Installation comportant un appareil consommateur de vapeur à vitesse réglable. L'invention a. pour objet une installation comportant un appareil consommateur de va peur à vitesse réglable, caractérisée en ce qu'elle présente en outre une pompe à fluide commandée par ledit appareil consommateur, un mécanisme de réglage de la vitesse de l'appareil consommateur, un dispositif ré glable destiné à produire une variation dif férentielle de pression dans le fluide pompé et un dispositif fonctionnant sous l'action de la variation différentielle de pression et servant à commander le mécanisme de réglage.
Une forme d'exécution 'particulière de l'objet de l'invention, qui sera décrite plus loin à titre d'exemple, peut être une instal lation de production et d'utilisation .de puis sance comprenant d'une manière générale un générateur de vapeur, un appareil consomma teur de vapeur et divers appareils auxiliaires servant à. alimenter le générateur -de vapeur en liquide et en éléments de combustion.
Dans la forme d'exécution que l'on dé crira, le générateur de vapeur est du type sans corps cylindrique, à circulation forcée, comportant un circuit de circulation du fluide formé par un ou plusieurs tubes de grande longueur et de petit diamètre, dans lequel la circulation est provoquée par l'introduc tion du liquide sous pression par l'une des extrémités et par la sortie de la vapeur seule par l'autre, la quantité de liquide introduite étant normalement plus grande que celle de la vapeur qui sort, et la différence entre ces quantités étant prélevée dans le circuit pré cité entre ses extrémités.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois formes d'exécution de l'ins tallation faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 se rapporte à une première forme d'exécution, comportant un générateur de vapeur sans corps cylindrique à circula tion forcée, combiné avec un appareil con- sommateur de vapeur à vitesse réglable, cet appareil servant au contrôle du fonctionne ment du générateur de vapeur; La fig. 2 représente une seconde forme d'exécution de l'installation, objet de l'inven tion; La fig. 3 représente une troisième forme d'exécution de cette installation;
La fig. 4 est une coupe verticale d'une soupape pilote que présente l'installation de la fig. 1; La. fi-. 5 est une coupe verticale d'un re lais pneumatique que présente également l'installation de fig. 1; La fi-. G est semblable à la fi,,-. 5, mais comporte certaines particularités siipplénien- ta.ires de construction.
La première forme d'exécution de l'instal lation, représentée en fig. 1, comporte un gé nérateur de vapeur sans corps cylindrique à circulation forcée. ladite fi-. 1 indiquant. la circulation des gaz, la circulation du fluide moteur et la surface d'absorption de la cha leur. Le trajet de circulation du fluide mo teur est formé de tubes de grande longueur et de petit. diamètre intérieur montés ensein- hle dans des collecteurs appropriés.
Le géné rateur comporte un économiseur 20? placé à l'extrémité froide du passage des gaz et qui est. alimenté en liquide par une pompe reliée à un réservoir d'eau chaude ou à une autre source (non-figurée).
En sortant de l'économiseur 202. le li quide arrive à un ou plusieurs tuyaux de cir culation du fluide constituant la. section de production de vapeur 302 de l'ensemble, qui comporte des portions situées au plancher, contre les parois et. écran et contre la vofite du foyer.
Les tuyaux de circulation qui com portent la. surface de production de la va peur pénètrent dans une partie élargie du circuit de circulation du fluide constituée par une chambre de séparation 232 servant à par tager le fluide en liquide et en vapeur, la, vapeur arrivant à un surchauffeur 24\3 et l'excès de liquide étant extrait du circuit de circulation du fluide par un tuyau 1 pour ar river dans le réservoir d'eau chaude ou à la décharge. I'ne évacuation contin1w normale s'effectue par un étranglement. 2;
tandis qu'une évacuation variable se fait par l'inter médiaire d'une soupape régulatrice 3.
La source de chaleur comporte un brûleur à huile 4 alimenté par un tuyau 5 et une chambre à air fi alimentée par une conduite 7. Pour réaliser l'inflammation initiale du dispositif hrfîleur à huile. on a prévu un dis positif brfileur à gaz 8 alimenté par un tuyau 9 par un courant de gaz contrôlé par une soupape<B>10</B> actionnée par un électro-aimant.
Le circuit de circulation du fluide a été représenté sous forme du tube unique en ser pentin, dont la section de l'économiseur 202 est alimentée en liquide sous pression par un tuyau 11 venant d'une pompe 289 qui, quoique représentée sous forme purement schématique peut être d'un type quelconque approprié. En sortant de la section de l'écono miseur, le fluide arrive dans la section de production (le vapeur et la traverse. puis se décharge dans le séparateur 232.
En sortant du séparateur, la vapeur arrive dans le sur- chauffeur 242 et le traverse en le quittant par un tuyau 244 pour arriver à une turbine principale 12. Les produits de la combustion passent successivement à travers la section de production de la. vapeur, le surchauffeur et l'économiseur et peuvent venir en contact avec une partie ou la totalité du séparateur.
Un appareil consommateur de vapeur, constitué par une turbine auxiliaire 287. com mande la pompe d'alimentation en liquide 289, un ventilateur 288, et une pompe d'ali mentation en combustible 290. Quoique ces appareils aient été représentés schématique ment et comme s'ils étaient montés de façon à être commandés par le même arbre et à la même vitesse, il doit. être bien entendu que les engrenages de réduction nécessaires ou les liaisons (le commande entre les divers ap pareils sont connus et seraient établis d'une manière appropriée en ce qui concerne leur vitesse, puissance.
etc., relatives et (lue l'on s'est seulement proposé d'indiquer que la tur bine auxiliaire 287 commande les appareils 289,<B>289</B> et 290 simultanément et en concor dance. Le débit de l'alimentation en huile com bustible du brûleur 4 est contrôlé d'abord par la vitesse de la pompe à huile 290, mais l'alimentation en huile est encore réglée par une soupape régulatrice 13 placée dans le tuyau 5, et le débit du courant d'huile est mesuré d'une manière continue par un compteur 14.
Le débit de l'alimentation en air servant à entretenir la combustion est déterminé d'a bord par la vitesse du ventilateur 288, mais est en outre sous le contrôle d'un registre 15 placé dans la conduite 7 à l'orifice d'entrée du ventilateur. Le débit du courant d'air est mesuré d'une manière continue par un comp teur de débit 16.
Le débit de l'alimentation en liquide sous pression par le tuyau 11 est contrôlé d'abord par la vitesse de la pompe 289, mais est in fluencé en outre par la position prise par une soupape régulatrice 18 placée dans une dé rivation contournant la pompe.
Lorsque le générateur de vapeur fonc tionne, certains facteurs variables sont mesu rés, relevés et utilisés pour servir de base au contrôle automatique de l'alimentation en li quide dudit générateur et de l'alimentation du foyer de chauffage en éléments de com bustion.
19 désigne un tube de Bourdon destiné à faire connaître la valeur instantanée du dé bit du courant de sortie de la vapeur et à faire prendre une position convenable à une soupape pilote 20 contrôlant la soupape de dérivation 18 et un dispositif de commande pneumatique 21 qui fait prendre une posi tion convenable au registre 15.
22 désigne un tube de Bourdon consti tuant un élément d'une installation sensible à l'action de la température et destinée à faire connaître la valeur instantanée de la température du courant de sortie de la va peur et à faire prendre une position convena ble à une soupape pilote 23 pour le contrôle d'un registre 24 régulateur de la surchauffe.
A titre d'indicateur de la puissance ou de la charge du générateur de vapeur, un compteur de débit 25 est prévu pour faire connaître la valeur instantanée du débit du courant de vapeur sortant du surchauffeur 242 et pour faire prendre une position con venable à un pilote 26, de façon à établir une pression de charge pneumatique dans un re lais 27 par l'intermédiaire d'un tuyau 28.
29 désigne un dispositif fonctionnant sous l'action de la hauteur du niveau du li quide dans le séparateur 232 et constituant une boîte sous pression qui renferme un tube en<B>U</B> à mercure réuni en haut et en bas au séparateur. Un flotteur est disposé de façon à monter et à descendre avec la surface du mercure dans l'une des branches du tube et amène ainsi dans une position convenable un dispositif faisant connaître la hauteur instantanée du niveau du liquide dans le sé parateur:
il amène simultanément dans une position convenable une soupape pilote 30 pour établir dans le relais 27 une pression de charge pneumatique qui représente la hauteur du niveau du liquide et pour le contrôle de la soupape 3.
Le compteur de débit désigné d'une ma nière générale par 14 et fournissant une mesure du débit de l'alimentation du foyer en combustible est un appareil fonctionnant sous l'action d'une pression différentielle et disposé de façon à rétablir les écarts à par tir de la proportionnalité linéaire entre la pression différentielle et le débit, afin que les déplacements angulaires de son aiguille par rapport à un index soient directement propor tionnels par quantités différentielles aux va riations différentielles du débit.
Le contour des pièces entrant dans la construction de l'intérieur du compteur de débit 14 est re présenté en pointillé; ce compteur comporte une cloche à joint liquide dont les parois sont en une matière d'épaisseur et de forme appro priées.
Les compteurs de débit 16 et 25 sont sem blables au compteur de débit 14 au point de vue de ;leur construction et de leur fonction nement.
De préférence, on contrôle d'abord l'ali mentation du circuit de circulation du fluide en liquide et du foyer en éléments de com- bustion. en faisant varier la vitesse de la turbine auxiliaire<B>287.</B> et en utilisant comme base de ce contrôle le débit du courant d'en trée du liquide, le débit du courant de sortie de la vapeur et la bauteur du niveau du li quide dans le séparateur.
Cependant. pour tenir compte des différences (lui. peuvent exis ter dans les caractéristiques des pompes et du ventilateur, ainsi que des variations dans les conditions de marche, on a prévu (les dis positifs de second réglage pour compléter le contrôle primaire du débit des éléments de combustion. Pour l'air.
ce di-spositif de se cond réglage est constitué par le registre 15 placé à l'orifice d'entrée (lu ventilateur 288 et amené dan, une position coiivenal(le par le dispositif d(_- commande pneumatique ?1.
Pour le combustible, le dispositif (le second réglage est constitué par la. ,oupap(- régu- latriee 13 située dans le tuyau :i et amenée dans une position convenable sous l'action des écarts se produisant à partir de la propor tion que l'on désire entre le débit mesuré du courant du combustible et le débit mesuré du courant d'air.
On règle la. vitesse de la turbine auxiliaire en faisant varier l'ouverture des soupapes 31 d'admission de vapeur destinées à alimenter en vapeur la. turbine 387. Cette vapeur peut être de la vapeur d'échappement ou de sou tirage provenant de la. turbine<B>122</B> on (le la va peur à haute pression provenant directement du générateur de vapeur ou de la. vapeur pro venant d'une source ou d'une combinaison de sources quelconque.
Un mécanisme de ré glage de la vitesse. constitué par un disposi tif de commande pneumatique 40. amène les soupapes 31 dans une position convenable sous l'influence d'une pression (le charge pneumatique établie par un relais régulateur 41 représenté en détail sur la fig. 6.
Pour régler le débit du courant d'entrée (lu liquide (en faisant varier la vitesse de la pompe à eau), on opère le réglage cous l'ac tion du débit du courant d'entrée du liquide, du débit du courant de sortie de la vapeur et de la, hauteur du niveau du liquide dans le séparateur.
Ainsi qu'il a été (lit ci-dessus, le eomp- lcur (le débit 25 fonctionne sous l'action du débit d(i courant de sortie de la vapeur et est destiné î) amener dans une position convena ble dans<B>le</B> sens vertical la tige d'un pilote 26 susceptible (l'être alimenté par (le l'air com- prinié. ainsi que l'indique la petite flèche sur la figure.
L'air comprimé arrive à l'intérieur de la boîte 26 (fig. 4) entre des guides pilotes 44, (lui .sont séparés sur la tige par un intervalle tel qu'ils s(: trouvent. en coïncidence avec des orifices annulaires étroits 45. Lorsque la tige pilote se déplace suivant son axe dans la i)oîte. (le faon que les guides 44 se déplacent par rapport aux orifices 45, une pression de charge définie s'établit dans l'un des orifices annulaires. se trouvant dans un rapport connu avec l'amplitude de ce mouvement.
Par exeinlrle. si la tige pilote monte. il existe a l'orifice de sortie supérieur. du côté gauche de la boîte 26, une pression de charge qui aun ierite dans un rapport défini avec l'am plitude dudit mouvement. tandis que si la, tige pilote descend, il existe à l'orifice de sortie inférieur, du côté gauche, une pression qui :augmente (l'une manière définie avec l'am plitude du mouvement.
Sur le dessin, les tuyaux ou capillaires servant ïï la transmission (le ces pressions de charge pneumatique sont représentés par tout e n pointillé pour les distinguer des con nexions électriques ou autres tuyaux ou con duites. Sur la fig. 1, 28 désigne un de ces tuyaux servant à transmettre une pression de charge pneumatique au dispositif de relais différentiel 27, pression qui se trouve dans un rapport connu avec le débit du courant de sortie de la vapeur.
Ce relais différentiel 27 est représenté en détail sur la. fig. .5. D'une manière semblable, l'indicateur de niveau d'eau 29 amène dans une position convenable, dans le sens vertical. la tige d'un pilote 30 pour établir dans le relais ? 7 une pression de charge pneumatique représentant la hau teur du niveau d'eau.
Si l'on se reporte à la fi-. 5, on voit que le tuyau 28 aboutit i( une chambre 50 séparée par un diaphragme ou une cloison mobile 52 d'une chambre 51 ouverte à l'air libre. Le diaphragme 52 et le ressort de charge 58 sont fixés tous deux sur une tige 54 à laquelle est également fixé un diaphragme 55, sépa rant des chambres 56, 57. Le tuyau 46 abou tit à la chambre 56. L'air comprimé peut ar river par un tuyau 58 dans la chambre 57 sous le contrôle d'une soupape 59. L'échappe ment de la chambre 57 dans l'atmosphère est contrôlé par une soupape 60.
La tige 54 est destinée à faire prendre une position conve nable à un dispositif de commande 61 des soupapes, soit pour admettre de l'air com primé par la soupape 59 et augmenter ainsi la pression dans la chambre 57, soit pour faire échapper de l'air dans l'atmosphère par la soupape 60 et diminuer ainsi la pression dans la chambre 57. La pression dans la. chambre 57 est transmise par un tuyau 62 à un dispo sitif de commande à diaphragme chargé par un ressort, destiné à amener dans une posi tion convenable une soupape 17 montée dans la conduite d'aspiration de la pompe à eau, cette soupape 17 constituant un dispositif ré glable destiné à produire une variation diffé rentielle de pression dans l'eau pompée.
On remarquera que les variations de la pression de charge qui sont transmises par le tuyau 28 ou celles qui sont transmises par le tuyau 46 agissent de façon à faire varier la pression de l'air dans la chambre 57 et par conséquent à amener la soupape 17 dans une position convenable.
La soupape 17 agit comme un orifice va riable au passage duquel se produit une va riation différentielle de la pression se trou vant dans un rapport connu avec le débit du liquide passant par la soupape 17. Les pres sions existant sur les faces opposées de la soupape se transmettent par des tuyaux 63, 64, respectivement dans des chambres 65, 66 du relais régulateur 41 (fig. 6).
Si l'on se reporte à la fig. 6, on voit que le relais régulateur 41 est semblable jusqu'à un certain point au relais 27, mais comporte en plus une dérivation d'échappement à fonc tionnement réglable 67 entre les chambres 56' et 57'. Une pression de charge s'établissant dans la chambre 57' agit par l'intermédiaire d'un tuyau 68 sur le mécanisme de réglage de la vitesse 40 pour faire prendre une posi tion convenable à la soupape d'admission de vapeur 31.
Dans ce cas, le rôle de la dériva tion d'échappement 67 à fonctionnement ré glable est de compléter le contrôle primaire de la pression agissant sur le mécanisme de réglage 40, par un contrôle secondaire de la même amplitude ou d'une amplitude diffé rente, consistant, par exemple, dans une ac tion successive ou supplémentaire, empêchant un mouvement excessif et d'oscillation et par laquelle la position prise par le mécanisme de réglage 40 ne dépend pas directement de la position prise par la soupape 17.
En général, la position prise par la. sou- papa 17 est déterminée par le débit du courant de sortie de la vapeur et par la hauteur du niveau du liquide dans le séparateur et cette soupape constitue un orifice variable dans la conduite d'aspiration de la pompe à eau.
L'appareil 41 qui reçoit la pression différen tielle au passage de la soupape 17 amène dans une position convenable le mécanisme de réglage 40 et les soupapes 31 de la tur bine pour contrôler la vitesse de la pompe à eau, de façon que la pression différentielle au passage de la soupape 17 soit maintenue cons tante, quel que soit le degré d'ouverture de la soupape 17, et l'arrivée du liquide dans la pompe à eau est ainsi contrôlée proportion nellement à la fois au débit du courant de sortie de la vapeur et à la hauteur du niveau du liquide dans le séparateur.
Si le débit du courant de sortie de la va peur augmente, le pilote 26 monte propor tionnellement, augmentant ainsi proportion nellement la pression de charge transmise par le tuyau 28, provoquant un mouvement de descente de la tige 54 et une ouverture cor respondante de la soupape 59, pour .admettre une quantité supplémentaire d'air comprimé dans la chambre 57 et augmentant ainsi la pression de charge pneumatique agissant par le tuyau 62 sur la soupape 17, ce qui aug mente le degré d'ouverture de la soupape pour faire arriver une quantité d'eau plus forte à. la. pompe à eau proportonnellement à l'augmentation du débit du courant. de va peur sortant du générateur de vapeur.
Si le niveau du liquide dans le séparateur 232 tend à baisser, le pilote 30 monte, aug mentant ainsi. la pression de charge dans la chambre 56 et ouvrant davantage de la même manière la. soupape<B>17</B> pour augmenter le dé mit du liquide entrant dans le générateur de vapeur.
On remarquera que la. soupape 17 agit sous forme d'orifice variable dont. la position est déterminée par le débit du courant, de vapeur sortant du générateur de vapeur et par la. hauteur du niveau du liquide clan, le sé- parateur. tandis que la vitesse de la poinlie à eau est déterminée non seulement par ces deux facteurs variables, mais encore par le débit de l'eau arrivant à, la pompe et la tra versant.
Le mécanisme de réglage 40 fait va rier la, vitesse de la turbine auxiliaire de façon à faire varier le débit. de l'eau passant par la soupape 17, pour maintenir constante la chute de pression au passage de la. soupape l î. Cela. veut dire évidemment que le débit d'eau est constant pour chaque position de la soupape régulatrice de contrôle. On voit d'après cela que la. vitesse de la turbine auxiliaire est ré glée de façon ii maintenir un débit d'eau dé fini en accord avec la demande indiquée par le débit de vapeur et par la hauteur du ni veau de l'eau.
La fig. 2 représente une seconde forme d'exécution de l'installation faisant l'objet de l'invention. Une turbine 69 est alimentée en vapeur par un tuyau 70 sous le contrôle d'un mécanisme de réglage de la vitesse cons titué par une soupape 71 actionnée par un diaphragme. La turbine est destinée à com mander une pompe à. liquide 7 ? débitant (In liquide dans un tuyau 73, dans lequel est. montée une soupape d'étranglement 74 régla ble à la. main. La. soupape d'étranglement 74.
destinée à produire une variation différen tielle de pression dans le fluide pompé. doit être amenée dans la position que l'on désire à la main soit sur place, soit à distance, pour contrôler la quantité de liquide passant par le tuyau 73.
Un relais régulateur r5, semblable au re lais 41. est. relié au tuyau 73 de part et d'au tre de la soupape 74 par des tuyaux 76,<B>77,</B> de façon à kre soumis à l'action de la pres sion différentielle existant au passage de la soupape 74. La, soupape 74 joue le rôle d'un orifice variable et le relais 75 constitue iiri compteur de la variation différentielle de pression au passage de l'orifice variable. l'ne pression de charge pneumatique est établie par le relais 75 dans un tuyau 78, cette pression agissant sur la, soupape 71 pour l'a; mener dans sine position convenable.
Lorsqu'on ouvre et ferme la soupape 74 pour l'amener dans une nouvelle position, la section de passage du fluide dans cette son- pape varie en conséquence, ainsi que la pres sion différentielle. qui agit par les tuyaux 76, 7 7 sur le relais différentiel régulateur 75.
Ce relais est réglé pour une certaine pression différentielle et lorsque la. pression différen tielle existante varie dans un sens ou l'autre à partir d'une valeur déterminée. la pression de charge pneumatique qui agit par le tuyau 78 sur la soupape 71 varie, provoquant un changement dans la position d'étranglement de la soupâpe 71 et, par conséquent, un chan gement dans le débit. de l'alimentation en va peur de la turbine 69.
La. vitesse de la tur bine 69 et de la pompe î'--) variant donc dans le sens et de la quantité que l'on désire jus qu'à ce que le courant de liquide passant par la soupape 74, dans sa nouvelle position d'ou verture, ait fait naître une variation différen tielle de la pression du tuyau 76 au tuyau <B>77,</B> égale ou proportionnelle à la variation différentielle de pression qui existait de l'un de ces tuyaux Îi l'autre, lorsque. la soupape 74 occupait sa position d'ouverture antérieure. Le contrôle de la vitesse de la turbine 69 est donc d'accord avec la puissance de la pompe 7 2 et de la turbine 69.
Il doit être bien en tendu que dans cette installation tous les fac teurs variables. tels que les caractéristiques d'écoulement de la soupape 71, des tuyères d'admission, etc, de la turbine 69, les varia- tions de température, pression, etc., de la va peur admise par le tuyau 70, etc., ainsi que les caractéristiques de la turbine et de la pompe n'interviennent pas et que le résultat finalement obtenu est un débit par le tuyau 73 correspondant d'une manière définie à la. position occupée par la tige de la. soupape 74.
Cette tige de soupape peut être calibrée avec précision en "fonction du débit de l'eau par rapport au trajet de la tige de soupape et cette relation reste exacte quelle que soit la valeur de l'un quelconque des facteurs va riables précités ou d'autres qui pourraient in fluencer d'une autre manière la marche de la turbine et de la pompe.
La fig. 3 représente encore une autre forme d'exécution de l'installation selon l'in vention, dans laquelle un ventilateur 79 est commandé par une turbine à vapeur 80 sous le contrôle d'un mécanisme de réglage de la vitesse 81,à commande pneumatique. L'air sortant du ventilateur 79 passe à travers un tuyau ou conduite 82 pour arriver à un f oyer 83 et y fournir l'air servant à entretenir la combustion d'un combustible tel que de l'huile combustible amenée par un tuyau 84 à. un brûleur 85. La proportion convenable entre l'air et le combustible est établie soit directement, soit par échelons suivant ce qu'on désire.
Dans le tuyau d'alimentation en huile 84 est placé un orifice ou autre étranglement 86 produisant une variation différentielle. Un compteur de débit 87 est monté de façon à être sensible à la. variation différentielle de pression au passage de l'orifice 86 qui est d'un type semblable à celui du compteur de débit 14 de la fig. 1. Le compteur de débit 87 est destiné à faire prendre une position convenable à un pilote 88 pour établir une pression de charge pneumatique dans un dis positif de commande pneumatique 89 servant à faire prendre une position convenable à un registre 90.
Le registre 90 est monté dans la conduite 82 et il est destiné à produire une variation différentielle de pression dans l'air refoulé dans le foyer. La chute de pression au passage du registre 90 est transmise par des tuyaux 91, 92à un relais régulateur 98, du type représenté sur la fig. 6: Ce relais régu lateur établit une pression de charge agissant sur le mécanisme de réglage 81 servant à con trôler la vitesse de la turbine 80.
En général, le contrôle de l'alimentation en huile combustible par le tuyau 84 peut se faire à. la main ou -sous l'action d'un facteur variable quelconque dans le fonctionnement du foyer ou de tout autre procédé.
Le débit est mesuré par le compteur- 87 qui établit une pression de charge servant à faire prendre une position convenable au dis positif de commande 89 et au registre 90 (orifice variable). Cette variation différen tielle de pression au passage du registre 90 établit une pression de charge servant au con trôle des soupapes d'admission de la vapeur de la turbine 80, de façon à faire varier la vitesse de la turbine et du ventilateur 79 dans le sens et de la quantité convenable pour maintenir constante la variation différentielle de pression qui agit sur le relais 93.
Par con séquent, il existera pour chaque valeur du débit d'huile combustible une position défi nie du registre 90 et la vitesse de la turbine 80 sera automatiquement contrôlée de façon à maintenir constante la variation différen tielle de pression au passage du registre 90 et par suite à faire varier et à régler le débit d'air vers le foyer dans la proportion que l'on désire par rapport au débit d'huile com bustible.
Les guides du pilote 88 peuvent recevoir une forme telle que le débit d'air soit directe ment proportionnel au débit d'huile combus tible pour toutes les allures de fonctionne ment, ou qu'il puisse augmenter avec le débit de l'alimentation en huile combustible ou qu'il puisse diminuer avec ce débit ou qu'il ait la valeur que l'on désire.
Installation comprising an appliance consuming steam at adjustable speed. The invention a. for object an installation comprising an apparatus consuming steam at adjustable speed, characterized in that it furthermore has a fluid pump controlled by said consuming apparatus, a mechanism for adjusting the speed of the consuming apparatus, a device for adjustable for producing a dif ferential pressure variation in the pumped fluid and a device operating under the action of the differential pressure variation and for controlling the adjustment mechanism.
A particular embodiment 'of the object of the invention, which will be described later by way of example, may be an installation for the production and use of power generally comprising a generator. steam, a steam consuming device and various auxiliary devices used for. supply the steam generator with liquid and combustion elements.
In the embodiment which will be described, the steam generator is of the type without cylindrical body, with forced circulation, comprising a fluid circulation circuit formed by one or more tubes of great length and of small diameter, in which the circulation is caused by the introduction of the liquid under pressure by one of the ends and by the exit of the vapor only by the other, the quantity of liquid introduced being normally greater than that of the vapor which leaves, and the difference between these quantities being taken from the aforementioned circuit between its ends.
The appended drawing represents, by way of examples, three embodiments of the installation forming the subject of the invention.
Fig. 1 relates to a first embodiment, comprising a steam generator without a cylindrical body with forced circulation, combined with a steam consuming device with adjustable speed, this device serving to control the operation of the steam generator; Fig. 2 represents a second embodiment of the installation, object of the invention; Fig. 3 shows a third embodiment of this installation;
Fig. 4 is a vertical section of a pilot valve shown in the installation of FIG. 1; The. Fi-. 5 is a vertical section of a pneumatic release which also presents the installation of FIG. 1; The fi-. G is similar to the fi ,, -. 5, but has certain special Siipplénien- ta.ires construction features.
The first embodiment of the installation, shown in FIG. 1, comprises a steam generator without cylindrical body with forced circulation. said fi-. 1 indicating. the circulation of gases, the circulation of the driving fluid and the heat absorption surface. The flow path of the motor fluid is formed of tubes of great length and small. inside diameter mounted taught in suitable manifolds.
The generator has an economizer 20? placed at the cold end of the gas passage and that is. supplied with liquid by a pump connected to a hot water tank or to another source (not shown).
Leaving the economizer 202. the liquid arrives at one or more pipes for circulating the fluid constituting the. steam production section 302 of the assembly, which has portions located on the floor, against the walls and. screen and against the vofite of the hearth.
The circulation pipes which carry the. production surface of the vapor enter an enlarged part of the fluid circulation circuit constituted by a separation chamber 232 serving to divide the fluid into liquid and vapor, the vapor arriving at a superheater 24 \ 3 and the excess liquid being extracted from the fluid circulation circuit by a pipe 1 to flow into the hot water tank or to the discharge. Normal continuous evacuation takes place through a choke. 2;
while a variable discharge is done through a regulating valve 3.
The heat source comprises an oil burner 4 supplied by a pipe 5 and an air chamber fi supplied by a pipe 7. To achieve the initial ignition of the oil heater device. a positive gas burner device 8 is provided, supplied by a pipe 9 by a gas flow controlled by a valve <B> 10 </B> actuated by an electromagnet.
The fluid circulation circuit has been shown in the form of the single serpentine tube, the section of the economizer 202 of which is supplied with pressurized liquid by a pipe 11 coming from a pump 289 which, although shown in purely schematic form can be of any suitable type. On leaving the economiser section, the fluid arrives in the production section (the steam and passes through it, then discharges into the separator 232.
On leaving the separator, the steam arrives in the superheater 242 and passes through it leaving it by a pipe 244 to arrive at a main turbine 12. The combustion products pass successively through the production section of the. steam, superheater and economizer and may come in contact with part or all of the separator.
A steam consuming device, consisting of an auxiliary turbine 287. controls the liquid feed pump 289, a fan 288, and a fuel feed pump 290. Although these devices have been shown schematically and as s 'they were mounted so as to be driven by the same shaft and at the same speed, it should. It should be understood that the necessary reduction gears or linkages (the control between the various devices are known and would be set up in an appropriate manner with regard to their speed, power.
etc., relative and (since it has only been proposed to indicate that the auxiliary turbine 287 controls the devices 289, <B> 289 </B> and 290 simultaneously and in concordance. The fuel oil supply to the burner 4 is first controlled by the speed of the oil pump 290, but the oil supply is further regulated by a regulating valve 13 placed in the pipe 5, and the flow rate of the current from oil is continuously measured by a counter 14.
The flow rate of the air supply serving to maintain combustion is determined on board by the speed of fan 288, but is further controlled by a damper 15 placed in line 7 at the inlet port. of the fan. The flow rate of the air stream is continuously measured by a flow meter 16.
The flow rate of the pressurized liquid supply through pipe 11 is first controlled by the speed of pump 289, but is further influenced by the position taken by a regulating valve 18 placed in a bypass bypassing the pump. .
When the steam generator is in operation, certain variable factors are measured, recorded and used as a basis for the automatic control of the supply of liquid to said generator and of the supply of combustion elements to the heating furnace.
19 designates a Bourdon tube intended to make known the instantaneous value of the flow rate of the output stream of the steam and to make a pilot valve 20 controlling the bypass valve 18 and a pneumatic control device 21 take a suitable position. take a suitable position in register 15.
22 designates a Bourdon tube constituting an element of an installation sensitive to the action of temperature and intended to make known the instantaneous value of the temperature of the output current of the vapor and to make take a position suitable for a pilot valve 23 for controlling a register 24 regulating the superheating.
As an indicator of the power or the load of the steam generator, a flow meter 25 is provided to indicate the instantaneous value of the flow rate of the steam stream leaving the superheater 242 and to make a suitable position take a position. pilot 26, so as to establish a pneumatic charge pressure in a relays 27 through a pipe 28.
29 designates a device operating under the action of the height of the level of the liquid in the separator 232 and constituting a pressurized box which encloses a <B> U </B> mercury tube joined at the top and bottom to the separator . A float is arranged so as to rise and fall with the surface of the mercury in one of the branches of the tube and thus brings into a suitable position a device making known the instantaneous height of the level of the liquid in the separator:
it simultaneously brings into a suitable position a pilot valve 30 to establish in the relay 27 a pneumatic charge pressure which represents the height of the level of the liquid and for the control of the valve 3.
The flow meter generally designated by 14 and providing a measurement of the flow rate of the fuel supply to the furnace is an apparatus operating under the action of a differential pressure and arranged so as to restore the deviations to par drawing the linear proportionality between the differential pressure and the flow, so that the angular displacements of its needle relative to an index are directly proportional by differential quantities to the differential variations of the flow.
The outline of the parts entering into the construction of the interior of the flow meter 14 is shown in dotted lines; this meter comprises a bell with a liquid seal, the walls of which are made of a material of suitable thickness and shape.
The flow meters 16 and 25 are similar to the flow meter 14 from the point of view of their construction and operation.
Preferably, the supply to the fluid-to-liquid circulation circuit and to the furnace with combustion elements is first checked. by varying the speed of the auxiliary turbine <B> 287. </B> and using as a basis for this control the flow rate of the liquid inlet stream, the rate of the steam outlet stream and the height of the liquid level in the separator.
However. to take into account the differences (which may exist in the characteristics of the pumps and the fan, as well as variations in the operating conditions, the second adjustment devices have been provided to complete the primary flow control of the combustion For air.
this di-spositif of its adjustment cond is constituted by the register 15 placed at the inlet port (read fan 288 and brought into a coiivenal position (the by the device d (_- pneumatic control? 1.
For the fuel, the device (the second adjustment is constituted by the., Oupap (- regulator 13 located in the pipe: i and brought into a suitable position under the action of the deviations occurring from the proportion that it is desired between the measured flow rate of the fuel stream and the measured flow rate of the air stream.
We settle it. speed of the auxiliary turbine by varying the opening of the steam inlet valves 31 intended to supply the steam. turbine 387. This steam can be exhaust or draft steam from the. turbine <B> 122 </B> on (the high pressure gas coming directly from the steam generator or steam from any source or combination of sources.
A speed adjustment mechanism. constituted by a pneumatic control device 40. brings the valves 31 into a suitable position under the influence of pressure (the pneumatic load established by a regulator relay 41 shown in detail in fig. 6.
To adjust the flow rate of the input current (read liquid (by varying the speed of the water pump), the adjustment is made by the action of the flow rate of the liquid inlet current, of the flow rate of the output current. of the vapor and the height of the liquid level in the separator.
As it was (read above, the eomp- lcur (the flow 25 operates under the action of the flow d (i output stream of steam and is intended to) bring into a suitable position in <B > the vertical </B> direction the rod of a pilot 26 capable of being supplied by (the compressed air. as indicated by the small arrow in the figure.
The compressed air arrives inside the box 26 (fig. 4) between pilot guides 44, (it .are separated on the rod by an interval such that they are found in coincidence with annular orifices 45. As the pilot rod moves along its axis in the box (as the guides 44 move relative to the ports 45, a defined charge pressure builds up in one of the annular ports. finding in a known relation with the amplitude of this movement.
For example. if the pilot rod goes up. it exists at the upper outlet port. on the left side of the box 26, a load pressure which aun ierite in a defined ratio with the amplitude of said movement. whereas if the pilot rod descends, there is at the lower outlet port on the left side a pressure which: increases (in a manner defined with the amplitude of the movement.
In the drawing, the pipes or capillaries serving for the transmission (these pneumatic charging pressures are represented by all dotted lines to distinguish them from electrical connections or other pipes or conduits. In fig. 1, 28 denotes one of these. pipes for transmitting a pneumatic charge pressure to the differential relay device 27, which pressure is in a known relationship to the flow rate of the output stream of steam.
This differential relay 27 is shown in detail in the. fig. .5. In a similar fashion, the water level indicator 29 moves to a suitable position, in the vertical direction. the rod of a pilot 30 to establish in the relay? 7 a pneumatic charge pressure representing the height of the water level.
If we refer to fi-. 5, it is seen that the pipe 28 terminates i (a chamber 50 separated by a diaphragm or a movable partition 52 from a chamber 51 open to the air. The diaphragm 52 and the load spring 58 are both fixed on a rod 54 to which is also attached a diaphragm 55, separating the chambers 56, 57. The pipe 46 terminates in the chamber 56. The compressed air can flow through a pipe 58 into the chamber 57 under the control of a valve 59. The escape from chamber 57 to atmosphere is controlled by a valve 60.
The rod 54 is intended to take a suitable position for a control device 61 of the valves, either to admit air compressed by the valve 59 and thus increase the pressure in the chamber 57, or to release air. air into the atmosphere through valve 60 and thereby decrease the pressure in chamber 57. The pressure in the. chamber 57 is transmitted by a pipe 62 to a diaphragm control device loaded by a spring, intended to bring into a suitable position a valve 17 mounted in the suction line of the water pump, this valve 17 constituting a adjustable device intended to produce a differential pressure variation in the pumped water.
It will be noted that the variations of the charge pressure which are transmitted by the pipe 28 or those which are transmitted by the pipe 46 act so as to vary the pressure of the air in the chamber 57 and consequently to bring the valve 17 in a suitable position.
The valve 17 acts as a variable orifice through which there is a differential variation of the pressure occurring in a known ratio with the flow rate of the liquid passing through the valve 17. The pressures existing on the opposite faces of the valve are transmitted by pipes 63, 64, respectively in chambers 65, 66 of the regulator relay 41 (fig. 6).
If we refer to fig. 6, it is seen that the regulator relay 41 is similar to a certain extent to the relay 27, but additionally comprises an adjustable operable exhaust bypass 67 between the chambers 56 'and 57'. A charge pressure building up in chamber 57 'acts through a pipe 68 on the speed control mechanism 40 to cause the steam inlet valve 31 to assume a suitable position.
In this case, the role of the adjustable exhaust branch 67 is to complete the primary control of the pressure acting on the adjustment mechanism 40, by a secondary control of the same amplitude or of a different amplitude. , consisting, for example, in a successive or additional action, preventing excessive movement and oscillation and whereby the position taken by the adjustment mechanism 40 does not depend directly on the position taken by the valve 17.
In general, the position taken by the. valve 17 is determined by the flow rate of the outlet stream of steam and by the height of the liquid level in the separator and this valve constitutes a variable orifice in the suction line of the water pump.
The apparatus 41 which receives the differential pressure at the passage of the valve 17 brings in a suitable position the adjustment mechanism 40 and the valves 31 of the turbine to control the speed of the water pump, so that the differential pressure the passage of the valve 17 is kept constant, whatever the degree of opening of the valve 17, and the arrival of the liquid in the water pump is thus controlled in proportion to both the flow rate of the output current of vapor and up to the level of the liquid in the separator.
If the flow rate of the output current of the vapor increases, the pilot 26 rises proportionally, thus increasing proportionally the charge pressure transmitted by the pipe 28, causing a downward movement of the rod 54 and a corresponding opening of the valve. valve 59, to admit an additional quantity of compressed air into chamber 57 and thereby increasing the pneumatic charge pressure acting through pipe 62 on valve 17, which increases the degree of opening of the valve to bring about a greater amount of water to. the. water pump proportional to the increase in current flow. Go scared coming out of the steam generator.
If the level of liquid in separator 232 tends to drop, pilot 30 rises, thereby increasing. charging pressure in chamber 56 and further opening the same way. valve <B> 17 </B> to increase the flow rate of the liquid entering the steam generator.
It will be noted that the. valve 17 acts as a variable orifice including. the position is determined by the flow rate of the current, of steam leaving the steam generator and by the. height of the clan liquid level, the separator. while the speed of the water pump is determined not only by these two variable factors, but also by the flow rate of the water arriving at the pump and through it.
The adjustment mechanism 40 causes the speed of the auxiliary turbine to vary so as to vary the flow rate. of the water passing through the valve 17, to keep the pressure drop constant when passing the. valve l î. That. obviously means that the water flow is constant for each position of the control regulator valve. We see from this that the. The speed of the auxiliary turbine is adjusted so as to maintain a water flow rate defined in accordance with the demand indicated by the steam flow rate and by the height of the water level.
Fig. 2 represents a second embodiment of the installation forming the subject of the invention. A turbine 69 is supplied with steam through a pipe 70 under the control of a speed control mechanism consisting of a valve 71 actuated by a diaphragm. The impeller is intended to control a pump. liquid 7? flow (In liquid in a pipe 73, in which is. mounted a. throttle valve 74 adjustable by hand. The. throttle valve 74.
intended to produce a differential pressure variation in the pumped fluid. must be brought into the desired position by hand, either on site or remotely, to control the amount of liquid passing through pipe 73.
A regulator relay r5, similar to relay 41. est. connected to the pipe 73 on either side of the valve 74 by pipes 76, <B> 77, </B> so as to be subjected to the action of the differential pressure existing at the passage of the valve 74 The valve 74 acts as a variable orifice and the relay 75 constitutes a counter for the differential pressure variation as the variable orifice passes. the pneumatic charge pressure is established by the relay 75 in a pipe 78, this pressure acting on the, valve 71 for a; lead in a suitable position.
When the valve 74 is opened and closed to bring it to a new position, the section of passage of the fluid in this valve varies accordingly, as does the differential pressure. which acts via pipes 76, 7 7 on the differential regulator relay 75.
This relay is set for a certain differential pressure and when the. existing differential pressure varies one way or the other from a determined value. the pneumatic charge pressure which acts through pipe 78 on valve 71 varies, causing a change in the throttle position of valve 71 and, therefore, a change in flow rate. power goes scared of the turbine 69.
The speed of the turbine 69 and of the pump 1 '-) therefore varying in the direction and in the quantity that is desired until the flow of liquid passing through the valve 74, in its new opening position, has given rise to a differential variation in pressure from pipe 76 to pipe <B> 77, </B> equal or proportional to the differential pressure variation which existed of one of these pipes Îi l 'other, when. valve 74 was in its previous open position. The control of the speed of the turbine 69 is therefore in accordance with the power of the pump 72 and of the turbine 69.
It must be made clear that in this installation all the variable factors. such as the flow characteristics of the valve 71, the inlet nozzles, etc., of the turbine 69, the variations in temperature, pressure, etc., of the vapor admitted by the pipe 70, etc., as well as the characteristics of the turbine and of the pump are not involved and that the result finally obtained is a flow rate through the pipe 73 corresponding in a manner defined in the. position occupied by the rod of the. valve 74.
This valve stem can be accurately calibrated as a function of the flow rate of water relative to the path of the valve stem and this relationship remains exact regardless of the value of any of the foregoing variable factors or others which could in fluence in another way the operation of the turbine and the pump.
Fig. 3 shows yet another embodiment of the installation according to the invention, in which a fan 79 is controlled by a steam turbine 80 under the control of a speed adjustment mechanism 81, with pneumatic control. The air exiting the fan 79 passes through a pipe or duct 82 to reach a hearth 83 and provide therein the air used to support the combustion of a fuel such as fuel oil supplied by a pipe 84 to. . a burner 85. The suitable proportion between air and fuel is established either directly or in stages depending on what is desired.
In the oil supply pipe 84 is placed an orifice or other constriction 86 producing a differential variation. A flow meter 87 is mounted to be sensitive to the. differential pressure variation when passing through orifice 86 which is of a type similar to that of flow meter 14 of FIG. 1. The flow meter 87 is intended to cause a pilot 88 to assume a suitable position to build up a pneumatic charge pressure in a pneumatic control device 89 for effecting a suitable position for a register 90.
The register 90 is mounted in the line 82 and is intended to produce a differential pressure variation in the air discharged into the fireplace. The pressure drop when passing the register 90 is transmitted by pipes 91, 92 to a regulator relay 98, of the type shown in FIG. 6: This regulator relay establishes a load pressure acting on the regulating mechanism 81 serving to control the speed of the turbine 80.
In general, control of the fuel oil supply through pipe 84 can be done at. by hand or - under the action of any variable factor in the operation of the fireplace or any other process.
The flow rate is measured by meter 87 which establishes a charge pressure serving to make the control device 89 and register 90 (variable orifice) assume a suitable position. This differential pressure variation at the passage of the register 90 establishes a load pressure serving to control the steam inlet valves of the turbine 80, so as to vary the speed of the turbine and of the fan 79 in the direction and the amount suitable to keep constant the differential pressure variation acting on relay 93.
Consequently, there will be for each value of the fuel oil flow a defined position of the register 90 and the speed of the turbine 80 will be automatically controlled so as to maintain constant the differential pressure variation when passing the register 90 and by following varying and adjusting the air flow to the fireplace in the desired proportion to the fuel oil flow.
Pilot guides 88 may be shaped such that the air flow is directly proportional to the flow of fuel oil for all stages of operation, or that it can increase with the flow of the oil supply. fuel or that it can decrease with this flow or that it has the desired value.