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pour: "Appareil pour le réglage de l'adduction d'un fluide".
La présente invention est relative à un appareil perfectionné pour commander l'adduction de l'air comburant,dans un conduit adducteur unique en fonction de la quantité d'air nédessaire à plusieurs adductions sépa- rées de combustibles en vue de l'obtention d'une atmosphère.désirée dans une chambre.de combustion ou, plus particulièrement, dans des fours (ou des chaudières) industriels.
Il a été proposé antérieurement de totaliser les vitesses d'adduc- tion des combustibles à l'aide de doseurs de combustible ou de courants d'air directeurs directement proportionnels au pouvoir calorifique des dif- férents combustibles et de la totalité de l'air, par rapport à la somme des différents combustibles, exprimée en calories. Le principe de ces ap- pareils est fondé sur le fait qu'il faut une quantité d'air bien détermi- née pour une quantité donnée de combustible, calculée d'après la valeur calorifique.
Le principal but de cette invention est de créer des dispo- sitifs mécaniques et réglables pour totaliser et proportionner les quanti- tés, intervenant en fonction de la totalité de l'air nécessaire aux
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différents combustibles constitués par des gaz, de l'huile, du charbon pulvérisé, etc..., et tenant compte des conditions de fonctionnement de chaque foyer pouvant exiger des proportions variables entre l'apport de calories et l'adduction d'air pour différentes vitesses de l'air total et tenant compte également d'une entrée d'air additionnel éventuelle en dehors de la commande de l'appareil, par exemple d'une infiltration d'air ou d'une certaine quantité d'air primaire dans le cas de brûleurs à hui- le et de brûleurs à charbon pulvérisé.
Un autre but de l'invention est de créer un dispositif réglable pour compenser les variations de la densité ou de la composition chimi- que des combustibles, ou encore de l'atmosphère de combustion désirée.
Un autre but est de créer un dispositif pour totaliser les quantités d'air nécessaires aux différents combustibles, de telle manière que les impul- sions produites par le dosage des différents combustibles ou de l'air total soient ou non obtenues par des plaques perforées produisant des rapports de puissance secondaire entre les impulsions et les vitesses d'adduction, ou par d'autres impulsions qui peuvent être une fonction quelconque des vitesses d'adduction et qui n'ont pas nécessairement les mêmes caractéristiques pour chaque combustible ou pour chaque adduction d'air.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la des- cription ci-après, en regard du dessin ci-annexé, sur lequel
La fige 1 est une vue schématique d'un appareil totalisateur sui- vant l'invention, appliqué à deux combustibles gazeux.
La fig. 2 est une vue en plan sur le dessus d'un train différen- tiel du type employé dans l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue schématique montrant des trains différen- tiels employés au dosage de trois combustibles.
L'appareil représenté sur ce dessin est destiné à. régler la quan- tité de l'air comburant par rapport à l'air nécessaire pour des combus- tibles gazeux sépa.rés, chacun de ces combustibles étant réglé à la main ou subissant des variations d'adduction. La fig. 1 montre deux conduits
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adducteurs de combustibles 10 et 11 et un seul conduit adducteur d'air 12, qui amène l'air nécessaire à la combustion des deux combustibles. Tous ces conduits adducteurs aboutissent à un foyer ordinaire (non représenté). Le problème à résoudre consiste à déterminer la quantité d'air nécessaire aux deux combustibles de pouvoirs calorifiques différents et de commander l'ad- duction de l'air en fonction de la somme des différentes quantités d'air nécessaires.
A ce sujet, il y a lieu de se reporter au Brevet américain N 2.134.745 qui décrit des régulateurs employés pour proportionner l'ad- duction de l'air à l'adduction de plusieurs combustibles séparés.
Dans le présent exemple, les différentes quantités d'air nécessaires aux différents combustibles sont déterminées par le fait que l'on crée,des pressions d'écoulement différentielles sur les deux,côtés opposés d'un ori- fice d'étranglement intercalé dans les conduits adducteurs des combustibles.
Ces différences de pression sont ensuite transformées en mouvements direc- tement proportionnels aux différentes quantités d'air nécessaires et ces mouvements, qui ne sont pas nécessairement directement proportionnels au pouvoir calorifique des différents combustibles, sont transmis à un dispo- sitif totalisateur agencé pour régler le passage de l'air.
Dans la disposi- tion représentée, chacun des conduits adducteurs 10 et 11 est muni d'un orifice d'étranglement 13, des deux côtés duquel partent des conduite de dérivation 14 et 15 débouchant sur les deux faces d'une membrane 16 agis- sant sur un côté d'une tuyère pivotante 17 faisant partie d'un régulateur de construction connue et actionné par une pression différentielle. La pous- sée exercée par la membrane est produite à l'encontre de l'action d'un res- sort 18, dont la compression est commandée par une came 19 d'un profil.va- riable. Dans le présent exemple, la came est composée d'un grand nombre de plaquettes fendues, réglables les unes par rapport aux autres, et assem- blées à l'aide d'un boulon 20. Le bloc formé par ces plaquettes est fixé sur un curseur 21 monté coulissant sur des supports fixes.
Le régulateur à tuyère comporte un curseur régulateur de rapports ordinaire 22, qui peut être employé pour faire varier le rapport entre la quantité d'air nécessai- re au combustible, en fonction des variations de la densité des combustibles
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ou 3-'autres facteurs, ainsi qu'il sera décrit plus loin. Dans le dispositif représenté, la tuyère distribue le fluide à l'un ou l'autre de deux conduits 23 et 24 raccordés sur un servo-moteur 25 du type à piston qui, à son tour, actionne un pignon denté 26 en prise avec une crémaillère 27 solidaire du curseur 21. On voit que ce curseur porte un index. 28 se déplaçant sur une graduation de lecture 29 qui indique les quantités d'air nécessaires au combustible en question.
On voit également qu'une poussée exercée par la membrane 16 sur le relais à tuyère déplace cette tuyère jusqu'à ce que le servo-moteur ait dé- placé la came 19 et comprimé le ressort 18 d'une quantité suffisante pour compenser l'effet de poussée de la membrane et pour rappeler la tuyère dans sa position médiane. On obtient de cette façon un rapport bien déterminé entre les impulsions de l'écoulement et le déplacement de la came, rapport qui est indiqué par l'index 28. Ce rapport peut être modifié pour tenir compte des conditions de fonctionnement de chaque foyer, et ce par une mo- dification du profil de la came réglable 19.
Il ressort de ce qui précède que, quelle que soit la caractéristique de l'impulsion produite par l'écoulement qui, dans de nombreux cas, n'est pas une fonction de puissance secondaire, il est toujours possible d'obtenir un déplacement correspondant de la came 19 qui soit directement proportion- nel à la quantité d'air nécessaire à chaque combustible, pour une vitesse d'adduction déterminée.
En particulier, cet agencement permet de réaliser d.es réglages te- nant compte des caractéristiques du brûleur ou des conditions de fonction- nement du foyer pour une intensité de chauffage déterminée. Par exemple, certains foyers exigent une réduction de l'entrée d'air pour une faible intensité de chauffage, parce que les infiltrations d'air inévitables ré- duisent la nécessité d'une admission réglée d'air additionnel. Dans d'au- tres cas, il est souhaitable d'introduire de l'air additionnel, et il en résulte une augmentation de l'excédent d'air parce que les brûleurs ont tendance à produire une combustion imparfaite aux faibles vitesses d'ad- mission. Toutes ces conditions peuvent être corrigées à l'aide des cames
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de profil variable 19.
De plus, les curseurs régulateurs de rapports 22 permettent l'introduction de facteurs de correction qui tiennent compte des variations de la composition chimique des. combustibles, des changements de viscosité, des changements de densité, etc... Toute modification de la position des curseurs régulateurs 20 allonge ou réduit la course des cames qui est directement proportionnelle aux impulsions dans toute la gamme des vitesses d'adduction.
Dans le présent exemple, le¯déplacement des cames, qui est propor- tionnel aux quantités d'air nécessaires aux différents combustibles, est transmis par un dispositif totalisateur à l'obturateur-régulateur de l'air.
D'après le dessin, chaque crémaillère est solidaire d'un bras 30 sur lequel est articulée une bielle d'accouplement 31. Chaque bielle d'accouplement est à son tour articulée sur un levier 32 qui actionne un arbre 33 portant un pignon droit 34. Ce pignon droit 34 actionne un train différentiel 35 qui transmet le mouvement de rotation par un arbre porte-satellites 36 à un pignon 37. Celui-ci déplace une crémaillère ou un curseur 38 similaire aux curseurs 21 et portant une came à profil réglable 39 similaire aux ca- mes 19. Cette came est profilée pour tenir compte de la totalité des infil- trations d'air dans le foyer et pour faire varier l'arrivée de l'air.
Le curseur 38 est monté d'une manière similaire à celle des curseurs 21, et il porte également un index 40 se déplaçant sur une graduation 41, pour in- diquer la totalité de l'air nécessaire aux différents combustibles, étant donné que le mouvement transmis au pignon 37 et, par celui-ci, à la came 39, est égal à la somme des mouvements transmis par les différentes cames au train différentiel.
D'après le dessin, le passage de l'air dans le conduit 12 est réglé par un papillon 42 qui est actionné par un servo-moteur 43 du type à piston.
Sur ce servo-moteur sont raccordés des conduits 44 et 45, pour lesquels la distribution est faite par un régulateur à tuyère 46, comportant également un curseur régulateur de rapports 47 permettant de modifier à volonté la vi- tesse d'écoulement de l'air. La came 39 agit sur un côté de la tuyère par un ressort 48 et modifie le régime du régulateur pour la commande du passage
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de l'air dans le conduit 12. Le ressort commande la tuyère à l'encontre de l'action d'une membrane 49 sur l'autre côté de la tuyère, et la position de cette membrane est déterminée par la chute de pression à travers un orifice d'étranglement 50 intercalé dans le conduit adducteur d'air, agissant par des conduits de dérivation 51 et 52 sur les faces opposées de la membrane.
Lorsque le ressort est comprimé par le déplacement de la came vers la droite, la tuyère tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et le servo-moteur ouvre le papillon 42 jusqu'à ce que l'augmentation de la vi- tesse de passage de l'air produise une chute de pression à travers l'orifi- ce d'étranglement 50 qui soit suffisante pour compenser la tension du res- sort. L'adduction de l'air est donc réglée de telle manière qu'elle soit directement proportionnelle au déplacement de la came de réglage de l'air, ce déplacement étant à son tour proportionnel à la somme des quantités d'air nécessaires aux différents combustibles.
Les réglages du curseur régulateur de rapport 47 permettent de faire varier ce rapport entre l'adduction com- mandée de l'air et la quantité d'air nécessaire, et il en résulte un régla- ge du pourcentage de l'excédent ou du manque dans la quantité totale de l'air.
Lorsque la quantité du combustible primaire augmente, par exemple, il est bien entendu que le régulateur et l'appareil transmettent un mouve- ment vers la droite à la bielle 31 et au levier 32 de gauche, tandis que lorsque l'augmentation porte sur la quantité du combustible secondaire, il se produit également un déplacement vers la droite de la bielle et du le- vier de droite, ce qui transmet au pignon 37 un mouvement de sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, par l'intermédiaire de l'arbre 36 du train différentiel. La came 39 est alors déplacée vers la droite. Cette came déplace à son tour la tuyère 46 dans le sens des aiguilles d'une mon- tre pour actionner le piston du servo-moteur 43 dans le sens de l'ouverture du papillon 42, en vue d'une augmentation de la quantité d'air.
Ensuite, la résistance de la tuyère à tout autre déplacement est augmentée par une aug- mentation de la pression différentielle agissant sur la membrane 49. Lorsque cette pression différentielle compense l'action du ressort, la tuyère revieni
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automatiquement vers sa position médiane.
La fig. 3 représente un agencement de trains différentiels pour la transmission de mouvements de totalisation suivant les besoins en air de trois combustibles. Dans cet exemple, l'arbre totalisateur 36 est monté pour actionner l'un des deux arbres 33' portant chacun un pignon droit et faisant partie du deuxième train différentiel comportant un arbre porte- satellites 36' muni également d'un pignon 37. L'autre arbre 33' du deuxiè- me train'différentiel est actionné par une bielle 31' qui est déplacée en fonction de la quantité d'air nécessaire au troisième combustible. Le dis- positif actionnant la troisième bielle 31' peut être similaire à ceux pré- vus pour les deux bielles 31 de la fig. 1. Il est bien entendu que l'on peut régler de cette manière un nombre quelconque de combustibles, simple- ment en complétant le nombre des trains différentiels.
De même, l'appareil fonctionne d'une manière satisfaisante, même si l'on n'emploie qu'un seul combustible à la fois.
Dans l'agencement de la fig. 1, il est également bien entendu que les régulateurs, servo-moteurs et les cames peuvent être montés sur un sup- port convenable, par exemple une table. La course des cames peut être choi- sie égale pour tous les dispositifs de commande, ce qui est obtenu par le fait que l'on choisit les rapports de transmission nécessaires des trains différentiels, tandis que les cames peuvent être guidées en ligne droite d'une manière convenable quelconque, par exemple à l'aide d'un curseur rou- lant ou coulissant. De plus, les indicateurs des quantités d'air nécessai- res peuvent être d'un type mécanique ou électrique et tous ces indicateurs peuvent être placés en un point convenable quelconque.
Enfin, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mo- de de réalisation particulier qui n'a été décrit et représenté,qu'à titre d'exemple. De plus, il n'est pas indispensable que toutes les caractéris- tiques de l'invention soient employées en combinaison, étant donné qu'elles peuvent être utilisées en combinaison ou séparément.
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for: "Device for regulating the supply of a fluid".
The present invention relates to an improved apparatus for controlling the adduction of combustion air, in a single adductor duct as a function of the quantity of air necessary for several separate adductions of fuels with a view to obtaining air. a desired atmosphere in a combustion chamber or, more particularly, in industrial furnaces (or boilers).
It has previously been proposed to totalize the fuel supply speeds using fuel metering devices or directing air currents directly proportional to the calorific value of the different fuels and of the total air, compared to the sum of the different fuels, expressed in calories. The principle of these devices is based on the fact that a certain quantity of air is required for a given quantity of fuel, calculated according to the calorific value.
The main object of this invention is to create mechanical and adjustable devices for totalizing and proportioning the quantities, acting according to the total amount of air required for
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different fuels consisting of gas, oil, pulverized coal, etc ..., and taking into account the operating conditions of each household which may require variable proportions between the supply of calories and the supply of air for different speeds of the total air and also taking into account any additional air entering outside the control of the device, for example air infiltration or a certain quantity of primary air in the case of oil burners and pulverized charcoal burners.
Another object of the invention is to create an adjustable device for compensating for variations in the density or in the chemical composition of the fuels, or even in the desired combustion atmosphere.
Another object is to create a device for totalizing the quantities of air necessary for the different fuels, in such a way that the impulses produced by the metering of the different fuels or of the total air may or may not be obtained by perforated plates producing secondary power ratios between the pulses and the adduction speeds, or by other pulses which may be any function of the adduction speeds and which do not necessarily have the same characteristics for each fuel or for each adduction d 'air.
Other objects and advantages of the invention will emerge from the description below, with reference to the accompanying drawing, in which
Figure 1 is a schematic view of a totalizing apparatus according to the invention, applied to two gaseous fuels.
Fig. 2 is a top plan view of a differential train of the type employed in the apparatus of FIG. 1.
Fig. 3 is a schematic view showing differential trains employed in the metering of three fuels.
The apparatus shown in this drawing is intended for. adjust the amount of combustion air relative to the air required for separate gaseous fuels, each of these fuels being manually regulated or undergoing adduction variations. Fig. 1 shows two ducts
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fuel adductors 10 and 11 and a single air adductor duct 12, which supplies the air necessary for the combustion of the two fuels. All these adductor ducts lead to an ordinary focus (not shown). The problem to be solved consists in determining the quantity of air necessary for the two fuels of different calorific values and of controlling the air addition as a function of the sum of the different quantities of air required.
In this regard, reference should be made to US Patent No. 2,134,745 which describes regulators employed to proportion the air supply to the supply of several separate fuels.
In the present example, the different quantities of air required for the different fuels are determined by the fact that one creates differential flow pressures on the two opposite sides of a throttle orifice inserted in the fuel adductor ducts.
These pressure differences are then transformed into movements that are directly proportional to the different quantities of air required and these movements, which are not necessarily directly proportional to the calorific value of the different fuels, are transmitted to a totalizing device arranged to adjust the air flow. passage of air.
In the arrangement shown, each of the adductor ducts 10 and 11 is provided with a throttling orifice 13, from both sides of which branch ducts 14 and 15 leave, opening out on both faces of a membrane 16 acting. on one side of a pivoting nozzle 17 forming part of a regulator of known construction and actuated by a differential pressure. The thrust exerted by the membrane is produced against the action of a spring 18, the compression of which is controlled by a cam 19 of variable profile. In the present example, the cam is composed of a large number of slotted plates, adjustable with respect to one another, and assembled using a bolt 20. The block formed by these plates is fixed on a slider 21 slidably mounted on fixed supports.
The nozzle regulator has an ordinary ratio regulator slider 22, which can be used to vary the ratio of the amount of air required for the fuel, according to changes in fuel density.
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or 3-other factors, as will be described later. In the device shown, the nozzle distributes fluid to either of two conduits 23 and 24 connected to a piston-type servo motor 25 which, in turn, actuates a toothed pinion 26 engaged with a rack 27 integral with the cursor 21. It can be seen that this cursor carries an index. 28 moving on a reading graduation 29 which indicates the quantities of air required for the fuel in question.
It can also be seen that a thrust exerted by the diaphragm 16 on the nozzle relay moves this nozzle until the servomotor has moved the cam 19 and compressed the spring 18 by a sufficient amount to compensate for the pressure. thrust effect of the membrane and to return the nozzle to its middle position. In this way, a well-determined ratio is obtained between the pulses of the flow and the displacement of the cam, which ratio is indicated by the index 28. This ratio can be modified to take account of the operating conditions of each household, and this by modifying the profile of the adjustable cam 19.
It follows from the above that regardless of the characteristic of the impulse produced by the flow which in many cases is not a function of secondary power, it is always possible to obtain a corresponding displacement of the cam 19 which is directly proportional to the quantity of air necessary for each fuel, for a determined adduction speed.
In particular, this arrangement makes it possible to make adjustments taking into account the characteristics of the burner or the operating conditions of the fireplace for a determined heating intensity. For example, some homes require reduced air intake for low heat intensity, because the inevitable air infiltration reduces the need for a controlled intake of additional air. In other cases, it is desirable to introduce additional air, and this results in an increase in excess air because the burners tend to produce imperfect combustion at low ad speeds. - mission. All of these conditions can be corrected using cams
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variable profile 19.
In addition, the ratio regulating sliders 22 allow the introduction of correction factors which take into account variations in the chemical composition of. fuels, changes in viscosity, changes in density, etc. Any change in the position of the regulating sliders 20 lengthens or reduces the stroke of the cams which is directly proportional to the pulses throughout the range of adduction speeds.
In the present example, the movement of the cams, which is proportional to the quantities of air required for the different fuels, is transmitted by a totalizing device to the air shutter-regulator.
According to the drawing, each rack is integral with an arm 30 on which is articulated a coupling rod 31. Each coupling rod is in turn articulated on a lever 32 which actuates a shaft 33 carrying a spur gear 34. This spur gear 34 actuates a differential gear 35 which transmits the rotational movement through a planet carrier shaft 36 to a pinion 37. The latter moves a rack or a slider 38 similar to the sliders 21 and carrying an adjustable profile cam 39 similar to cams 19. This cam is profiled to take into account all of the air infiltration into the fireplace and to vary the air inlet.
The slider 38 is mounted in a manner similar to that of the sliders 21, and it also has an index 40 moving on a graduation 41, to indicate the totality of the air necessary for the different fuels, since the movement transmitted to pinion 37 and, by the latter, to cam 39, is equal to the sum of the movements transmitted by the various cams to the differential gear.
According to the drawing, the passage of air in the duct 12 is regulated by a butterfly valve 42 which is actuated by a servomotor 43 of the piston type.
This servomotor are connected to conduits 44 and 45, for which the distribution is made by a nozzle regulator 46, also comprising a ratio regulator slider 47 allowing the air flow speed to be modified at will. . The cam 39 acts on one side of the nozzle by a spring 48 and modifies the speed of the regulator for the control of the passage
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air in the duct 12. The spring controls the nozzle against the action of a membrane 49 on the other side of the nozzle, and the position of this membrane is determined by the pressure drop at through a throttling orifice 50 interposed in the air supply duct, acting by bypass ducts 51 and 52 on the opposite faces of the membrane.
When the spring is compressed by moving the cam to the right, the nozzle rotates clockwise and the servo motor opens the throttle 42 until the speed increases. passage of air produces a pressure drop across the throttle port 50 sufficient to compensate for the spring tension. The air supply is therefore regulated in such a way that it is directly proportional to the displacement of the air adjustment cam, this displacement being in turn proportional to the sum of the quantities of air required for the various fuels. .
The adjustments of the ratio regulator slider 47 make it possible to vary this ratio between the commanded air supply and the quantity of air required, and this results in an adjustment of the percentage of excess or shortage. in the total amount of air.
When the quantity of primary fuel increases, for example, it is understood that the regulator and the apparatus transmit a movement towards the right to the connecting rod 31 and to the lever 32 on the left, while when the increase relates to the quantity of the secondary fuel, there is also a movement towards the right of the connecting rod and the right lever, which transmits to the pinion 37 a movement in the opposite direction to that of the needles of a clock, by means of the shaft 36 of the differential gear. Cam 39 is then moved to the right. This cam in turn moves the nozzle 46 in the direction of clockwise to actuate the piston of the servomotor 43 in the direction of the opening of the throttle 42, with a view to increasing the quantity of 'air.
Then, the resistance of the nozzle to any further displacement is increased by an increase in the differential pressure acting on the diaphragm 49. When this differential pressure compensates for the action of the spring, the nozzle returns.
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automatically to its middle position.
Fig. 3 shows an arrangement of differential trains for the transmission of totalization movements according to the air requirements of three fuels. In this example, the totalizer shaft 36 is mounted to actuate one of the two shafts 33 'each carrying a spur gear and forming part of the second differential gear comprising a planet carrier shaft 36' also provided with a pinion 37. L The other shaft 33 'of the second differential train is actuated by a connecting rod 31' which is moved according to the quantity of air required for the third fuel. The device actuating the third link 31 'can be similar to those provided for the two links 31 of FIG. 1. Of course, any number of fuels can be adjusted in this way, simply by supplementing the number of differential gears.
Likewise, the apparatus operates satisfactorily, even if only one fuel is used at a time.
In the arrangement of FIG. 1, it is also of course understood that the regulators, servomotors and cams can be mounted on a suitable support, for example a table. The stroke of the cams can be chosen equal for all the control devices, which is achieved by choosing the necessary transmission ratios of the differential gears, while the cams can be guided in a straight line. in any convenient way, for example using a rolling or sliding slider. In addition, the indicators of the quantities of air required may be of a mechanical or electrical type and all of these indicators may be placed at any convenient point.
Finally, it is understood that the invention is not limited to the particular embodiment which has been described and shown, only by way of example. In addition, it is not essential that all features of the invention be employed in combination, since they can be used in combination or separately.