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Pour le matériel roulant de chemin de fer, on emploie généra- lement le chauffage à la vapeur à basse pression. Dans ces instal- lations de chauffage à vapeur basse pression, l'admission de la vapeur de la conduite de vapeur principale du wagon se fait par l'intermédiaire d'une soupape de réglage commandée thermostagti- quemeent. Au moyen des thermostats l'admission de la vapeur venant de la conduite de vapeur principale est réglée de telle façon que la vapeur se convertit en eau de condensation juste à l'extrémité du radiateur, cette' eau s'écoulant alors à l'endroit de la sortie.
Dans les installations de chauffage'à vapeur basse pression pour petits locaux, tels que par exemple les compartiments des voitures de chemin de fer, le radiateur peut 'dans sa totalité être cons- truit comme thermostat. Dans ce cas, un réglage n'offre aucune dif- ficulté et l'on peut établir différents degrés de chauffage en faisant varier la longueur utile de la tige de poussée, par exem- ple au moyen d'un excentrique constituant la contre-butée dé la
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tige de poussée du thermostat.
Pour le degré de chauffage le plus élevé, le réglage est effectué de telle façon que la presque tota- lité du radiateur-thermostat est rempli de vapeur et. qu'à l'extré- té de sortie de ce dernier il ne s'échappe pas de vapeur et que seule de l'eau de condensation en est évacuée sous pression. Dans le cas du degré de chauffage le plus bas le réglage est établi de telle façon qu'il ne se trouve tout juste de la vapeur qu'à l'ex- trémité d'entrée de la vapeur où elle se condense. Comme un grand volume de vapeur ne dorme lieu qu'à quelques gouttes d'eau conden- sée qui s'écoule sans pression à l'extrémité de sortie, la plus grande partie du radiateur-thermostat est, dans le cas du degré de chauffage minimum, rempli d'air pénétrant par l'ouverture de sortie.
Entre ces limites, le réglage s'effectue de telle façon que le système de chauffage à la vapeur à basse pression constitué par un radiateur-thermostat est réglable sans autres recours. Il est également connu d'amener la vapeur de la soupape de réglage commandée thermostastiquement par un radiateur d'amont au .radia- teur-thermostat. Dans ce cas, le remplissage du radiateur-thermos- tat se fait de la même manière, mais le degré de chauffage le plus bas est alors assuré du fait qu'à l'endroit où le fluide de chauf- fage pénètre du radiateur d'amont dans le. radiateur thermostanti- que, cet agent ou fluide de chauffage se trouve encore à l'état de vapeur,-car sans cela l'agent de comparaison qui agit sur le thermostat ferait défaut.
Le réglage ne fonctionne donc que lors- que le radiateur d'amont entier et une très petite partie du ra- diateur-thermostat sont encore remplis de vapeur et le réglage des degrés de chauffage ne s'étend ainsi que sur la surface de chauffe du radiateur-thermostat proprement dit. Par conséquent si un réglage utile de toute l'installation de chauffage doit pouvoir se faire une limite doit être posée à la grandeur de la surface de chauffe du radiateur monté en amont.
Comme on ne peut régler que la surface de chauffe du radiateur-thermostat et que ce régla- ge ne s'étend pas sur la surface de chauffe du radiateur d'amont- , une installation de chauffage à vapeur basse pression se com- posant d'un radiateur-thermostat et d'un radiateur placé en amont
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'de celui-ci n'est pratiquement pas réglable, lorsque la surface de chauffe du radlateur damont est prépondérante par rapport à celle du radiateur-thermostat.
Comme dans un tel cas un réglage à des degré;; de chauffe est pratiquemment sans effet, on a de toute fa- çon renoncer dans les installations connues de chauffage à vapeur basse pression, à un réglage à degrés de chauffe et l'on a ajusté ,la tige de poussée du thermostat lors du montage de telle manière qu'on évite juste une sortie de la vapeur à l'ouverture de sortie, pour empêcher une perte de vapeur.
L'invention se--rapporte à un tel système de chauffage à la vapeur à basse pression pour wagons de chemin de fer, où la va- peur passe de la conduite générale de vapeur dans l'installation de chauffage par une soupape de réglage commandée thermostatique- ment qui règle l'entrée de la vapeur dans le radiateur en fonction de la température de sortie à l'extrémité de celui-ci. L'inventio réside essentiellement dans le fait que l'eau de condensation qui provient de la vapeur. à basse pression est retenue dans l'instal- lation de chauffage sous une surpression de façon à constituer un système de chauffage réglable à eau de condensation et vapeur bas- se pression, le thermostat commandant la soupape de réglage étant de façon connue en soi ajustable par degrés ou étages de chauffa- ge.
De cette manière l'installation de chauffage constituée par le thermostat et le ou les radiateurs en amont de celui-ci est toujours maintenue entièrement remplie d'eau de condensation et/ou de vapeur et l'on peut faire varier le rapport entre la partie remplie de vapeur et la partie remplie d'eau de condensation de l'installation de chauffage en réglant les degrés de chauffage.
En combinant les caractéristiques d'après lesquelles le thermos- tat qui commande la soupape de réglage peut être mis au point sur différents degrés de chauffage par un dispositif d'ajustement tan- dis que :L'eau de condensation est retenue ou accumulée dans l'ins- tallation de chauffage notamment en maintenant la hauteur de char- ge au point de sortie de l'eau de condensation à une pression su- peratmnosphérique, on obtient un type absolument nouveau de chauf-
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fage à la -vapeur basse pression. qu'on par chauffage vapeur basse pression-eau do condensation (NK okz = Ch.v.bp-e.C.).
Du fait que, par suite de la contre-pression au point de sortie, le radiateur-thermostat ou le thermostat est Maintenu rempli d'eau do condensation et que l'entrée de l'air est empêchée, on peut faire intervenir la température de l'eau de condensation pour le réglage. La température de l'eau de condensation dans le thermos- tat donne la mesure de la distance à laquelle la vapeur se trans- forme en eau de condensation dans l'installation de chauffage ou le radiateur d'amont à partir de son point d'entrée dans le ther- mostat et le réglage de l'admission de vapeur dans l'installation de chauffage en fonction de la température de l'eau de condensation dans le thermostat permet donc de déplacer le point de transforma- tion de vapeur en eau de condensation dans l'installation de chauf- fage à volonté sur toute la longueur de celui-ci.
L'invention per- met ainsi de faire varier la température moyenne de la surface de chauffe du radiateur d'amont et on peut ainsi rendre. entièrement réglable un système de chauffage à la vapeur basse pression com- portant un radiateur en amont du thermostat même si la longueur de ce dernier est très grande. On fixe la limite inférieure du degré de chauffage en s'arrangeant, de façon que ce ne soit qu'au point d'entrée de la conduite de vapeur principale dans le dispositif de chauffage que l'agent de chauffage se trouve encore à l'état de vapeur, tandis que la plus grande partie de l'installation de chauffage est remplie d'eau de condensation. Dans ce cas la tempéj- rature de l'eau de condensation dans le thermostat est très basse.
D'autre part on fixe la limite supérieure du chauffage à degrés en s'arrangeant pour que le fluide 'de chauffage passe de l'état de vapeur à l'état d'eau de condensation juste à l'extémité de sortie du thermostat. A cet avantage de pouvoir régler complètement la capacité de chauffage de toute l'installation de chauffage d'un tel système de chauffage à vapeur à basse pression et eau de condensa- tion combiné, de conception nouvelle, il faut encore ajouter l'avan- tage que l'ajustement sur un degré de chauffage Inférieur au de-
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gré de chauffage Maximum, permet par suite de la retenue ou de l'accumulation de l'eau de condensation dans le dispositif de chauffe d'utiliser aussi complètement la chaleur de l'eau de con- densation dans l'installation de chauffage.
Dans un -wagon de chemin de fer les radiateurs sont habituel- lement formés de tubes de chauffe qui sont places dans le sens de la longueur dans le compartiment de wagon à chauffer. Les mesures suivant l'invention ont pour effet de faire varier lar- gement la température sur toute la longueur de ce tuyau de chauf- fe. Au point d'entrée ce tube de chauffe est rempli de vapeur qui se convertit alors en eau de condensation dont la température di- minue graduellement jusqu'à l'extrémité de sortie.
Pour compenser les différences de température qui en résultent et obtenir une tempe-rature approximativement régulière sur toute la longueur du radiateur le point d'entrée et le point de sortie du fluide de chauffage dans l'installation de chauffage sont voisins l'un de l'autre et le tuyau de chauffe qui relie le point d'entrée et le point de sortie est établi sous forme d'une boucle ou d'un U dont les branches s'étendent l'une à côté de l'autre. De cette façon, la partie la plus chaude du tuyau de chauffe du disposi- tif de chauffage est située à côté de la partie la plus froide du tuyau de chauffe et la moyenne de la température 'des deux branches contiguës du tuyau de chauffe est pratiquement uniforme sur toute la longueur du radiateur.
Lorsqu'il est fait usage de plusieurs radiateurs couplés en parallèle dans l'installation de chauffage chaque radiateur peut, suivant l'invention, être cons- titué d'une boucle tubulaire en forme de U placée dans le sens de la longueur à l'intérieur 'du compartiment à chauffer. De cette manière, on obtient une température uniforme du radiateur sur tou- te sa longueur avec possibilité de réglage de cette température entre les plus larges limites.
Pour permettre alors un réglage plus exact,c'est-à-dire pour obtenir plus exactement la température de l'eau de condensa- tion revenant très lentement, des radiateurs dans le thermostat.,.
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l'extrémité de sortie du radiateur est, suivant l'invention rac- cordée à l'extraite du thermostat tubulaire située du côte oppo- sé à celui où se trouve la soupape de réglage, de telle sorte que la température de l'eau de condensation sur le trajet de retour, n'est pas faussée par le contact thermoctueur avec la vapeur située dans la chambre de détente de l'organe de réglage.
La retenue ou l'accumulation dans le dispositif de chauffage de l'eau (le condensation que forme la vapeur à basse pression ou I)ien la surpression nécessaire dans ce but est assurée le plus simplement en raccordant à un conduit où circule l'eau de conden- sation, derrière le/thermostat, une colonne montante dans la-quel- le peut être intercalée au moins un radiateur auxiliaire et/ou qui peut être pourvue à son extrémité d'un réservoir d'eau d'uti- lisation.
.Du fait que les radiateurs peuvent dès lors opérer également comme radiateurs à eau chaude avec de l'eau de condensation, le niveau de la température de toute l'installation tombe en cas de fonctionnement à étranglement. Dans les systèmes de chauffage où l'eau de condensation déposée s'écoule de l'appareil de chauffage l'air libre, cela n'a pas d'importance.
Toutefois, lorsque l'eau de condensation après sa sortie de l'installation de chauffage est encore envoyée dans un radiateur auxiliaire et de celui-ci, éven- tuellement, dans un réservoir d'eau d'utilisation, on peut alors pour éviter que dans des conditions de service défavorables l'eau de condensation trop fortement refroidie ne vienne à congeler en un endroit quelconque, placer suivant l'invention entre l'entrée de vapeur et le radiateur auxiliaire une soupape de purge d'eau.
Ainsi, il est avantageux par exemple de prévoir dans la chambre du thermostat en communication avec l'extrémité de sortie du ra- diateur une soupape de purge d'eau commandée themostatiquement qui s'ouvre lorsqu'une tompérature minimum prédéterminée qui as- sure juste encore l'envoi de l'eau de condensation dans le radia- teur auxiliaire ou dans le réservoir d'eau d'utilisation c'est-à- dire par exemple une température de 20 C est atteinte. On peut
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également établir dans la chambre de détente une soupape de purge qui s'ouvre lors d'une fermeture coiiplète, -possible suivant l'in- vention de la soupape de réglage en cas de suppression de la pres- sion de vapeur dans cette chambre de détente.
On évite ainsi que lors d'un manque éventuel d'étanchéité de cette soupape de réglage eau de condensation ne puisse retourner dans la conduite de va- peur principale et s'y congeler si le wagon est mis hors service*
En prourant ce nouveau type de chauffage à vapeur à bas- se pression et eau de condensation combiné l'invention présente l'avantage d'un chauffage à la vapeur 'basse pression au point de vue de la rationalité du service sans avoir l'inconvénient du man- que'de réglabilité de ce système de chauffage.
Un exemple d'exécution de l'invention est décrit ci-après avec référence au dessin schématique annexé dans lequel :
La figure 1 montre le sbhéma de l'installation de chauffage à la vapeur basse pression suivant l'invention;
Les figures 2 et 3 représentent l'organe de réglage à plus grande échelle;
La figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fi- gure 1 et
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 3;
La figure 4 est un schéma montrant le principe du chauffage à la vapeur basse pression suivant l'invention.
On exposera en premier lieu à l'aide du schéma de la figure 4 le principe du chauffage à la vapeur à basse pression suivant l'invention. L'entrée de la vapeur venant de la conduite de vapeur principale est réglée par une soupape a qui est commandée par la tringle de poussée b du thermostat. La vapeur arrive alors dans les deux branchements e et d,du radiateur, dont l'extrémité de sor- tie e s'ouvre dans le, bottier! du thermostat. Dans les installa- tions connues l'eau de condensation s'écoule sous pression du boî- tier de thermostat f par l'ouverture de sortie g de sorte que ce dernier se remplit d'air.
Un réglage par le dispositif d'ajuste- ment à main ne peut donc être réalisé dans Jes installations con-
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nues qu'aussl longtemps que l'agent de chauffage qui s'échappe
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du radiateur e d par l'ouverture e dans le boàtier ± du thermos- tat sc trouve encore u. 1,'ét;;.t de vapeur. Lorsque de l'eau, de con- densation. ou le condensai comtcenco déjà à pénétrer par l'ouver- turc d'entrée e il n'y a plus de Milieu de cO!n113.raison'pour le réglage, car les quelques gouttes du condensat s'écoulent immédia-
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te;eent par l'ouverture le sortie ,.
Dans l'installation de chauffage à la vapeur, à basse pression suivant l'invention une colonne Montante h est raccordée à l'ou-
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verture de sortie g,pour maintenï en ce point la hauteur de char- ge au-dessus de la pression atmosphérique. De cette façon le boi- tier f du thermostat et par conséquent aussi le'radiateur c d restent en hautes circonstances remplis d'eau de condensation et/ou
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de vapeur; de Lelle-sorte qu'un milieu ou agent de comparaison se trouve toujours dans le bottier de thermostats pour permettre le réglage. Lorsqu'on effectue la mise au point sur le degré de chauf- fe le plus élevé, le boîtier de. thermostat peut¯encore être rempli de vapeur.
Lorsqu'on réduit le degré de chauffe le bottier! se remplit d'eau de condensation et suivant le degré de chauffe choi- si l'endroit où se produit la condensation dans le radiateur il, !' s'étend de plus en plus, à mesure-de la réduction du degré de chauffe, de l'ouverture d'entrée e dans le bottier f vers l'ouver- ture d'entrée de la vapeur le la 'conduite de vapeur principale ,au radiateur.
Lorsqu'on règle au moyen du dispositif d'ajustement
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à ffi1:.Ín .lle thermostat sur une température de condensation très basse qui correspond par exemple ap roxi:aative:aent à la températu- re du local, l'endroit où se fait la condensation peut même être avancée jusqu'au point d'entrée m dans le radiateur c, d, de telle
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sorte que dans ce cas extrôa.re la totalité du radiateur e, d fonc- tionne comme radiateur à eau de condensation c'est-à-dire radia- teur à eau chaude.
Lorsqu'on rgle le dispositif d'ajustement à main j sur un degré de chauffage moyen, où le radiateur c, d est rempli en partie de vapeur et en partie d'eau de condensation, ou bien si l'on règle :Le degré de chauffage à un point tellement bas
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que la totalité à peu près du radiateur est remplie d'eau de con- densation, la température de la surface de chauffe du radiateur c, d décroît de l'extrémité d'entrée m à l'extrémité de sortie e/ Par suite de la disposition en forme de U des deux branchements c,
.et ± du radiateur la partie la plus froide de celui-ci se trouve à proximité do la partie la plus chaude et il se fait alors que la moyenne de la température de la surface de chauffe des parties contiguës de ces branchements c, d est à. peu près uniforme sur toute la longueur k pour les différents degrés de chauffage. Même pour des radiateurs de très grande longueur, c'est-à-dire.par con- séquent lorsque la longueur k est très grande, on obtient ainsi dans toutes les zones de la longueur k à peu près la même produc- tion de chaleur.
La figure 1 montre le schéma d'une telle installation de chauffage à la vapeur à basse pression dans un wagon de chemin de fer.
D'un pot de condensation ou séparateur 2 intercalé dans la conduite de vapeur principale 1 la vapeur, après avoir passé à travers un tamis 3, pénétre/dans la chambre de soupape 4 et de là par une soupape.de réglage 15 soumise à l'action d'un ressort dans la chambre de détente 6. De cette dernière un conduit 7 se rend dans le radiateur, dont un élément est indiqué en 8. De l'autre côté de la chambre de détente se.trouve un conduit analogue 7 qui se rend à d'autres radiateurs. L'extrémité d'entrée du radiateur 8 est désigné par 9 et l'extrémité de .sortie par 10. A l'extrémité de sortie est raccordé un. conduit 11 relié à l'extrémité 12 d'un thermostat tubulaire opposée à celle où se trouve la soupape de réglage 5.
Ici également est raccordé de l'autre côté un conduit analogue 11 venant d'un autre radiateur. Ce thermostat se compose, de la manière connue, d'un tuyau de dilatation 13, dans lequel est disposée une tringle de poussée 14. faite en une matière à fai- ble coefficient do dilatation thermique. L'agent'de chauffage pas- se par l'espace intérieur 15 du tuyau do thermostat 13 à l'extrémité 16 de ce dernier, d'où il est envoyé par un conduit 17 dans un ra-
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diateur auxiliaire18, L'agent de c;auffage peut aussi être envoyé par un second conduit analogue 17 dans un second radiateur auxi- liaire.
De cde radiateur auxiliaire 18 l'eau de conversation, arri- ve ar une colonne montante 19 dans un réservoir d'eau d'utilisa- tion 20. qui constitue un réservoir do char.se de W.C. et une ins- taliation de lavage ou do lavabo? l'eau de condersation en excès s'écoule par un tuyau de trop-plein 21 du réservoir d'eau d'utili- sation 20 à l'extérieur.
Lorsque le thermostat se réchauffe le tuyau 13 se dilate, la tringle de poussée 14 se raccourcit par rapport à ce tuyau de dila- tation 13 et la soupape 5 se ferme. Lors du refroidissement le tuyau 13 se contracte et la soupape 5 s'ouvre de telle sorte que de la vapeur fraîche est envoyée dans le radiateur 8. Dans les ins- tallations connues de ce genre, la longueur de la tige de poussée 14 est déterminée de telle façon que lorsqu'il règne dans la cham- bre 15 une température qui se trouve juste en dessous de la tmepé- rature de la vapeur, la tige de poussée 14 ouvre la soupape 5, ce qui a pour effet de remplir de vapeur la totalité du radiateur 8 .
Toutefois, la contrebutée qui se trouve à l'extrémité du thermos- tat opposée à celle où se trouve la soupape 5 est réglable par un organe d'ajustement. Ce dernier se compose d'une broche excentri- que 22 sur la portée carrée 23 de laquelle est monté un levier d'ajustement 24 qu'on peut faire pivoter par l'intermédiaire d'une tige 25 au moyen d'une clef placée sur une portée carrée 26. Au noyen de cette broche excentrique 22, sur la partie excentrique 27 de laquelle est montée la contrebutée 28 de la tige dé poussée 14, on peut ajuster cette dernière à volonté, de telle façon qu'on peut assurer l'ouverture do la soupape 5 pour toute température désirée.
Lorsque la tige de poussée 14 est alorsattirée entièrement versla gauche elle se raccourcit à tel point que môme à la température la plusbasse la soupape 5 reste fermée et agit de cette façon en même tempscomme soupape d;'arrêt.
Suivant l'ajustement du dispositif de réglage, c'est-à-dire du levier 24 au moyen de la broche excentrique 22, on peut changer la température à laquelle la soupape 5 s'ouvre, ce qui a pour effet de remplir le radinteur 8 partiollement ou entièrement d'eau
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de condensation. La .zone de condensation dans le radiateur 8 peut s'avanver du point de sortie 10 jusqu'au pint d'entrée 9, de tel- le sorte qu'éventiellement le radiateur entier 8 peut être employé comm radiateur à eau chaude.
Des que le radiateur 8 ne fonctionne plus dans sa totalité pomme radiateur à vapeur, sa température décroît dans une forte mesure de l'entrée 9 à la sortie 10. Ceci est compensé du fait que les deux branchements 8' et 8" s'étendent l'un à côté de l'autre, l'extrémité d'entrée 9 étant contiguë à l'extrémité de sortie 10.
La zone la plus chaude de ce radiateur 8 se trouve donc à côté de et la zone la plus froide, c'est-à-dire la zone de sortie 10/par cet-- ' te configuration du radiateur 8 sous forme d'une boucle tubulaire en U sur toute la longueur de ce radiateur une zone froide du bran- chement 8" se trouve toujours à côté d'une zone chaude du branche- ment 8' de telle sorte que la température totale de ces deux zones) est juxtaposées (8" et 8')est approximativement uniforme sur toute :Le Ion- gueur du radiateur 8. De cette façon, même lorsque ce.radiateur 8 s'étend sur toute la longueur du wagon on obtient la même tempéra- ture en tout point de la longueur du radiateur.
Ainsi que le montre le dessin, l'extrémité de sortie 10 du radiateur 8 est raccordée par l'intermédiaire d'un conduit 11 à l'extrémité 12 du thermostat opposée à celle où se trouve :La sou- pape 5, tandis que le conduit 17 au moyen duquel l'eau de condensa- tion est envoyée dans le radiateur auxiliaire 18 est raccordé à l'extrémité du thermostat située du côté de la soupape.
Ceci offre l'avantage que l'agent ou le fluide de chauffage qui passe de l'ex- trémité du sortie 10 dans la. chambre intérieure 15 du thermosta't n'est pas réchauffé par contact avec la chambre de détente 6, de telle sorte que sa température n'est pas faussée et que le régla- ge peut être déterminé plus exactement.
Le réchauffage du fluide de chauffage lors de son passage dans la chambre 15 du thermostat avant son entrée dans le conduit 17 par conduction thermique avec la chambre de .détente 6, ne peut plus altérer l'action du thermos-
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En cas de fonctionnement par étrangloment le niveau de la température peut être abaissé trés fertement et il ne faut pas par- dre de vue que l'eau de condersation envoyée dans la chambre 15 du thermostat doit encore parcourir un trajet relativement long dans le cunduit 17 et le radiateur auxiliaire avant d'arriver dands le réservoir d'eau d'utilisation 20.
Pour éviter, même dans des conditions défavorables du service, le danger de la congélation sur ce parcours il est préférable de rettre le radiateur auxiliai- l'eau re hors circuit et d'évacuer/de condensation directement à l'exté- rieur lorsque le niveau ce la température descend trop 'bas. Dans ce but une soupape de purge 29 actionnée thermosta tiquement est prévue dans la chambre du thermostat qui communique avec l'extré- mité de sortie du radiateur 8, c'est-à-dire dans le cas considéré à l'int'rieur de la chambre 16 du thermostat.
Lorsqu'une limite inférieure de température prédéterminée est atteinte, une bride 30 qui est reliée, par une tige 31 et le levier oscillant 32 action- nant la soupape 5, à la tige de thermostat 14, heurte une broche
33 du cône de la soupape de purge 29 et soulevé celle-ci de son siège de telle sorte que l'eau de condensation peut s'échapper à l'air libre. La Unité de température à laquelle cette soupape de purge 29 s'ouvre peut être réglée à un niveau relativement bas, par exemple à 20 C et le réglage peut se faire en vissant la bride
30 sur la partie filetée #4 de la tige 31.
En outre, dans la chambre de détente 6 est encore aménagée une soupape de purge qui peut être constituée par une soupape agissant par gravité. Le boulet 35 de cette soupape à gravité est pressa par la pression de.la vapeur sur l'ouverture de sortie 36 et retom- be de cette ouverture lorsqu'il ne rogne plus aucune pression de vapeur dans la chambre de dctente 6, ou lorsque cette pression de la vapeur tombe en dessous d'une limite déterminée, par exemple en-dessou;
de 0,2atmosphéres.Pour fermer immédiate'tient cette soupa- pe à gravité 35,36, même en cas d'une faible admission de vapeur par la soupape de réglage,des diaphragmes 37 pourvus d'une ouver- ture d'étranglement 38 sont Intercalés entre la chambre de détente
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6 et les conduits 7, à l'aide desquels on peut faire monter brus- quement la pression de la vapeur dans la. chambre 6.
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For railway rolling stock, low pressure steam heating is usually employed. In these low pressure steam heating installations, the entry of steam from the main steam line of the rail car is through a thermostatically controlled control valve. By means of the thermostats the inlet of the steam coming from the main steam line is regulated in such a way that the steam converts to condensation water just at the end of the radiator, this water then flowing at the point of the output.
In low pressure steam heating installations for small premises, such as, for example, railway car compartments, the entire radiator can be constructed as a thermostat. In this case, adjustment does not offer any difficulty and different degrees of heating can be established by varying the useful length of the push rod, for example by means of an eccentric constituting the counter-stop. of the
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thermostat push rod.
For the highest degree of heating, the setting is made in such a way that almost the whole of the radiator-thermostat is filled with steam and. that at the outlet end of the latter, no vapor escapes and only condensation water is evacuated under pressure. In the case of the lowest degree of heating, the setting is set so that there is only just steam at the steam inlet end where it condenses. As a large volume of vapor only sleeps up to a few drops of condensed water which flows without pressure at the outlet end, the greater part of the radiator-thermostat is, in the case of the degree of heating minimum, filled with air entering through the outlet opening.
Between these limits, the adjustment is carried out in such a way that the low-pressure steam heating system consisting of a radiator-thermostat can be adjusted without further recourse. It is also known to supply steam from the thermostastically controlled regulating valve by an upstream radiator to the radiator-thermostat. In this case, the filling of the radiator-thermostat is carried out in the same way, but the lowest degree of heating is then ensured by the fact that at the point where the heating fluid enters from the radiator of upstream in the. thermostantic radiator, this heating agent or fluid is still in the vapor state, otherwise the comparator which acts on the thermostat would be lacking.
The regulation therefore only works when the entire upstream radiator and a very small part of the radiator-thermostat are still filled with steam and the setting of the heating degrees thus extends only over the heating surface of the heater. radiator-thermostat proper. Therefore, if a useful adjustment of the entire heating installation must be possible, a limit must be set on the size of the heating surface of the radiator mounted upstream.
As only the heating surface of the radiator-thermostat can be adjusted and this adjustment does not extend over the heating surface of the upstream radiator, a low-pressure steam heating system consisting of '' a radiator-thermostat and a radiator placed upstream
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'thereof is practically not adjustable, when the heating surface of the upstream radlator is preponderant with respect to that of the radiator-thermostat.
As in such a case an adjustment to degrees ;; heating is practically ineffective, in any case, in known low-pressure steam heating systems, we have to dispense with an adjustment to degrees of heating and we have adjusted the push rod of the thermostat when fitting the in such a way that only an escape of steam is avoided at the outlet opening, to prevent loss of steam.
The invention relates to such a low pressure steam heating system for railway wagons, where the steam passes from the steam main pipe into the heating installation through a controlled regulating valve. thermostatically which regulates the entry of steam into the radiator according to the outlet temperature at the end of the latter. The inventio lies essentially in the fact that the water of condensation which comes from the steam. at low pressure is retained in the heating installation under an overpressure so as to constitute an adjustable heating system with condensation water and low pressure steam, the thermostat controlling the regulating valve being in a manner known per se adjustable by degrees or stages of heating.
In this way, the heating installation consisting of the thermostat and the radiator (s) upstream of the latter is always kept fully filled with condensation water and / or steam and the ratio between the part can be varied. filled with steam and the condensed water part of the heating system by adjusting the heating degrees.
By combining the features according to which the thermostat which controls the regulating valve can be adjusted to different degrees of heating by an adjusting device while: The condensed water is retained or accumulated in the The heating installation, in particular by maintaining the head at the point of discharge of the condensed water at a superatmnospheric pressure, an absolutely new type of heating is obtained.
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low pressure-steam fage. that by heating low pressure steam-condensing water (NK okz = Ch.v.bp-e.C.).
Since, as a result of the back pressure at the outlet point, the radiator-thermostat or thermostat is kept full of condensation water and the entry of air is prevented, the temperature of condensation water for adjustment. The temperature of the condensed water in the thermos- tat gives the measure of the distance at which the vapor transforms into condensed water in the heating installation or the upstream radiator from its point of entry into the thermostat and the adjustment of the admission of steam to the heating installation as a function of the temperature of the condensation water in the thermostat therefore makes it possible to move the point of transformation of steam into water from condensation in the heating system at will over its entire length.
The invention thus makes it possible to vary the average temperature of the heating surface of the upstream radiator and it is thus possible to render. fully adjustable a low pressure steam heating system comprising a radiator upstream of the thermostat even if the latter is very long. The lower limit of the degree of heating is set by arranging such that it is only at the point of entry of the main steam line into the heater that the heating medium is still in the heater. vapor state, while most of the heating system is filled with condensed water. In this case the temperature of the condensed water in the thermostat is very low.
On the other hand, the upper limit of the heating in degrees is fixed by arranging for the heating fluid to pass from the state of vapor to the state of condensation water just at the outlet end of the thermostat. To this advantage of being able to completely regulate the heating capacity of the entire heating installation of such a combined low pressure steam and condensed water heating system, of a new design, we must also add the advantage. tage that the adjustment to a heating degree Lower than
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Maximum heating degree, allows as a result of the retention or accumulation of the condensed water in the heating device also to fully utilize the heat of the condensed water in the heating system.
In a railroad car the radiators are usually formed by heating tubes which are placed lengthwise in the car compartment to be heated. The measures according to the invention have the effect of varying the temperature widely over the entire length of this heating pipe. At the entry point, this heating tube is filled with steam which is then converted into condensed water, the temperature of which gradually decreases up to the outlet end.
To compensate for the resulting temperature differences and obtain an approximately uniform temperature over the entire length of the radiator, the entry point and the exit point of the heating medium in the heating installation are close to each other. The other and the heating pipe which connects the entry point and the exit point is established in the form of a loop or a U whose branches extend next to each other. In this way, the hottest part of the heating pipe of the heater is located next to the colder part of the heater pipe and the average temperature of the two adjoining legs of the heater pipe is practically uniform over the entire length of the radiator.
When use is made of several radiators coupled in parallel in the heating installation, each radiator may, according to the invention, be constituted by a U-shaped tubular loop placed lengthwise at the end. inside the compartment to be heated. In this way, a uniform temperature of the radiator is obtained over its entire length with the possibility of adjusting this temperature between the widest limits.
To then allow a more exact adjustment, ie to obtain more exactly the temperature of the condensing water returning very slowly, from the radiators in the thermostat.,.
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the outlet end of the radiator is, according to the invention, connected to the extract of the tubular thermostat located on the side opposite to that where the regulating valve is located, so that the water temperature of condensation on the return path is not distorted by the thermoctor contact with the steam located in the expansion chamber of the regulator.
The retention or accumulation in the heating device of the water (the condensation formed by the vapor at low pressure or I) without the excess pressure necessary for this purpose is most simply ensured by connecting to a pipe through which the water circulates condenser, behind the / thermostat, a riser in which at least one auxiliary radiator can be interposed and / or which can be provided at its end with a water tank for use.
.Because the radiators can therefore also function as hot water radiators with condensed water, the temperature level of the entire installation drops in the event of choke operation. In heating systems where the deposited condensate drains from the heater to the open air, this does not matter.
However, if the condensed water after leaving the heating installation is still sent to an auxiliary radiator and from the latter, if necessary, to an operating water tank, it is then possible to prevent under unfavorable operating conditions the excessively cooled condensate water does not come to freeze in any place; according to the invention, place between the steam inlet and the auxiliary radiator a water purge valve.
Thus, it is advantageous, for example, to provide in the room of the thermostat in communication with the outlet end of the radiator a thermostatic controlled water purge valve which opens when a predetermined minimum temperature just ensures. further sending the condensed water to the auxiliary radiator or to the operating water tank, ie for example a temperature of 20 C is reached. We can
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also establish in the expansion chamber a purge valve which opens upon full closure, -possible according to the invention of the regulating valve in the event of removal of the vapor pressure in this chamber. relaxation.
This prevents the condensation water regulating valve from returning to the main steam line and freezing there if the wagon is taken out of service * if the wagon is taken out of service *.
By providing this new type of combined low pressure steam and condensing water heating the invention has the advantage of low pressure steam heating from the point of view of rationality of service without having the disadvantage. the lack of adjustability of this heating system.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the appended schematic drawing in which:
FIG. 1 shows the diagram of the low pressure steam heating installation according to the invention;
Figures 2 and 3 show the adjustment member on a larger scale;
Figure 3 is a section on the line III-III of Figure 1 and
Figure 2 is a section taken along line II-II of Figure 3;
FIG. 4 is a diagram showing the principle of heating with low pressure steam according to the invention.
The principle of low pressure steam heating according to the invention will first be explained with the aid of the diagram of FIG. 4. The inlet of steam from the main steam line is regulated by a valve a which is controlled by the thrust rod b of the thermostat. The steam then arrives in the two connections e and d of the radiator, the outlet end of which opens into the casing! thermostat. In known installations, the condensed water flows under pressure from the thermostat housing f through the outlet opening g so that the latter fills with air.
Adjustment by the hand-held adjuster cannot therefore be carried out in conventional installations.
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naked only as long as the escaping heating agent
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of the radiator e d through the opening e in the housing ± of the thermostat sc still finds u. 1, 't ;;. T of steam. When water, conden- sation. or the condensate has already entered through the inlet opening and there is no longer any middle of cO! n113.reason 'for the adjustment, because the few drops of the condensate flow immediately-
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te; eent by opening the exit,.
In the steam heating installation at low pressure according to the invention, a riser h is connected to the outlet.
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outlet g, to maintain the load height above atmospheric pressure at this point. In this way the thermostat housing f and therefore also the radiator c d remain under high condi- tions filled with condensation water and / or
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steam; de Lelle-so that a medium or comparator is always in the thermostat housing to allow adjustment. When focusing on the highest degree of heat, the. thermostat can still be filled with steam.
When reducing the degree of heating the bootmaker! fills with condensation water and depending on the degree of heating chosen, if the place where condensation occurs in the radiator,! ' extends more and more, as the degree of heating decreases, from the inlet opening e in the housing f towards the steam inlet opening of the main steam pipe , to the radiator.
When adjusting by means of the adjuster
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at ffi1: .Ín .l the thermostat on a very low condensing temperature which corresponds for example ap roxi: aative: aent to the room temperature, the place where the condensation takes place can even be advanced to the point of 'input m in the radiator c, d, such
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so that in this case, extrôa.re the whole of the radiator e, d functions as a condensed water radiator, that is to say a hot water radiator.
When the manual adjustment device j is adjusted to an average degree of heating, where the radiator c, d is filled partly with steam and partly with condensed water, or if one sets: The degree heating to such a low point
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that approximately the whole of the radiator is filled with condensed water, the temperature of the heating surface of the radiator c, d decreases from the inlet end m to the outlet end e / As a result of the U-shaped arrangement of the two connections c,
.and ± of the radiator the coldest part of it is located near the hottest part and it is then that the average temperature of the heating surface of the adjacent parts of these connections c, d is at. roughly uniform over the entire length k for the different degrees of heating. Even for radiators of very great length, that is to say, consequently when the length k is very great, one obtains in all the zones of the length k approximately the same heat production .
Figure 1 shows the diagram of such a low pressure steam heating installation in a railway car.
From a condensate trap or separator 2 interposed in the main steam line 1 the steam, after passing through a sieve 3, enters / into the valve chamber 4 and from there through a control valve 15 subjected to the 'action of a spring in the expansion chamber 6. From the latter a duct 7 goes into the radiator, one element of which is indicated at 8. On the other side of the expansion chamber is a similar duct 7 that goes to other radiators. The inlet end of the radiator 8 is designated by 9 and the outlet end by 10. At the outlet end is connected a. conduit 11 connected to the end 12 of a tubular thermostat opposite to that where the control valve 5 is located.
Here also is connected on the other side a similar duct 11 coming from another radiator. This thermostat consists, in the known manner, of an expansion pipe 13, in which is disposed a push rod 14. made of a material having a low coefficient of thermal expansion. The heating medium passes through the interior 15 of the thermostat pipe 13 at the end 16 of the latter, from where it is sent through a pipe 17 in a channel.
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Auxiliary diator 18. The heating agent may also be sent via a second similar duct 17 to a second auxiliary radiator.
From the auxiliary radiator 18, the conversation water arrives through a riser 19 in a use water tank 20. which constitutes a toilet tank tank and a washing facility or do sink? the excess condensate water drains through an overflow pipe 21 from the use water tank 20 to the outside.
When the thermostat heats up, the pipe 13 expands, the push rod 14 shortens relative to this expansion pipe 13 and the valve 5 closes. On cooling the pipe 13 contracts and the valve 5 opens so that fresh steam is sent to the radiator 8. In known installations of this kind, the length of the push rod 14 is determined. so that when there is a temperature in chamber 15 which is just below the temperature of the steam, the push rod 14 opens the valve 5, which has the effect of filling with steam. the entire radiator 8.
However, the abutment which is located at the end of the thermostat opposite to that where the valve 5 is located is adjustable by an adjustment member. The latter consists of an eccentric pin 22 on the square surface 23 of which is mounted an adjustment lever 24 which can be rotated by means of a rod 25 by means of a key placed on a square bearing 26. At the core of this eccentric spindle 22, on the eccentric part 27 of which is mounted the abutment 28 of the push rod 14, the latter can be adjusted at will, so that the opening of valve 5 for any desired temperature.
When the push rod 14 is then drawn fully to the left it shortens to such an extent that even at the lowest temperature the valve 5 remains closed and thus acts as a shut-off valve at the same time.
Depending on the adjustment of the adjustment device, that is to say of the lever 24 by means of the eccentric pin 22, the temperature at which the valve 5 opens can be changed, which has the effect of filling the radinteur 8 partially or completely water
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of condensation. The condensing zone in the radiator 8 can extend from the outlet point 10 to the inlet point 9, so that optionally the entire radiator 8 can be used as a hot water radiator.
As soon as the radiator 8 no longer operates in its entirety as a steam radiator, its temperature drops sharply from inlet 9 to outlet 10. This is compensated by the fact that the two connections 8 'and 8 "extend. next to each other, the inlet end 9 being contiguous with the outlet end 10.
The hottest zone of this radiator 8 is therefore located next to and the coldest zone, that is to say the exit zone 10 / by this configuration of the radiator 8 in the form of a U-shaped tubular loop along the entire length of this radiator a cold zone of the 8 "connection is always located next to a hot zone of the 8 'connection so that the total temperature of these two zones is juxtaposed (8 "and 8 ') is approximately uniform over all: The heat of the radiator 8. In this way, even when this radiator 8 extends over the entire length of the wagon the same temperature is obtained at all points the length of the radiator.
As shown in the drawing, the outlet end 10 of the radiator 8 is connected via a duct 11 to the end 12 of the thermostat opposite to that where is located: The valve 5, while the conduit 17 by means of which the condensed water is sent to the auxiliary radiator 18 is connected to the end of the thermostat located on the side of the valve.
This offers the advantage that the heating medium or fluid which passes from the end of outlet 10 into the. inner chamber 15 of the thermostat is not heated by contact with the expansion chamber 6, so that its temperature is not distorted and the setting can be determined more exactly.
The heating of the heating fluid during its passage through the chamber 15 of the thermostat before its entry into the conduit 17 by thermal conduction with the expansion chamber 6, can no longer alter the action of the thermos-
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In the event of operation by throttling the temperature level can be lowered very considerably and it should not be assumed that the condensing water sent to chamber 15 of the thermostat must still travel a relatively long distance in the circuit 17 and the auxiliary radiator before arriving in the use water tank 20.
To avoid, even under unfavorable operating conditions, the danger of freezing on this route, it is preferable to remove the auxiliary radiator with the water switched off and to drain / condensate directly outside when the level this temperature drops too low. For this purpose a thermostatically actuated bleed valve 29 is provided in the thermostat chamber which communicates with the outlet end of the radiator 8, that is to say in the case considered inside the thermostat. room 16 of the thermostat.
When a predetermined lower temperature limit is reached, a flange 30 which is connected, by a rod 31 and the rocking lever 32 operating the valve 5, to the thermostat rod 14, hits a spindle.
33 of the cone of the purge valve 29 and lifted the latter from its seat so that the condensation water can escape to the open air. The temperature unit at which this purge valve 29 opens can be set to a relatively low level, for example 20 C and the adjustment can be done by screwing on the flange.
30 on the threaded part # 4 of the rod 31.
In addition, in the expansion chamber 6 is also provided a purge valve which can be constituted by a valve acting by gravity. The ball 35 of this gravity valve is squeezed by the pressure of the steam on the outlet opening 36 and falls back from this opening when it no longer cuts off any steam pressure in the decent chamber 6, or when this vapor pressure falls below a determined limit, for example below;
to close this gravity valve 35,36 immediately, even in the event of a weak admission of steam through the regulating valve, diaphragms 37 provided with a throttle opening 38 are inserted between the relaxation chamber
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6 and conduits 7, by means of which the pressure of the steam in the. bedroom 6.