain the pressure prevailing in the pipe E 'at the level
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m8.XL1UIn desired, for example 0.35 kg / cm. This is automatically achieved by the balancing inaction of the regulator B 'and by the pressure limiting valve P and is not influenced in any way by the fluids returning from the radiating system.
If returning condensate were allowed to flow into the thermostatic chamber of the controller, the operation of the controller would be irregular enough to cause prolonged periods of inactivity.
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activity, resulting in 1111 inaction "of the radiators.
In the present improved system, the thermostic element of the radiator is controlled entirely and directly by changes in the. pressure in the pipe
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d '^ .lizre2t., ion ter and is neither influenced nor disturbed in any way because it allows cold fluids returning from the radiating aystÈJIlJ.e8 to arrive in the vicinity of the thermoatatic control element.
Experience has shown that this advanced type of heating system allows more
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large savings because, with the various valves of one, - calculated large size and due to the decrease in the resistance to circulation through the system due to the parallel supply, the steam can
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- 'Flow through the illumination system fast and easy when there is simply only a small pressure difference between the inlet and outlet of the respective radiant systems.
This relatively constant pressure difference is maintained at all times by the steam supply system discussed in the foregoing.