<Desc/Clms Page number 1>
Il existe déjà des régulateurs d'eau d'alimentation pour chaudières à vapeur, commandés non seulement en raison du niveau, de l'eau dans la chaudière, triais aussi directement en raison de la charge de la chaudière dont la mesure est constituée par la quantité de vapeur, prise à la chaudière par unité de temps. Alors Que, l'intensité des signaux. provenant du niveau de l'eau change en relation linéaire par rapport au niveau de l'eau, l'intensité des signaux dérivant de la charge ou de l'écoulement est proportionnelle au carné de la vitesse d'écoulement.
Le caractère divers de ces signaux commandant conjointement le regulateur aboutit au résultat indésirable que leur efficacité relative depend
<Desc/Clms Page number 2>
dans une large mesure de la région de charge, dans laquelle le procédé de réglage se passe à un moment détermine. Si l'efficacité des deux genres de signaux se synchronise par un ajustage convenable du régulateur par exemple de telle façon qu'elle correspond aux conditions du régime dans la région des charges moins importantes de la chaudière le ré- gime dans la région des charges plus importantes de la chau- dière engendre une.
prépondérence indésirable de l'effet des signaux d'écoulement sur l'effet des signaux dérivant du niveau d'eau. Cela se manifeste aux fluctuations de charges en l'occurence des différencies de niveau d'eau plus impor- tantes. Par contre, si le régulateur fonctionne de 'manière satisfaisante aux charges plus importantes de la. chaudière, les effets des signaux provenant du niveau d'eau présentent aux charges moins importantes de la chaudière une prépondérence excessive par rapport aux signaux provenant de l'écoulement, ce qui, pourrait provoquer l'instabilité du réglage.
Un autre inconvénient des régulateurs de l'eau d'alimentation des systèmes connus jusqu'ici consiste dans le fait que leur fonctionnement optimum exige une soupape d'alimentation d'une caractéristique bien déterminée, obligatoirement linéaire..
A défaut de satisfaire à cette condition, des mouvements de même importance du moteur d'ajustage provoquent des change- ments d'importance inégale de l'écoulement de l'eau d'alimen- tation. Le régulateur réagit alors dans certaines régions de charge de manière très sensible aux signaux commandant le régulateur et dans d'autres régions de charge d'une manière' trop faible, ce qui pourrais avoir pour conséquence ¯un réglage manquant de précision.
Les changements de surpression de l'eau d'alimentation à la soupape d'alimentation détériorent dans ces cas les régulateurs d'eau d'alimentation des systèmes connus à deux composantes et, exigent souvenu, la disposition d'un organe particulier maintenant cette surpression à une
<Desc/Clms Page number 3>
certaine valeur constante,afin d'exclure les influencée perturbatrices 'de la fluctuation. Pour la raison, de régulateurs à trois composantes sont frequemment employés.
Cependant, dans l'un comme dans l'autre cas, il y a des c om- plications de construction; le nombre des sources de trouble augmente et la. sécurité de service, qui est d'une importance toute particulière dans le casdes régulateurs de l'eau d'alimentation, s'en trouve diminuée. C'est un. fait bien connu, qu'en pratique on renc.ontre des soupapes d'alimentation de caractéristique très différente. L'adaptation des régula- teurs de l'eau d'alimentation, d'une conception uniforme, ces diverses -soupapes d'alimentation, est dans la pratique ' impossible, soulevant de très grandes difficultés.
C'est pour cette raison, qu'il y a lieu de considérer que le fonc- tionnement du. régulateur d'eau d'alimentation est défectueux.
La présente invention.a pour objet d'obvier aux incon- venients précités. L'invention consiste essentiellement en ce que, dans le régulateur d'eau d'alimentation, commandé par l'effet conjoint des signaux dérivant du niveau de l'eau, de 1' écoulement et d'un élément de pesage, cet élément étant accouplé au membre d'ajustage du moteur commandant la position de la soupepe d'alimentation) ledit élément de pesage étant chargé, d'une part, par une force provoquée par le dispositif de mesurage du niveau de l'eau et, d'autre part,par' une contreforce balançant ladite force au repos du régulateur, ladite contreforce étant provoquée par le dispositif de me- surage de l'écoulement et transmise à l'élément de pesage,' au moyen d'un dispositif de transmission,
dent le rapport de transmission présente une telle dépendance en interdépen- dence forcée avec les positions du moteur d'ajustage de la soupape d'alimentation, qu'à l'équilibre de l'élément de pesa- ge chaque quantité de vapeur s'échappant et mesurée par le dispositif de mesurage d'écoulement, est compensée par une
<Desc/Clms Page number 4>
quantité égale d'eau d'alimentation, entrant dans la chau- dière par la soupape d'alimentation. De plus, la présente invention se réfère aux détails particulièrement avantageux. pour 1*' effet envisagé.
Le dessin annexé illustre, de manière schématique, un exemple de réalisation de la présente invention appliquée à un régulateur -à pression d'huile.
1 indique le corps supérieur de la chaudière à vapeur, dont les espaces réservés à la vapeur et l'eau se trouvent reliés, par l'intermédiaire des tubes élastiques 2, 3, au récipient cylindrique 5 servant de dispositif de mesurage du niveau de l'eau. Ledit récipient est suspendu au moyen d'une tringle 7 à l'extrémité droite d'un fléau de balance 8 soutenu en 9.; un contrepoids 10 sert au contre-balancement partiel. Des butées 6 sont prévues pour permettre des oscil- lations verticales de petite envergure du récipient 5 à la suite de variation de son contenu, d'eau et donc. aussi de son poids. Au. bras gauche du fléau 8 est relié le tiroir de commande d'un régulateur à pression d'huile 11, auquel 1' huile, sous pression, est amenée en 12.
Ledit tiroir sert à l'actionnement du moteur régleur 13, 14, d'où un bowden 15 mène au levier 16 de la soupape d'alimentation 17, réglant l'amenée de l'eau d'alimentation par la conduite d'alimen- tation 18 au corps de chaudière 1.
Du bras gauche du fléau 8, une tige-poussoir 19 mène à l'extrémité gauche d'un autre fléau 20 dont l'extré- mité droite est articulée, par l'intermédiaire d'une tringle 21, au levier 22. Sur l'extrémité gauche de ce levier agit la queue 23 d'une membrane différentielle 24 reliée par l'in- termédiaire des conduites 25, 26 à une. résistance d'écoule- ment non représentée au dessin.
La chute de pression dans l'écoulement de la vapeur de la chaudière,ou d'un autre milieu dont la vitesse d'écoulement change avec la charge de
<Desc/Clms Page number 5>
la chaudière (air de combustion, gaz de fumée), provoquée par ladite résistance, sert de mesure de la vitesse d'écoulement Ledit levier 22 prend appui sur le galet 29 disposé au milieu d'un groupe de trois galets, disposés co-axialement (au dessin est visible seulement un de ces galets, les autres coïncident avec-ce galet); le galet 29 peut être déplacé à volonté à l'aide d'une poignée 30 le long d'un rail fixe 28 sur lequel roulent les deux galets latéraux. Par cet ajus- tage il est passible de donner au rapport des bras de levier c, d, la valeur requise.
Le fléau 20 est maintenu à l'aide d'un dispositif dé guidage, non représenté, d'une manière fixe dans une direction longitudinale et prend appui d'une façon inclinable sur un groupe de galets 27 qui se déplacent le long d'un rail fixe 28 d'une construction semblable à celle du groupe des galets 29. Les galets 27 sont reliés par l'in- termédiaire d'un levier 31 à l'extrémité d'un bras 32, sup- porté en 33 et qui porte un dispositif de guidage curviligne 34 qui peut être remplacé;ledit bras tend à osciller, dans le sens des aiguilles d'une contre, sous l'action d' un res- sort 36. Le dispositif de guidage curviligne 34 est constam- ment en prise avec un galet 35, porté par la tige de piston 1= du moteur d'ajustage 13.
Le régleur qui vient d'être décrit fonctionne comme suit
Le niveau d'eau dans le corps 1 de la chaudière est le même que celui dans le récipient 5. Au moment, où le niveau d'eau atteint la hauteur déterminée, et qui doit être automatiquement ..-aintenue par le régleur, le récipient 5 doit flotter librement entre les butées 6; le fléau 8' occupe alors une position horizontale, c'est-à-dire que le membre ajusteur 11 est dans une position neutre et conséquemment le moteur d'ajustage 13, 14 au repos.
Du fait, que dans cette position le poids du récipient 5 avec son contenu d'eau est contre-
<Desc/Clms Page number 6>
balancé seulement en partie par le contrepoids 10, il faut en vue d'un c ontrebalancement parfait (condition indispensa- ble pour l'état de repos du régulateur) assurer dans la tige-poussoir 19 une contreforce Pl dirigée vers le bas et dont la grandeur change seulement en raison du niveau de l' ea dans la chaudière, et non en raison de la charge de la chau- dière. Au niveau.normal' d'eau dans la chaudière, la contre- force à appliquer a donc également une valeur normale cons- tante indépendamment de la charge momentanée.-
Une prise déterminée de vapeur de la chaudière provoque une certaine-force' Pm à la membrane 24,
cette force change en raison du carré du prélèvement de vapeur et fournit, en combinaison avec le poids propre des parties de la membrane et des tringles, une force résultante P2 dans la-queue 23. De cette force P2 se transmet activement à l'extrémité droite du fléau 20une partie dont la grandeur dépend de la position du groupe de galets 2@:.'Si cette force est à opposer, à la contreforce P1, présumée dans la tige-poussoir 19, cela exige évidemment une position prédéterminée du groupe de galets 27 sur le rail 28, c'est-à-dire, un rapport prédéterminé des deux bras de levier a, b. A ce rapport correspond également une posi- tion parfaitement définie du bras 32 portant le dispositif curviligne de guidage 34.
Etant exigé que, dans un état d'iner.. tie du. régime de la chaudière, la quantité d'eau sortant de la chaudière sous forme de vapeur plus les pertes d'eau éventuelles doit être conforme à la quantité d'eau d'alimen- tation admise dans la chaudière, il's'ensuit qu'à toute charge de la chaudière, exprimée par la force P2'correspond une position bien définie du levier de la soupape d'alimenta- tion 16 et, en conséquence aussi, du galet 35. De cette inter- dépendence, ainsi que de la position bien définie du bras 32, il ressort, d'une manière bien définie, la hauteur h requise du dispositif de guidage curviligne 34 au point de contact
<Desc/Clms Page number 7>
avec le galet 35.
En effectuant la détermination sus-indiquée pour une série de charges, à partir de la charge minimum, jusqu'à la charge maximum, on obtient le parcours complet du guidage curviligne 34, assurant pour toute l'étendue de la charge de la chaudière, sous condition de son état d'inertie en régime, une égalité de la quantité d'eau consommée avec celle de l'eau d'alimentation admise. 11 a été établi, une caractéristique linéaire de la soupape d'alimentation, qui n'en est cependant pas une condition indispensable;
en effet il est possible de façonner d'une manière correspondante un dispositif de guidage curviligne, qui, réalisé en tôle et facilement interchangeable, permet d'adapter le régulateur de faon simple et parfaite à toutes les caractéristiques données de la soupape d'alimentation, sans avoir à procéder pour cela à des changements dans sa construction.
Lorsqu'un changement de charge se présente à la chau- dière, il provoque une altération de la force P2' ce qui a pour conséquence de troubler l'équilibre qui existait jusqu' alors au fléau 20 en déplaçant celui-ci de sa position hori- zontale en une position inclinée. Par conséquent, le tiroir de l'élément d'ajustage 11 est déplacé de sa position neutre et la tige de piston 14 du moteur d'ajustage 13, actionnant la soupape d'alimentation 17, est mise en mouvement.
Le galet '35, porté par la tige de piston, provoque du fait de son engagement avec: le dispositif curviligne de guidage 34 un déplacement du levier 32 et en conséquence un mouvement du groupe de galets 27, accouplé audit levier, et ce jusqu'à ce que .le changement du rapport des bras a, b du levier, causé par ce mouvement, restaure l'équilibre au fléau 8.
A ce moment,, le fléau 8 retourne de sa position inclinée en une position horizontale, tandis que le tiroir de l'élément d'ajustage 11 réoccupe sa position neutre et que le moteur d'ajustage 13, 14 termine son mouvement qui correspond à une
<Desc/Clms Page number 8>
position pour laquelle la soupape d'alimentation 17 fait pas- ser une quantité d'eau d'alimentation correspondante à la charge de la chaudière.
Au lieu de mesurer l'écoulement de vapeur immédiate- ment à la membrane différentielle 24, il est possible d'effec- tuer un mesurage indirect, en mesurant par exemple l'écoule- ment de l'air de combustion, ou des gaz de fumée. Cela présente. l'avantage essentiel que la membrane 24 et ses accessoires peuvent être dimensionnés sur la base de la pression peu éle- vée de ces milieux, alors que, pour le mesurage direct de la vapeur, il'faut tenir compte de la pression bien plus élevée de-la chaudière. Il est donc. préférable de choisir le cas du dispositif de mesurageindirect ; ceci à cause du prix de revient'réduit, du maintien plus facile et du plus haut degré de sécurité en service.
Il est bien connu que pour la production la plus ra- tionnelle du point de vue économique de la quantité de vapeur req@@@se dans une chaudière donnée, une quantité bien définie d'air de combustion est nécessaire, qui est pratiquement indépendante des changements de la puissance calorifique du combustible. Le mesurage de l'air de combustion représente donc, pour autant que le rapport économique le plus favorable entre la vapeur et l'air de combustion est maintenu, un équi- valent -du mesurage de la vapeur.
Il est à noter, qu'en ce cas, il n'est point.nécessaire que le rapport vapeur/air de combus- 'tion ait une valeur constante dans toute l'étendue de la charge de la chaudière.-Ce rapport 'pourrait changer avec la charge, une forme correspondante du dispositif de guidage cur- viligne 34 permettant de tenir compte à cet égard de toutes les caractéristiques d'une chaudière donnée.
Aux cas où le chauffeur ne maintiendrait pas le rapport le plus'favorable au point de vue économique entre la vapeur et l'air de combustion, ce qui est assez fréquent, notamment
<Desc/Clms Page number 9>
lorsqu'il s'agit d'une chaudière commandée à la main, mais travaille avec un excès d'air trop grand ou trop petit,une force P2 en résulte à la membrane 24 feignant-'une quantité de vapeur supérieure ou inférieure à celle réellement débi- @ tée. Un régulateur qui fonctionnerait de la façon décrite ci-dessus amènerait donc une quantité d'eau d'alimentation correspondante à la quantité feinte de vapeur débitée, et qui diffère du débit réel.
A la suite de cette discordance, entre la quantité d'eau consommée et la quantité d'eau ame- née, le niveau de l'eau devrait monter ou baisser, ce qui se ferait sentir aussi dans le récipient 5 et entraînerait une, altération de la contre force P1 qui devrait être appli- quee. Seulement au moment, où la force provoquée à la tige- poussoir 19 par le débit feint de vapeur,, atteindrait la valeur de la contreforce P1 qui doit être appliquée, le régu- lateur serait ramené au repos. Cela signifie, que même dans le cas d'un chauffage incorrect, le régulateur met toujours au point l'amenée de l'eau d'alimentation conformément au débt de vapeur. Cependant, le niveau d'eau maintenu autre- ment à une valeur normale ne reste pas sans changeaient, et se stabilise à une hauteur un peu plus grande ou plus petite.
Ces déplacements du niveau de l'eau, de part et d'autre de sa valeur normale, signalisent au chauffeur un excès d'air non approprié et l'avertissement de la nécessité d'une mise au point.
Par une forme appropriée du dispositif de guidage curvi- .ligne, il est possible d'assurer, en tant que normaux,dif- férents niveaux d'eau pour diverses charges de la chaudière, ce qui est désirable dans certains cas.
Les fluctuations de la surpression de l'eau d'alimen- tation à- la soupape 17, pour autant qu'elles se présentent .régulière dépendante de l'ouverture de la soupape d'alimenta- tion 17, peuvent être entièrement compenséespar une forme
<Desc/Clms Page number 10>
convenable du dispositif de guidage curviligne;ainsi est évité tout dérangement du fonctionnement précis du régula- teur tout en permettant le maintien du niveau de l'eau normal pour chaque charge de la chaudière. Si, cependant, lesdites fluctuations se présentent d'une manière irrégulière, elles ont un effet similaire à celui d'un chauffage impropre, à la base des signaux de charge et dérivant de l'écoulement de l'air de combustion.. La position du galet 35 n'indique pas, en un tel cas, la quantité d'eau réellement amenée.
La discordance entre la consommation et l'amenée de l'eau laisse monter ou baisser le niveau de l'eau et l'équilibre se rétablit entre les deux, à un niveau d'eau quelque peu différent du niveau normal.-
La mise au point du régulateur, selon la présente invention, sous forme de régulateur à pression d'huile, exige dans le but de l'obtention du plus haut degré de sensibili- . té et de sécurité en.service, de superposer, à tous mouve- ments de réglage, de manière bien connue, des oscillations.
d'amplitude faible et de longue durée d'oscillation provoquées par une source d'énergie auxiliaire.'Ces oscillations con- tribuent à l'élimination des conséquences perturbatrices des résistances passives du système régulateur et permettent de réaliser, sans toucher au degré de sensibilité, de réaliser une construction très robuste du régulateur,résistant très bien aux conditions lourdes du régime de la chaudière.
Or, la réalisation de la présente invention n'est aucunement limitée à l'utilisation d'huile sous pression'comme agent de transmission, bien que ce type de régulateurs se, soit révélé être particulièrement adéquat pour une grande sûreté de marche en régime permanent et n'exigeant qu'un entretien minime.
Avec les modifications utiles, et sans sortir du cadre de la présente invention, il serait possible d'appliquer l'invention également à des régulateurs electri-
<Desc/Clms Page number 11>
ques ou pneumatiques ou encore combinés Il est aussi possible d'utiliser à la place d'une membrane différentielle 24, une membrane simple et de la soumettre à la charge de l'air de commande, dont la pression a été mise en dépendence du. carré de la vitesse d'écoulement de la vapeur ou de l'air de'combustion,éventuellement des gaz de fumée. De même il -serait possible de transmettre les signaux du dispositif mesureur du niveau d'eau au fléau 8 à l'aide de l'air de com- mande ou de toute autre manière appropriée en soi connue.
REVENDICATIONS.
EMI11.1
rw-rwe-rwwwras.rww-.w-.--
1.- Régulateur d'eau d'alimentation pour chaudières à vapeur,commandé par l'effet simultané de signaux dérivés du niveau d'eau et de l'écoulement, caractérisé par le fait eu'il comporte un élément de pesage (8) accouplé au membre d'ajustage (11) du moteur (13,14) de réglage de la soupape d'alimentation, ledit élément de pesage étant chargé, d'une part,par la force provoquée par le dispositif de me- surage du niveau d'eau (5) et, d'autre part, par une contre- force équilibrant cette force en état' de repos du régulateur ladite contreforce (P1) étant provoquée par le dispositif de mesurage de l'écoulement (24) et transmise sur l'élément de pesage (8) par l'intermédiaire d'un système de transmission (20, 21, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35,
36) dont le rapport de transmission présente une telle variabilité en dépendance forcée ,des positions du moteur de réglage (13,14) de la soupape d'alimentation, qu'à l'équilibre sur l'élément de' pesage (8), chaque quantité de vapeur débitée, mesurée par le dispositif de mesurage de l'écoulement (24) correspond une quantité égale d'eau d'alimentation amenée dans la chau- dière par la voie de la soupape d'alimentation.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
There are already feedwater regulators for steam boilers, which are controlled not only because of the level, of the water in the boiler, but also directly due to the load of the boiler, the measurement of which is the quantity of steam taken from the boiler per unit of time. Whereas, the intensity of the signals. from the water level changes linearly with respect to the water level, the intensity of the signals deriving from the load or flow is proportional to the flow velocity.
The diverse character of these signals jointly controlling the regulator leads to the undesirable result that their relative effectiveness depends.
<Desc / Clms Page number 2>
to a large extent of the load region, in which the adjustment process takes place at a certain time. If the efficiency of the two kinds of signals is synchronized by a suitable adjustment of the regulator, for example in such a way that it corresponds to the conditions of the regime in the region of lower loads of the boiler the regime in the region of higher loads of the boiler generates a.
undesirable preponderance of the effect of flow signals over the effect of signals deriving from water level. This manifests itself with the load fluctuations in the event of greater water level differentiations. On the other hand, if the regulator operates satisfactorily at the larger loads of the. boiler, the effects of the signals from the water level present at smaller boiler loads an excessive preponderance over the signals from the flow, which could cause regulation instability.
Another drawback of the feed water regulators of the systems known hitherto consists in the fact that their optimum operation requires a feed valve of a well-defined characteristic, necessarily linear.
If this condition is not fulfilled, movements of the same magnitude of the adjustment motor cause unequal changes in the flow of the feed water. The regulator then reacts in some load regions very sensitive to signals controlling the regulator and in other load regions too weakly, which could result in imprecise tuning.
Changes in feedwater overpressure at the feed valve in these cases deteriorate the feedwater regulators of known two-component systems and, remember, the provision of a particular component to maintain this overpressure. to one
<Desc / Clms Page number 3>
certain constant value, in order to exclude the disturbing influences' of the fluctuation. For this reason, three-component regulators are frequently employed.
However, in either case there are construction com plications; the number of sources of trouble increases and the. operational safety, which is of particular importance in the case of feedwater regulators, is reduced. It's a. well known fact, that in practice we meet supply valves of very different characteristics. The adaptation of feed water regulators of uniform design, these various feed valves, is in practice impossible, giving rise to very great difficulties.
It is for this reason that the operation of the. feed water regulator is defective.
The object of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks. The invention essentially consists in that, in the feed water regulator, controlled by the combined effect of the signals deriving from the water level, the flow and a weighing element, this element being coupled to the adjusting member of the motor controlling the position of the supply valve) said weighing element being loaded, on the one hand, by a force caused by the water level measuring device and, on the other on the other hand, by a counterforce balancing said force at rest of the regulator, said counterforce being caused by the flow measuring device and transmitted to the weighing element, by means of a transmission device,
tooth the transmission ratio has such a dependence in forced interdependence on the positions of the adjustment motor of the supply valve, that at equilibrium of the weighing element each quantity of steam escaping and measured by the flow measuring device, is compensated by a
<Desc / Clms Page number 4>
equal amount of feed water entering the boiler through the feed valve. In addition, the present invention refers to particularly advantageous details. for the intended effect.
The accompanying drawing illustrates, schematically, an exemplary embodiment of the present invention applied to an oil pressure regulator.
1 indicates the upper body of the steam boiler, whose spaces reserved for steam and water are connected, via the elastic tubes 2, 3, to the cylindrical vessel 5 serving as a device for measuring the level of the water. 'water. Said container is suspended by means of a rod 7 at the right end of a balance beam 8 supported at 9 .; a counterweight 10 is used for partial counter-balancing. Stops 6 are provided to allow small-scale vertical oscillations of the container 5 following variations in its content, of water and therefore. also of its weight. At. The left arm of the beam 8 is connected to the control spool of an oil pressure regulator 11, to which the pressurized oil is fed at 12.
Said slide is used to actuate the regulating motor 13, 14, from which a bowden 15 leads to the lever 16 of the supply valve 17, regulating the supply of the supply water through the supply line. tation 18 to the boiler body 1.
From the left arm of the flail 8, a push rod 19 leads to the left end of another flail 20, the right end of which is articulated, via a rod 21, to the lever 22. On the The left end of this lever acts the tail 23 of a differential diaphragm 24 connected via pipes 25, 26 to one. flow resistance not shown in the drawing.
The pressure drop in the flow of steam from the boiler, or other medium whose flow velocity changes with the load of
<Desc / Clms Page number 5>
the boiler (combustion air, flue gas), caused by said resistance, serves as a measure of the flow speed Said lever 22 bears on the roller 29 arranged in the middle of a group of three rollers, arranged co-axially (in the drawing is visible only one of these pebbles, the others coincide with this pebble); the roller 29 can be moved at will by means of a handle 30 along a fixed rail 28 on which the two side rollers roll. By this adjustment it is possible to give the ratio of the lever arms c, d, the required value.
The beam 20 is held by means of a guide device, not shown, in a fixed manner in a longitudinal direction and is supported in a tiltable manner on a group of rollers 27 which move along a fixed rail 28 of a construction similar to that of the group of rollers 29. The rollers 27 are connected by means of a lever 31 to the end of an arm 32, supported at 33 and which carries a curvilinear guide device 34 which can be replaced; said arm tends to oscillate, in a counterclockwise direction, under the action of a spring 36. The curvilinear guide device 34 is constantly in motion. taken with a roller 35, carried by the piston rod 1 = of the adjustment motor 13.
The adjuster which has just been described operates as follows
The water level in the body 1 of the boiler is the same as that in the container 5. When the water level reaches the determined height, and which must be automatically ..- maintained by the regulator, the container 5 must float freely between the stops 6; the beam 8 'then occupies a horizontal position, that is to say that the adjusting member 11 is in a neutral position and consequently the adjustment motor 13, 14 at rest.
Because in this position the weight of the container 5 with its water content is counteracted
<Desc / Clms Page number 6>
only partially balanced by the counterweight 10, it is necessary for a perfect balancing (essential condition for the rest state of the regulator) to ensure in the push rod 19 a counterforce Pl directed downwards and whose magnitude changes only due to the water level in the boiler, not due to the boiler load. At the normal water level in the boiler, the counter force to be applied therefore also has a constant normal value regardless of the momentary load.
A determined steam uptake from the boiler causes a certain force 'Pm at the membrane 24,
this force changes due to the square of the vapor draw and provides, in combination with the self-weight of the membrane parts and the rods, a resultant force P2 in the tail 23. From this force P2 is actively transmitted to the end right of the flail 20a part whose size depends on the position of the group of rollers 2 @:. 'If this force is to be opposed to the counterforce P1, presumed in the push rod 19, this obviously requires a predetermined position of the group of rollers. rollers 27 on the rail 28, that is to say, a predetermined ratio of the two lever arms a, b. To this ratio also corresponds a perfectly defined position of the arm 32 carrying the curvilinear guide device 34.
Being required that, in a state of inertia. boiler speed, the quantity of water leaving the boiler in the form of steam plus any water losses must conform to the quantity of feed water admitted into the boiler, it follows that any load on the boiler, expressed by the force P2 ′ corresponds to a well-defined position of the lever of the feed valve 16 and, consequently also of the roller 35. From this interdependence, as well as from the position well defined from the arm 32, it emerges, in a well-defined manner, the required height h of the curvilinear guide device 34 at the point of contact
<Desc / Clms Page number 7>
with roller 35.
By carrying out the above-mentioned determination for a series of loads, from the minimum load, up to the maximum load, the complete path of the curvilinear guide 34 is obtained, ensuring for the entire extent of the load of the boiler, subject to its state of inertia in regime, an equality of the quantity of water consumed with that of the admitted feed water. It has been established a linear characteristic of the supply valve, which is however not an essential condition;
in fact it is possible to shape in a corresponding way a curvilinear guide device, which, made of sheet metal and easily interchangeable, allows the regulator to be easily and perfectly adapted to all the given characteristics of the supply valve, without having to make any changes in its construction.
When a change in load occurs at the boiler, it causes an alteration of the force P2 'which has the consequence of disturbing the equilibrium which hitherto existed at the beam 20 by moving the latter from its horizontal position. - zontal in an inclined position. As a result, the slide of the adjustment element 11 is moved from its neutral position and the piston rod 14 of the adjustment motor 13, actuating the supply valve 17, is set in motion.
The roller '35, carried by the piston rod, causes due to its engagement with: the curvilinear guide device 34 a movement of the lever 32 and consequently a movement of the group of rollers 27, coupled to said lever, and this until that the change in the ratio of the arms a, b of the lever, caused by this movement, restores the balance to the beam 8.
At this moment, the beam 8 returns from its inclined position to a horizontal position, while the slide of the adjustment element 11 reoccupies its neutral position and the adjustment motor 13, 14 ends its movement which corresponds to a
<Desc / Clms Page number 8>
position for which the feed valve 17 passes a quantity of feed water corresponding to the load of the boiler.
Instead of measuring the vapor flow immediately at the differential membrane 24, it is possible to perform an indirect measurement, for example by measuring the flow of combustion air, or of combustion gases. smoke. This presents. the essential advantage that the membrane 24 and its accessories can be dimensioned on the basis of the low pressure of these media, whereas for direct measurement of the vapor the much higher pressure must be taken into account of the boiler. It is therefore. preferable to choose the case of the indirect measuring device; this is because of the reduced cost price, the easier maintenance and the higher degree of safety in service.
It is well known that for the most economically rational production of the amount of steam required in a given boiler, a well defined amount of combustion air is required which is substantially independent of the combustion air. changes in the heat output of the fuel. The measurement of combustion air therefore represents, as long as the most favorable economic ratio between steam and combustion air is maintained, equivalent to the measurement of vapor.
It should be noted that in this case it is not necessary that the vapor / combustion air ratio have a constant value throughout the entire load range of the boiler. change with the load, a corresponding shape of the curvilinear guide device 34 allowing all the characteristics of a given boiler to be taken into account in this regard.
In cases where the driver does not maintain the most economically favorable relationship between the steam and the combustion air, which is quite frequent, in particular
<Desc / Clms Page number 9>
in the case of a boiler controlled by hand, but working with too much or too little excess air, a force P2 results at the membrane 24 feigning an amount of steam greater or less than that really debited. A regulator which would operate in the manner described above would therefore supply a quantity of feed water corresponding to the feigned quantity of steam delivered, and which differs from the actual flow.
As a result of this discrepancy, between the quantity of water consumed and the quantity of water supplied, the water level should rise or fall, which would also be felt in the receptacle 5 and would lead to an alteration. of the counter force P1 which should be applied. Only when the force caused to the push rod 19 by the feigned flow of steam reaches the value of the counterforce P1 which is to be applied, the regulator would be brought back to rest. This means that even in the event of incorrect heating, the controller always adjusts the feed water supply in accordance with the steam flow. However, the water level held otherwise at a normal value does not remain unchanged, and stabilizes at a somewhat greater or lesser height.
These movements of the water level, on either side of its normal value, signal to the driver an inappropriate excess of air and the warning of the need for tune-up.
By a suitable form of the curvilinear guide device, it is possible to provide, as normal, different water levels for various boiler loads, which is desirable in some cases.
Fluctuations in the overpressure of the feed water at valve 17, as long as they occur regularly depending on the opening of the feed valve 17, can be fully compensated by a form.
<Desc / Clms Page number 10>
correct operation of the curvilinear guide device, thus avoiding any disturbance of the precise operation of the regulator while allowing the maintenance of the normal water level for each load of the boiler. If, however, said fluctuations occur in an irregular manner, they have an effect similar to that of improper heating, which is the basis of the load signals and derives from the flow of combustion air. of the roller 35 does not indicate, in such a case, the quantity of water actually supplied.
The discrepancy between the consumption and the supply of water allows the water level to rise or fall and the equilibrium is re-established between the two, at a water level somewhat different from the normal level.
The development of the regulator, according to the present invention, in the form of an oil pressure regulator, requires in order to obtain the highest degree of sensitivity. té and safety in.service, to superimpose, on all adjustment movements, in a well-known manner, oscillations.
low amplitude and long duration of oscillation caused by an auxiliary energy source. 'These oscillations contribute to the elimination of the disturbing consequences of the passive resistances of the regulator system and make it possible to achieve, without affecting the degree of sensitivity , to achieve a very robust construction of the regulator, resistant very well to the heavy conditions of the boiler speed.
However, the implementation of the present invention is in no way limited to the use of pressurized oil as a transmission agent, although this type of regulator has proved to be particularly suitable for great operating safety in steady state. and requiring minimal maintenance.
With the useful modifications, and without departing from the scope of the present invention, it would be possible to apply the invention also to electrical regulators.
<Desc / Clms Page number 11>
c or pneumatic or even combined It is also possible to use instead of a differential membrane 24, a single membrane and subject it to the load of the control air, the pressure of which has been made dependent on. square of the flow velocity of the combustion vapor or air, possibly of the flue gases. Likewise, it would be possible to transmit the signals from the device for measuring the water level to the column 8 using the control air or any other suitable manner known per se.
CLAIMS.
EMI11.1
rw-rwe-rwwwras.rww-.w -.--
1.- Feed water regulator for steam boilers, controlled by the simultaneous effect of signals derived from the water level and the flow, characterized by the fact that it comprises a weighing element (8) coupled to the adjusting member (11) of the supply valve adjusting motor (13,14), said weighing element being loaded, on the one hand, by the force caused by the level measuring device water (5) and, on the other hand, by a counter force balancing this force in the rest state of the regulator, said counter force (P1) being caused by the flow measuring device (24) and transmitted to the weighing element (8) via a transmission system (20, 21, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35,
36) whose transmission ratio exhibits such a variability in forced dependence, of the positions of the adjustment motor (13,14) of the supply valve, than at equilibrium on the weighing element (8), each quantity of steam delivered, measured by the flow meter (24), corresponds to an equal quantity of feed water supplied to the boiler by way of the feed valve.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.