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SOUPAPE DE PURGE POUR CHAUDIERE.
La présente invention a trait à une soupape de purge automatique plus spécialement destiné à l'évacuation des boueso
Lorsque l'eau d'alimentation d'une chaudière de locomotive, par exemple,, renferme une proportion appréciable de précipités boueux, soit du fait de son état naturel., soit en raison du traitement d9épuration dont elle a été l'objet, cette boue se dépose en quantités croissantes dans la chau- dière au cours de la marche de celle-ci;
elle se dépose ainsi sur le haut du foyer, dans les tubes,, dans les espaces étroits entourant le foyer et, si.on lui permet de trop s'accumuler, elle peut devenir plus ou moins solide, cuire et provoquer des surchauffes du métal en occasionnant éventuellement des dé- formations de la plaque et des fuites des tubeso Simultanément la teneur en matières solides dissoutes s'élève également, en particulier avec certains pro- cédés de traitement de l'eau, et si l'on n'y remédie pas,, il peut y avoir for- mation de écume et entraînement d'eau par la vapeur (primage).
Dans l'un et l'autre cas ci-dessus il est nécessaire soit de vi- danger la chaudière pour nettoyer les boues, soit de réduire la concentration des solides dissous.
La vidange de la chaudière pour les raisons sus-exposées a pour conséquence que celle-ci est hors de service pendant le temps de l'opération; lorsqu'on a à faire à une eau de nature à donner lieu à une formation rapide de boue et à une élévation rapide de la teneur en solides dissous, ces vidan- ges deviennent fréquentes et elles réduisent l'utilisation possible de la 1o- comotive
La méthode consistant à purger les chaudières en vue de prolonger les périodes de services entre les vidanges n'a pas été jugée avec faveur.'. parce que c'est là une opération manuelle comportant le risque que le robinet se coince à la position ouverte, ou bien qu'on l'oublie à cette position.
La présente invention a pour objet la réalisation d'une soupape de purge commandée automatiquement pendant la marche de la machine utilisant la vapeur de la chaudière considérée, de telle sorte que l'accumulation des boues et/ou celle des matières solides dissoutes reste limitée.
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Suivant l'invention on prévoit des moyens grâce auxquels lorsqu'on actionne le dispositif de commande de la vapeur, par exemple le régulateur d'une locomotive ou la vanne de vapeur d'une chaudière d'un autre genre, la soupape de purge est actionnée par la pression de vapeur de la chaudière con- sidérée, de telle sorte que lorsque la machine fonctionne, cette soupape est ouverte et il y a purge d'eau chargée de boues et/ou d'eau renfermant- des solides dissous fortement concentrés, tandis que lorsque la machine n'est pas en service, la soupape est fermée et toute purge cesse..
De préférence l'orifice de la soupape de purge est interchangeable, de telle manière qu'on puisse réaliser un écoulement d'eau plus ou moins impor- tant;
Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des moyens pour débarrasser à chaque fermeture l'orifice de la soupape de la boue qui a pu s'y accumuler.
Le dessin annexé, donné â titre d'exemple, permettra de mieux com- prendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer.
La soupape montrée en coupe longitudinale est destinée à assurer la purge d'une chaudière de locomotive. Elle comporte un corps l, perforé lon- gitudinalement-.et pourvu d'une arrivée de boue 2, à laquelle on peut adapter un raccord approprié 3 quelconque pour la relier au point de purge choisi sur la chaudière (non représentée), soit par l'intermédiaire d'un collecteur cor- respondant à plusieurs tuyaux intérieurs, soit de toute autre manière appro- priée. Cette arrivée de boue 2 est disposée à angle aigu par rapport au corps de soupape 1, de manière à offrir la moindre résistance possible à l'entrée - de la boue dans la chambre de la soupape.
L'alésage intérieur du corps de soupape 1 reçoit un manchon 4 de métal Monel ou autre matière appropriée en vue d'assurer un ajustage précis, ce manchon étant coaxial au corps 1 et étant perforé latéralement pour assurer la jonction entre l'arrivée de boue 2 et l'alésage 4a dudit manchon. A l'ex- trémité inférieure du manchon 4 est disposée une pastille d'étranglement 5, également faite en métal Monel ou analogue et pourvue d'un orifice 5a en forme d'entonnoir dont -la section est calibrée en fonction de l'écoulement désiré.
Cette pastille d'étranglement 5 est amovible, de telle manière qu'on puisse aisément lui en substituer une autre d'orifice plus grand ou plus petit pour réaliser un écoulement d'eau plus ou moins fort. A une certaine hauteur au - dessus de la pastille 5 le manchon 4 comporte un siège 4b
Une tige de soupape 6, faite en métal Monel, est passée à travers un presse-étoupe classique 7 monté sur le corps 1. Cette tige possède une tête 6a et une aiguille 6b à son extrémité inférieure; la tête 6a est destinée à reposer sur le siège 4b, tandis que l'aiguille 6b dépasse à travers l'orifi- ce 5a quand la soupape 6a est à sa position abaissée, de telle manière que chaque fois que cette soupape se ferme, ladite aiguille 6b débarrasse l'ori- fice 5a de la boue ou du tartre qui ont pu s'y loger.
A l'extrémité supérieure de la tige 6 est fixé un piston lisse 8 qui coulisse dans un cylindre à vapeur 9 assemblé de façon rigide avec le corps de soupape 1. Un tuyau de liaison 10 va de l'espace de vapeur 9a si- tué sous le piston à la-boite à vapeur des cylindres de la locomotive, de tel- le manière que lorsque la pression s'élève dans cette boite,.elle se trans- mette à la face inférieure du piston 8 qu'elle tend à soulever en ouvrant ainsi la soupape.
La soupape 6a est normalement maintenue à la position fermée par un ressort 11¯logé dans la chambre supérieure du cylindre 9 et exerçant une force dirigée de haut en bas sur la face supérieure du piston 8, ledit res- sort prenant appui par son extrémité supérieure contre la face intérieure d'un disque ou fond 12 en forme de bride fixé au haut du cylindre 9. La force de ce ressort est déterminée de-manière à assurer l'effort de fermeture nécessai- re en fonction des conditions particulières : pression de la chaudière, etc....
Par conséquent, quand la vapeur est admise à l'espace inférieur 9a, le piston 8 est déplacé vers le haut à l'encontre du ressort 11 et ce dernier referme
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immédiatement la soupape 6a dès que la pression de la vapeur est supprimée.,
Pour éviter la formation d'un matelas d'air à la partie supé- rieure du cylindre à vapeur 9 il est prévu dans le fond 12 un reniflard 13 Ge reniflard communique avec un alésage 12a pratiqué dans un bossage cen- tral 12b qui fait saillie vers le bas et dont l'extrémité inférieure compor- te un siège 12c Le haut de la tige 6-dépasse légèrement au dessus du pis- ton 8 et est conformé à la façon d'un pointeau 6c qui, lorsque le piston 8 est au haut de sa course, s'engage sur le siège 12c du bossage 12b, fermant ainsi le reniflard.
Si la pression s'élève au dessus du piston 8 en raison de fuites le long des segments ou autre garniture d'étanchéité de celui-ci, le poin- teau 6c se soulève de son siège 12c juste ce qu'il faut pour décompresser l'espace sous pression, et un équilibre s'établit entre la pression de va- peur agissant de bas en haut, et d'autre part le ressort 11 et la contre-pres- sion due aux fuites qui agissent vers le bas.
Le fonctionnement est le suivant :
Si l'on suppose la locomotive à l'arrêt sous pression de vapeur avant de commencer un trajet, le régulateur est fermé et par conséquent la vapeur n'est pas admise à la boite à vapeur des cylindres. La vapeur ne peut donc pénétrer dans l'espace de vapeur 9a qui est relié à cette boîte et la soupape 6a est ainsi fermée et retenue à cette position par l'action du ressort 11
Quand le mécanicien ouvre le régulateur en admettant la vapeur à la boite, la pression:agissant sur la face inférieure du piston 8 déplace celui-ci vers le haut à l'encontre de l'action du ressort 11, soulevant ainsi la soupape 6a de son siège 4b l'air enfermé dans le haut du cylindre 9 étant chassé par le reniflard 13.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la course de la soupape 6a est d'environ 32 millimètres, mais la distance entre le siè- . ge 4b et le point le plus bas de l'orifice 4a d'entrée de la boue dans la garniture 4 est d'environ 19 millimètres, de telle sorte que la boue ne peut pas commencer à s'écouler avant que la soupape n'ait dépassé ce pointo Cela a pour conséquence que la soupape est très éloignée de son siège quand la boue commence à couler, de telle sorte que tout effet de laminage sur le siè- ge est éliminée
Quand la vapeur est fermée sur la locomotive, la soupape 6a est refermée par l'action du ressort 11 avec une force très élevée,
et l'aiguille de nettoyage 6b est passée à travers l'orifice de sortie 5a
Avec la soupape de purge suivant l'invention on obtient la maî- trise complète de la teneur en boues et en solides dissous, même avec des particules boueuses de dimensions relativement fortes. De plus, la soupape se nettoye d'elle-même et ne peut se boucher.
En outre, l'effort nécessaire pour actionner la soupape est four- ni par la pression de la vapeur dans la boite à vapeur de la locomotive; il suffit qu'elle soit suffisante pour vaincre la force verticale du ressort 11 augmentée de la force de frottement créée par la poussée latérale de la pres- sion de purge sur la tige. La pression de la vapeur dans la chaudière n'exer- ce directement aucune force de fermetureo Enfin l'ouverture et la fermeture intermittentes de la soupape occasionnées par l'actionnement du régulateur de la locomotive déterminent une turbulence suffisante dans l'eau de la chaudiè- re au voisinage de l'entrée 2 de la soupape 4b, pour maintenir la boue en agi- tation et empêcher ainsi son entassement dans les espaces étroits.
Moyennant une adaptation convenable, l'invention peut être appli- quée aux chaudières fixes comme aux chaudières de locomotives.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution dé- crits par tous autres équivalents.
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BOILER PURGE VALVE.
The present invention relates to an automatic purge valve more especially intended for the evacuation of sludge.
When the feedwater of a locomotive boiler, for example, contains an appreciable proportion of muddy precipitates, either because of its natural state or because of the purification treatment to which it has been subjected, this sludge is deposited in increasing quantities in the boiler during operation of the latter;
it is thus deposited on the top of the hearth, in the tubes, in the narrow spaces surrounding the hearth and, if it is allowed to accumulate too much, it can become more or less solid, cook and cause the metal to overheat with possible deformation of the plate and leakage of the tubes At the same time the dissolved solids content also rises, in particular with certain water treatment processes, and if this is not remedied pas ,, there may be formation of foam and entrainment of water by steam (priming).
In either case above it is necessary either to empty the boiler to clean up the sludge or to reduce the concentration of dissolved solids.
Draining the boiler for the above-mentioned reasons means that it is out of service during the operation; when dealing with water of such a nature as to give rise to a rapid formation of sludge and a rapid rise in the content of dissolved solids, these emptying become frequent and they reduce the possible use of the motor.
The method of purging the boilers in order to extend the service periods between oil changes has not been viewed with favor. because this is a manual operation involving the risk that the valve will get stuck in the open position, or else that it will be forgotten in this position.
The object of the present invention is to provide a purge valve controlled automatically during operation of the machine using the steam from the boiler in question, so that the accumulation of sludge and / or that of dissolved solids remains limited.
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According to the invention, means are provided by which when the steam control device is actuated, for example the regulator of a locomotive or the steam valve of a boiler of another type, the purge valve is actuated by the steam pressure of the boiler in question, so that when the machine is running, this valve is opened and there is purge of water loaded with sludge and / or water containing highly concentrated dissolved solids , while when the machine is not in use, the valve is closed and all bleeding ceases.
Preferably, the orifice of the purge valve is interchangeable, so that a more or less significant water flow can be achieved;
According to another characteristic of the invention, means are provided for ridding the orifice of the valve on each closing of the mud which may have accumulated therein.
The appended drawing, given by way of example, will make it possible to better understand the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
The valve shown in longitudinal section is intended for purging a locomotive boiler. It comprises a body l, perforated longitudinally and provided with a sludge inlet 2, to which any suitable connection 3 can be fitted to connect it to the bleed point chosen on the boiler (not shown), either by via a manifold corresponding to several internal pipes, or in any other suitable manner. This sludge inlet 2 is arranged at an acute angle to the valve body 1, so as to offer the least possible resistance to the entry of sludge into the valve chamber.
The internal bore of the valve body 1 receives a sleeve 4 of Monel metal or other suitable material in order to ensure a precise fit, this sleeve being coaxial with the body 1 and being perforated laterally to ensure the junction between the slurry inlet. 2 and the bore 4a of said sleeve. At the lower end of the sleeve 4 is disposed a throttle disc 5, also made of Monel metal or the like and provided with a funnel-shaped orifice 5a, the section of which is calibrated according to the flow. longed for.
This throttle pellet 5 is removable, so that it is easily possible to replace it with another with a larger or smaller orifice in order to achieve a more or less strong flow of water. At a certain height above the pellet 5, the sleeve 4 has a seat 4b
A valve stem 6, made of Monel metal, is passed through a conventional gland 7 mounted on the body 1. This stem has a head 6a and a needle 6b at its lower end; the head 6a is intended to rest on the seat 4b, while the needle 6b projects through the port 5a when the valve 6a is in its lowered position, so that each time this valve closes, said needle 6b clears the hole 5a of any mud or scale which may have lodged there.
At the upper end of the rod 6 is fixed a smooth piston 8 which slides in a steam cylinder 9 rigidly assembled with the valve body 1. A connecting pipe 10 runs from the steam space 9a located. under the piston to the steam-box of the locomotive cylinders, in such a way that when the pressure rises in this box, it is transmitted to the underside of the piston 8 which it tends to raise thus opening the valve.
The valve 6a is normally maintained in the closed position by a spring 11 ¯ housed in the upper chamber of the cylinder 9 and exerting a force directed from top to bottom on the upper face of the piston 8, said spring being supported by its upper end. against the inner face of a disk or bottom 12 in the form of a flange fixed to the top of the cylinder 9. The force of this spring is determined so as to ensure the necessary closing force according to the particular conditions: pressure of the boiler, etc ....
Therefore, when steam is admitted to the lower space 9a, the piston 8 is moved upwards against the spring 11 and the latter closes
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immediately the valve 6a as soon as the steam pressure is released.,
To prevent the formation of an air mattress in the upper part of the steam cylinder 9, a breather 13 Ge breather is provided in the bottom 12, communicating with a bore 12a made in a central boss 12b which protrudes. downwards and the lower end of which has a seat 12c The top of the rod 6 protrudes slightly above the piston 8 and is shaped like a needle 6c which, when the piston 8 is at the top of its travel, engages on the seat 12c of the boss 12b, thus closing the breather.
If the pressure rises above the piston 8 due to leaks along the piston rings or other packing thereof, the pin 6c lifts from its seat 12c just enough to relieve pressure. space under pressure, and a balance is established between the vapor pressure acting from the bottom up, and on the other hand the spring 11 and the back pressure due to the leaks acting downwards.
The operation is as follows:
Assuming the locomotive is stationary under steam pressure before starting a journey, the governor is closed and therefore steam is not admitted to the cylinder steam box. The steam cannot therefore enter the steam space 9a which is connected to this box and the valve 6a is thus closed and retained in this position by the action of the spring 11
When the mechanic opens the regulator admitting steam to the box, the pressure: acting on the underside of the piston 8 moves the latter upwards against the action of the spring 11, thus lifting the valve 6a from its seat 4b the air trapped in the top of the cylinder 9 being expelled by the breather 13.
In a preferred embodiment of the invention, the stroke of the valve 6a is about 32 millimeters, but the distance between the seat. ge 4b and the lowest point of the sludge inlet 4a into the packing 4 is about 19 millimeters, so that the sludge cannot start to flow before the valve does has exceeded this point This results in the valve being very far from its seat when the sludge begins to flow, so that any rolling effect on the seat is eliminated.
When the steam is closed on the locomotive, the valve 6a is closed again by the action of the spring 11 with a very high force,
and the cleaning needle 6b is passed through the exit port 5a
With the purge valve according to the invention complete control of the sludge and dissolved solids content is achieved, even with relatively large sludge particles. In addition, the valve cleans itself and cannot get clogged.
In addition, the force required to actuate the valve is provided by the pressure of the steam in the steam box of the locomotive; it suffices that it be sufficient to overcome the vertical force of the spring 11 increased by the frictional force created by the lateral thrust of the bleed pressure on the rod. The steam pressure in the boiler does not directly exert any closing force o Finally, the intermittent opening and closing of the valve caused by the actuation of the locomotive regulator determines sufficient turbulence in the water in the boiler. - re in the vicinity of the inlet 2 of the valve 4b, to keep the sludge in agitation and thus prevent its accumulation in narrow spaces.
With suitable adaptation, the invention can be applied to stationary boilers as well as to locomotive boilers.
It must also be understood that the above description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention, which would not be departed from by replacing the details of execution of - written by all other equivalents.