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Perfectionnement aux appareils d'alimentation automatique des chaudières à vapeur .
L'objet de la présente invention est un perfectionne- ment aux dispositifs d'alimentation automatique de chaudières à vapeur et plus particulièrement à la commande automatique de la vanne d'alimentation.
Suivant l'invention, le flotteur logé dans un vase com- muniquant avec la chaudière, agit en permanence par l'entremise d'un système articulé et à l'encontre d'un ressort de charge, de pression réglable, sur la tige de soulèvement d'une soupape à simple siège, de manière à ouvrir celle-ci plus ou moins selon le niveau du liquide et à permettre de la sorte le passage d'une quantité déterminée correspondante de vapeur dont une partie agit, au travers d'une tuyère calibrée, sur le cylindre de commande de la vanne alimentaire, tandis que le surplus s'échappe à l'atmosphère au travers d'une seconde tuyère calibrée,
le réglage du ressort de charge de la soupape et le choix du diamè-
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tre de chacune des deux dites tuyères calibrées étant tels que la moindre fluctuation du niveau de l'eau dans la chaudière entraine immédiatement une modification correspondante du degré d'ouver- ture de la vanne alimentaire.
Il a été constaté que le dispositif suivant l'invention permet d'assurer, moyennant un réglage préalable approprié aux caractéristiques de fonctionnement de la chaudière, une alimenta- tion quasi permanente et continue de la chaudière, dans laquelle le niveau reste pratiquement constant, malgré les changements d'allure de vaporisation, la vanne alimentaire étant plus ou moins ouverte en permanence. Ce résultat est obtenu par la déter- mination judicieuse du diamètre relatif des tuyères calibrées et par le réglage correspondant du ressort de charge de la soupape à simple siège coopérant avec le flotteur.
Afin d'en mieux faire ressortir les particularités, nous décrirons ci-dessous, en nous reportant au dessin annexé, une forme préférée de réalisation de la commande automatique suivant la présente invention.
Dans ce dessin, le dispositif d'alimentation automa- tique a été représenté de manière schématique, en faisant ressor- tir plus particulièrement par une vue en coupe, la disposition des organes principaux suivant la présente invention. L'appareil se compose essentiellement d'un vase 1, communiquant avec la chaudière (par sa partie supérieure avec la chambre de vapeur et par sa partie inférieure avec la chambre d'eau), le niveau de l'eau de la chaudière se situant ainsi entre les deux conduits de communication.
Dans le vase 1 se déplace le flotteur 2, en liaison par une fourche 3, avec un système articulé qui agit sur une tige 4; celle-ci, à l'encontre de la pression d'un ressort de charge de pression réglable 6, soulève la soupape à simple siège 5 (représentée également séparément à échelle agrandie), permet- tant à la vapeur de s'échapper d'une part par une tuyère calibrée 7 vers le cylindre 8 de commande de la vanne alimentaire et
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d'autre part par une tuyère calibrée 10 vers l'atmosphère.
Le système articulé se compose de biellettes 11 et 12 articulées en leur point commun 13, ainsi qu'à leurs extrémités 14 et 15 respectivement avec les diagonales 16 et 17, la diagonale 16 étant pourvue d'une boutonnière de guidage 18 ( telle que re- présentée dans une vue de détail séparée), dans laquelle coulisse librement la diagonale 17. Les diagonales pivotent à leur partie supérieure autour de deux pivots 19 et 20 et s'articulent en 21 et 22 respectivement avec deux biellettes 23 et ?4,lesquelles par une articulation 25, agissent sur les leviers coudés 26 et.27 mobiles autour des pivots 28 et 29 pour actionner finalement la tige 4 de soulèvement de la soupape 5. Cette dernière est pressée sur son siège par le ressort de compression 6, dont la charge peut être réglée par vissage plus ou moins profond du bouchon fileté 30.
Le fonctionnement est le suivant. Lorsque le niveau monte dans la chaudière en même temps que dans le vase 1, le flotteur 2, suit le niveau et soulève la soupape 5 par l'entremise des leviers 16 et 17 et des leviers coudés 26 et 27. Il s'établit ainsi dans la chambre du ressort ± une pression de vapeur qui s'ajoute à l'action de celui-ci et freine ainsi partiellement la levée ultérieure du flotteur. La vapeur contenue dans la chambre du ressort 6 s'écoule d'une part par la tuyère calibrée 7 vers le cylindre de commande 8 de la vanne alimentaire 9, provoquant ainsi l'étranglement de cette dernière. Une autre partie de la vapeur contenue dans la chambre du ressort 6 s'écoule par une seconde tuyère calibrée 10 vers l'atmosphère, constituant ainsi une fuite permanente de vapeur vers l'extérieur.
Il faut noter ici qu'à la mise en marche la vapeur se condense dans le cylindre 8; ce dernier se remplit d'eau conden- sée, ce qui ne change rien au fonctionnement de l'appareil.
Si par contre le niveau d'eau tombe dans la chaudière, le flotteur 2 descend et fait descendre également la tige 4.
La soupape 5 étrangle progressivement le passage de vapeur.
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-Comme la fuite à l'air libre par la tuyère 10 reste inchangée, la pression diminue dans la chambre entourant le ressort 6. et par suite dans le cylindre 8 de commande de la vanne alimentaire; le ressort de rappel de cette dernière ouvre par conséquent celle-ci de plus en plus.
Il a été constaté que moyennant un réglage adéquat de la pression du ressort 6 et un choix judicieux du diamètre res- pectif des tuyères 7 et 10, on peut établir un régime, pour lequel la soupape à siège unique 5 ne se referme pratiquement jamais complètement, sauf le cas de manque d'eau nettement caractérisé. Dans ces conditions l'appareil fonctionne en per- manence dans des limites de niveau bien déterminées, qui dépen- dent directement de ce réglage préalable de la pression du res- sort 6 et des tuyères calibrées; l'ouverture de la vanne régu- latrice se stabilise suivant le débit de la chaudière.
Il a été constaté au surplus que le régulateur décrit fonctionne également sans altération notable pour d'autres ré- gimes de pression, même sensiblement différents de celui pour lequel il a été réglé.
Ainsi un appareil mis au point pour un régime de pression de l'ordre de 55 kg, fonctionne encore parfaitement si le régime tombe à une pression de l'ordre de 30 kg, la seule altération subie pour cette dernière pression étant que le niveau de réglage se stabilise à quelque 5 à 6 mm. à peine au dessus du niveau normal correspondant au régime de 55 kg. Avec le régula- teur tel que décrit, l'alimentation de la chaudière est donc continue sans saccade aucune, ce que permet de constater le dia- gramme de niveau de l'eau, ainsi qu'une aiguille indicatrice 31 adaptée sur le cylindre de commande de la vanne alimentaire et qui reste pratiquement immobile pendant le fonctionnement, indi- quant ainsi que l'ouverture de la vanne reste sensiblement la même pour chaque débit déterminé de la chaudière.
Ainsi l'emploi du régulateur suivant l'invention se traduit par un fonctionnement beaucoup plus régulier de l'alimen- @
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tation que par tous les autres systèmes connus et entraine de la sorte une économie non négligeable de combustible.
La perte continue de vapeur consentie par la tuyère calibrée 10, débouchant à l'air libre, s'est révélée insigni- fiante ; dans certains cas particuliers, la vapeur qui s'échappe de la sorte peut, avant son échappement à l'air libre, être envoyé au travers d'un serpentin de chauffage, disposé autour de la conduite alimentée par la tuyère 7, permettant ainsi de maintenir dans cette dernière conduite, une pression résiduaire de vapeur dans le but d'empêcher l'ouverture brutale de la vanne alimentaire 9, au commencement d'une pointe de charge de la chaudière.
Bien entendu l'invention ne se limite pas aux seules formes de réalisation décrites au dessin, mais englobe également toutes exécutions équivalentes basées sur le même principe de la combinaison d'une soupape à siège unique avec les deux tuyères d'écoulement de la vapeur, ainsi que revendiqué ci-dessous.
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Improvement in automatic feeding devices for steam boilers.
The object of the present invention is an improvement in the devices for automatically feeding steam boilers and more particularly in the automatic control of the feed valve.
According to the invention, the float housed in a vessel communicating with the boiler, acts permanently by means of an articulated system and against a load spring, of adjustable pressure, on the control rod. lifting of a single-seat valve, so as to open it more or less according to the level of the liquid and thus allow the passage of a corresponding determined quantity of vapor, part of which acts, through a calibrated nozzle, on the control cylinder of the food valve, while the surplus escapes to the atmosphere through a second calibrated nozzle,
the adjustment of the valve load spring and the choice of the diameter
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being of each of the said calibrated nozzles being such that the slightest fluctuation in the level of the water in the boiler immediately brings about a corresponding modification in the degree of opening of the feed valve.
It has been observed that the device according to the invention makes it possible to ensure, by means of a prior adjustment appropriate to the operating characteristics of the boiler, an almost permanent and continuous supply to the boiler, in which the level remains practically constant, despite changes in vaporization rate, the food valve being more or less permanently open. This result is obtained by judicious determination of the relative diameter of the calibrated nozzles and by the corresponding adjustment of the load spring of the single-seat valve cooperating with the float.
In order to better highlight the particular features, we will describe below, with reference to the appended drawing, a preferred embodiment of the automatic control according to the present invention.
In this drawing, the automatic feed device has been shown schematically, showing more particularly in a sectional view, the arrangement of the main members according to the present invention. The apparatus consists essentially of a vessel 1, communicating with the boiler (by its upper part with the steam chamber and by its lower part with the water chamber), the water level of the boiler being thus between the two communication conduits.
In the vessel 1 moves the float 2, connected by a fork 3, with an articulated system which acts on a rod 4; this, against the pressure of an adjustable pressure load spring 6, lifts the single-seat valve 5 (also shown separately on a larger scale), allowing steam to escape from it. one part via a calibrated nozzle 7 to the cylinder 8 for controlling the food valve and
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on the other hand by a calibrated nozzle 10 towards the atmosphere.
The articulated system consists of links 11 and 12 articulated at their common point 13, as well as at their ends 14 and 15 respectively with the diagonals 16 and 17, the diagonal 16 being provided with a guide buttonhole 18 (such as re - shown in a separate detail view), in which the diagonal 17 slides freely. The diagonals pivot at their upper part around two pivots 19 and 20 and are articulated at 21 and 22 respectively with two links 23 and? 4, which by an articulation 25, act on the bent levers 26 and 27 movable around the pivots 28 and 29 to finally actuate the lifting rod 4 of the valve 5. The latter is pressed on its seat by the compression spring 6, whose load can be adjusted by screwing the threaded plug 30 to a greater or lesser depth.
The operation is as follows. When the level rises in the boiler at the same time as in the vessel 1, the float 2 follows the level and lifts the valve 5 by means of the levers 16 and 17 and the angled levers 26 and 27. It is thus established. in the spring chamber ± a vapor pressure which is added to the action of the latter and thus partially slows down the subsequent lifting of the float. The steam contained in the chamber of the spring 6 flows on the one hand through the calibrated nozzle 7 to the control cylinder 8 of the food valve 9, thus causing the latter to be constricted. Another part of the steam contained in the chamber of the spring 6 flows through a second calibrated nozzle 10 to the atmosphere, thus constituting a permanent leak of steam to the outside.
It should be noted here that when starting the steam condenses in cylinder 8; the latter fills with condensed water, which does not change the operation of the device.
If, on the other hand, the water level falls in the boiler, float 2 goes down and also lowers rod 4.
The valve 5 gradually throttles the passage of steam.
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-As the leakage into the open air through the nozzle 10 remains unchanged, the pressure decreases in the chamber surrounding the spring 6. and consequently in the cylinder 8 for controlling the food valve; the return spring of the latter consequently opens the latter more and more.
It has been found that with an adequate adjustment of the pressure of the spring 6 and a judicious choice of the respective diameter of the nozzles 7 and 10, a speed can be established, at which the single-seat valve 5 hardly ever closes completely. , except in the case of clearly characterized lack of water. Under these conditions, the apparatus operates permanently within well-defined level limits, which depend directly on this prior adjustment of the pressure of the spring 6 and of the calibrated nozzles; the opening of the regulating valve stabilizes according to the flow rate of the boiler.
It has further been found that the regulator described also operates without appreciable alteration for other pressure regimes, even appreciably different from that for which it has been adjusted.
Thus an apparatus developed for a pressure regime of the order of 55 kg, still works perfectly if the regime drops to a pressure of the order of 30 kg, the only alteration undergone for this last pressure being that the level of setting stabilizes at around 5 to 6 mm. barely above the normal level corresponding to the 55 kg diet. With the regulator as described, the supply to the boiler is therefore continuous without any jerking, which can be seen from the water level diagram, as well as an indicator needle 31 adapted on the cylinder. control of the food valve and which remains practically stationary during operation, thus indicating that the opening of the valve remains approximately the same for each determined flow rate of the boiler.
Thus, the use of the regulator according to the invention results in a much more regular operation of the power supply.
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tation than by all other known systems and thus leads to a significant saving in fuel.
The continuous loss of steam allowed by the calibrated nozzle 10, opening into the open air, has proved to be insignificant; in certain particular cases, the vapor which escapes in this way can, before its exhaust into the open air, be sent through a heating coil, arranged around the pipe supplied by the nozzle 7, thus making it possible to maintain in the latter pipe, a residual steam pressure in order to prevent the sudden opening of the food valve 9, at the beginning of a peak load of the boiler.
Of course, the invention is not limited to the only embodiments described in the drawing, but also encompasses all equivalent executions based on the same principle of the combination of a single-seat valve with the two steam flow nozzles, as claimed below.
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