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"Appareil pour le réglage de l'adduction, d'un fluide".
La présente invention est relative à un appareil perfectionné pour régler et pour proportionner l'adduction de combustibles séparés ayant des pouvoirs calorifiques différents et exigeant des quantités d'air com- burant différentes. Le principal but de l'invention est d'équiper un ap- pareil régulateur des proportions de l'air et de combustibles multiples de dispositifs régulateurs et de commande ayant des aotions alternées ou superposées permettant de commander et (ou) de proportionner les arrivées des combustibles de plusieurs manières suivant les variations de fonction- nement des fours ou foyers.
C'est ainsi que l'invention concerne un appa- reil de commande unique pouvant être actionné à la main et grâce auquel :
1 ) L'adduction de l'air total peut être proportionnée automati- quement aux arrivées non commandées des combustibles respectifs.
2 )'L'adduction de l'un des combustibles peut être modifiée .et commandée automatiquement pour le maintien d'une arrivée constance, tan- dis que la quantité d'air totale est modifiée en fonction des 'variations dans l'arrivée de l'autre combustible qui n'est pas commandée.
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3 ) L'adduction des différents combustibles peut être modifiée à volonté et commandée automatiquement pour maintenir constantes les arri- vées de ces combustibles, et l'adduction de l'air est proportionnée auto- matiquement arrivées de combustibles, en fonction des changements produits par des modifications ou des réglages manuels des dispositifs commandant les com-- bustibles.
4 ) L'arrivée de l'air est commandée à la main et maintenue au to- ma.tiquement constante pour s'adapter à toute demande ou à tout apport dé- siré de chaleur dans un four ou un foyer, tandis que l'arrivée de chaque combustible est modifiée automatiquement en fonction d'un changement éven- tuel dans l'arrivée de l'autre combustible,qui n'est pa,s commandée.
Un autre but de l'invention consiste en un appareil de commande de ce type comportant un train différentiel pour totaliser les mouvements qui sont directement proportionnels aux adductions de l'air pour les com- bustibles respectifs, et des dispositifs associés grâce auxquels le pour- centage ou la proportion de l'air nécessaire à chaque combustible peut être modifié, tandis que le rapport peut être changé en fonction des va- riations du pouvoir calorifique de chaque combustible, en vue de la com- pensation des variations de densité, de température, etc...
Cette invention présente des perfectionnements importants aux ob- jets des Brevets de la Demanderesse et en particulier des deux brevets déposés le 26 aout pour "Appareil pour le réglage de l'adduction d'un fluide".
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la des- cription ci-après, en regard du dessin annexé à titre d'exemple, sur le- quel l'unique figure est une vue schématique d'un mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, appliqué à la commande de deux combustibles fluides et de l'air.
D'après le dessin, l'appareil représenté est destiné à la. commande de deux combustibles fluides,tels que le gaz de fours à coke ou de hauts-
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fourneaux, et de l'air comburant nécessaire, par exemple dans un four pour le traitement de l'acier, dans lequel les conditions de fonctionnement doi- vent fréquemment subir un certain nombre de changements, tels que ceux pré- oédemment indiqués.
Pour plus de clarté et pour simplifier l'exposé, on décrira tout d'abord l'appareil qui est similaire à celui décrit dans le Brevet déposé le 26 août 1946 précité, étant donné que toutes les caractéristiques sont combinées avec cet appareil. Ainsi qu'il a été précédemment indiqué, il se-(- ra supposé que l'adduction de chacun des deux combustibles n'est pas com- mandée et qu'elle varie suivant la disponibilité de chaque combustible, tandis que l'adduction de l'air est commandée automatiquement et proportion- née à l'adduction des combustibles mesurée par la somme de la quantité d'air nécessaire à ces combustibles.
Le dessin montre deux conduits adducteurs de combustibles 10 et 11 et un seul conduit adducteur d'air 12, par lequel arrive l'air comburant nécessaire aux deux combustibles. Tous ces conduits aboutissent à un four ou foyer ordinaire (non représenté).
La quantité d'air nécessaire à chaque combustible est déterminée par des impulsions d'écoulement provenant des différences de pression sur les deux c6tés opposés d'orifices d'étranglement intercalés dans les ,conduits adducteurs des combustibles. Ces différences de .pression sont transformées en mouvements qui sont directement proportionnels aux quantités d'air né- cessaires à chacun des combustibles, et ces mouvements, qui ne sont pas nécessairement directement proportionnels à l'apport calorifique des veines de combustibles, sont transmis à un dispositif totalisateur agencé pour commander l'adduction de l'air.
Dans l'exemple représenté, chacun des con- duits 10 et 11 est muni d'un orifice d'étranglement 13, des deux côtés du- quel partent des conduits de dérivation 14 et 15, débouchant sur les deux faces d'une membrane 16, reliée cinématiquement à un côté d'une tuyère ar- ticulée 17 faisant partie d'un régulateur de construction connue, actionné par la pression différentielle. La poussée exercée par la membrane,est con- trariée par l'action d'un ressort 18, dont la compression est commandée'par
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une came 19 de profil variable. Dans cet exemple, la came estcomposée d'un grand nombre de pla,quettes fendues, réglables les unes par- rapport aux autres, assemblées et serrées par un boulon 20 et fixées sur un cur- seur 21, monté à coulissement sur des supports fixes.
Le régulateur à tuyère comporte un curseur régulateur de rapport ordinaire 22 qui peut être employé pour faire varier le rapport de l'air nécessaire au combus- tible, en fonction du pouvoir calorifique de ce dernier, ainsi qu'il sera décrit plus loin. La tuyère est montée pour injecter un fluide dans 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 26 en prise avec une cré- maillère 27 solidaire du curseur 21. Ce curseur porte un index 28 se dépla- çant sur un cadran indicateur 29, qui indique les quantités d'air nécessai- re au combustible.
On voit qu'une poussée exercée par la membrane 16 sur le relais à tuyère déplace cette tuyère jusqu'à ce que le servo-moteur actionne la came 19 et que celle-ci comprime le ressort 18 suffisamment pour que soit com- pensée la poussée de la membrane, de telle sorte que la tuyère soit rappelée vers sa position neutre. Ce dispositif permet donc d'établir un rapport bien déterminé entre les impulsions de l'écoulement et les déplacements de la came, indiquée par l'index 28. Ce rapport peut être modifié pour s'adap- ter aux conditions de fonctionnement du foyer, par une modification du pro- fil de la came réglable 19.
Quelle que soit la caractéristique des impul- sions d'écoulement qui, dans ce cas, est une fonction de puissance secon- daire, il est toujours possible de produire un déplacement correspondant de la came 19 qui soit directement proportionnel à la quantité d'air né- cessaire à chaque combustible pour une vitesse d'écoulement déterminée.
Le présent agencement permet d'effectuer des réglages tenant compte des caractéristiques du brûleur ou des conditions de fonctionnement du fo- yer, pour une intensité de chauffage quelconque. Par exemple, certains fo- yers exigent une réduction de l'entrée d'air pour une faible intensité de chauffage, parce que les infiltrations d'air inévitables diminuent la né- cessité de l'air additionnel commandé. Dans d'autres cas; il est souhaitable
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/ d'ajouter de l'air additionnel et d'augmenter ainsi l'excédent.d'air,.parce que les 'brûleurs ont tendance à produire une combustion incomplète aux fai- bles vitesses d'entrée. Toutes ces conditions peuvent être corrigées à l'ai- de des cames à profil variable 19.
De plus, les curseurs régulateurs de rapport 22 permettent l'introduction de facteurs de correction qui tiennent compte des variations de la composition chimique des combustibles, des changements de viscosité dans le cas de combustibles liquides, des -change- ments.de densité, etc... Tout changement de la position des curseurs régu- lateurs de rapport 20 augmente ou diminue la course des cames qui est di- rectement proportionnelle aux impulsions dans toute la gamme des vitesses dtécoulement.
Dans le présent exemple, le mouvement des cames, qui est proportion- nel à la quantité d'air nécessaire à chaque combustible, est transmis par un dispositif totalisateur à un obturateur-régulateur de l'air. Chaque cré- maillère est solidaire d'un bras 30 sur lequel est articulée une bielle de commande 31. Les bielles sont à leur tour reliées à des leviers 32 soli- daires des arbres à combustible 33 d'un'train différentiel 34, dont l'arbre principal 36 est solidaire d'un pignon droit 35. Un train différentiel de ce genre a été décrit dans le brevet rappelé ci-dessus. Il totalise les mouvements des deux cames à combustible 19 et transmet la somme de ces mou- vements par le pignon 35, actionnant une crémaillère 37 solidaire d'un cur- seur 38 similaire aux curseurs 21.
Ce curseur porte une came réglable 39 similaire aux cames 19, et cette came est profilée pour tenir compte de toutes les infiltrations d'air dans le foyer et pour faire varier l'adduc- tion de l'air. Elle est montée d'une manière similaire à celle des cames des autres curseurs et porte également un index 40 se déplaçant sur un ca- dran 41, pour indiquer la somme des quantités d'air nécessaires aux deux combustibles, étant donné que le mouvement transmis au pignon 35 et, par celui-ci, à la came 39, est égale à la somme des mouvements transmis,par les différentes cames par l'intermédiaire du train différentiel.
D'après le dessin, l'adduction de l'air dans le conduit 12¯est coin- mandée par un papillon 42 qui est actionné par un servo-moteur 43 du type
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à piston. Le servo-moteur est raccordé sur des conduits 44 et 45 qui sont eux-mêmes commandés par un régulateur à tuyère 46, également muni d'un cur- seur régulateur de rapport 47, permettant de faire varier à volonté la pro- portion de l'air. La came 39 agit sur un côté de la tuyère par un ressort
48 et modifie le réglage de ce régulateur en vue du réglage de l'adduction d'air dans le conduit 12.
Le ressort agit sur la tuyère à l'encontre de la , poussée d'une membrane 49 placée sur le côté opposé de la tuyère, et la po- sition de cette membrane est commandée par la différence de pression obte- nue à travers un orifice d'étranglement 50 intercalé dams le conduit adduc- teur d'air et transmise par des conduits de dérivation 51 et 52 sur les deux faces opposées de la membrane. Lorsque le ressort est comprimé par un déplacement de la came vers la droite, la tuyère tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, et il en résulte que le servo-moteur ouvre le papil- lon 42 jusqu'à ce que l'augmentation de l'adduction d'air produise à travers l'orifice d'étranglement 50 une différence de pression suffisante pour com- penser la tension du ressort.
Grâce à cet agencement, l'adduction de l'air est commandée de telle'manière qu'elle soit directement proportionnelle à la somme des quantités d'air nécessaires à chaque combustible. Les réglages du curseur régulateur de rapport 47 permet de faire varier le rapport entre l'adduction commandée de l'air et la quantité d'air nécessaire, ce qui per- met de régler le pourcentage de l'excédent ou du manque dans l'adduction totale de l' air.
Par exemple, lorsque l'adduction du combustible 1 augmente, il est bien entendu que le régulateur et le dispositif correspondants transmettent un mouvement vers la droite à la bielle de gauche 31 et au levier 32. Lors- que l'adduction du combustible 2 augmente, un mouvementvers la droite est transmis de la même manière à la bielle et au levier de droite, produisant ainsi un mouvement du pignon 35 dans le sens contraire à celui des aigail- les d'une montre, par l'intermédiaire de l'arbre porte-satellites 36. 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 montre, et le piston du servo- moteur 43 est déplacé dans le sens de l'ouverture du papillon 42, ce qui
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conduit à une augmentation du passage de l'air.
Ensuite, la résistance au déplacement de la tuyère est augmentée par une augmentation de la diffé- rence de pression agissant sur la membrane 49. Lorsque la différence de pression compense la poussée du ressort, la tuyère retourne automatique- ment vers sa position neutre.
Pour permettre à l'appareil de commander l'adduction des deux com- bustibles ou de l'un de ces combustibles au lieu de recevoir de ces com- bustibles des impulsions pour la commande de l'air, chaque conduit à com- bustible est muni d'un papillon'53 qui peut être actionné à la main.et qui est également agencé pour être commandé automatiquement par un servo-moteur 54 du type à piston, dont le cylindre est relié par des conduits de déri- vation 55 et 56 respectivement aux conduits 23 et 24, par des robinets à trois voies 57 et 58, réglables à la main. Les cylindres des deux servo- moteurs 25 et 54 sont également munis de conduits de court-circuitage com- mandés par des obturateurs d'arrêt 59 et 60.
Lorsque l'obturateur de court- circuitage du sefvo-moteur 54 est ouvert, le papillon est libéré et peut être actionné à la main, principalement pour permettre son ouverture, totale à l'aide d'une manette 61. Lorsque l'obturateur de court-circuitage du servo-moteur 25 est ouvert, le curseur 21 est libéré et peut être réglé à la main à l'aide d'un volant 62, actionnant un pignon 63 en prise avec une crémaillère 64 solidaire du curs@@r. Le curseur portant la camé à air est également agencé pour être réglé à la main à l'aide d'un volant similaire 65 actionnant un pignon 66 en prise avec une crémaillère 67 solidaire du curseur.
En ce qui concerne le fonctionnement de l'appareil aux différentes fins indiquées précédemment, on voit, d'après le dessin, que tous le's ob- turateurs 53, 57, 58, 59 et 60 sont réglés pour permettre à l'appareil d'assurer le passage non commandé des deux combustibles et pour propor- tionner le passage de l'air en conséquence.
Si on désire maintenir constan- te l'adduction de l'un des combustibles, par exemple du combustible pri- maire' ou combustible 1, avec une vitesse d'adduction quelconque, tandis que le combustible secondaire ou combustible 2 n'est pas commandé, la pro- portion de l'air étant au contraire commandée automatiquement, les
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robinets à trois voies 57 et 58, associés au régulateur de gauche, sont réglés de telle manière que la tuyère injecte du fluide dans les conduits 55 et 56, pour actionner le servo-moteur 54, dont l'obturateur de court- circuitage 60 est alors fermé, tandis que l'obturateur de court-circuitage 59 est ouvert pour permettre le réglage à la main de la came à combustible 19, à l'aide du volant 62.
La position des obturateurs associés au régula,- teur de l'autre combustible et aux servo-moteurs actionnés par ce régula- teur, reste inchangée. Le réglage à la main du régulateur du combustible primaire transmet au train différentiel des mouvements de commende, qui sont directement proportionnels aux quantités d'air nécessaires au combustible primaire, tandis que l'écoulement de l'autre combustible transmet au train différentiel des mouvements de commande qui sont proportionnels aux quan- tités d'air variables de ce combustible, et la quantité totale de l'air est modifiée en conséquence 'par les mouvements de commande de la came à air.
Après son réglage, le volant de manoeuvre peut également être immo- bilisé dans sa position de réglage à l'aide d'un dispositif de blocage convenable quelconque (non représenté), tandis que les autres volants de manoeuvre peuvent tourner librement sous l'action des mouvements automa- tiques de leurs curseurs respectifs.
S'il s'agit de régler et de maintenir constante l'adduction des deux combustibles, les obturateurs des deux régulateurs sont orientés de la manière précédemment décrite pour le régulateur du combustible primaire de telle manière que les deux régulateurs de combustible actionnent les papillons 53, et les deux volants de manoeuvre 62 orientés et bloqués pour régler les régulateurs de telle manière, qu'ils laissent passer des quan- tités désirées quelconques des combustibles respectifs. Les mouvements de réglage des cames à combustible transmettent des mouvements à la came à air 39 par l'intermédiaire du train différentiel 34 et ces mouvements sont directement proportionnels à la somme des quantités d'air nécessaires aux deux combustibles.
Lorsqu'on désire maintenir dans le foyer un apport de chaleur dé- terminé exigeant l'emploi de tout le combustible primaire disponible,
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o'est-à-dire du combustible 1, et le réglage automatique de l'adduction de l'autre combustible en vue de combler la différence, l'adduction totale de l'air nécessaire à cet apport peut être réglée et maintenue constante par le régulateur d'air. Dans ce cas, le volant de manoeuvre 65 est réglé et bloqué. Les obturateurs du régulateur de gauche ou régulateur du com- bustible primaire sont réglés de la manière représentée sur le dessin, de sorte que les impulsions d'écoulement de ce combustible actionnent le servo-moteur 25 et la came 19.
Les obturateurs du régulateur de droite ou régulateur du combustible secondaire sont réglés pour mettre hors de fonc- tionnement le servo-moteur 25 et pour permettre à ce régulateur d'action- ner le papillon 53 du conduit 11. Les mouvements transmis à la came de gauche 19 sont transmis par le train différentiel à la came 19 du combus- tible secondaire, de sorte que l'adduction de ce combustible secondaire est,modifiée automatiquement dans un rapport inverse aux variations de l'adduction du combustible primaire.
Bien entendu, il est possible d'arrêter l'adduction de chaque com- bustible et de commander l'adduction de l'autre combustible, lorsqu'on dé- sire n'employer qu'un seul combustible. De plus, on peut commander ainsi un. nombre quelconque de combustibles, par l'emploi d'un régulateur addi- tionnel pour chaque combustible additionnel.
Il ressort de la description qui précède, que l'appareil est capa- ble d'exécuter un grand nombre d'opérations de commande pour remplir des conditions différentes. D'autre part, les différents organes peuvent être normalisés pour être interchangeables. Ils peuvent être montés sur une table unique et les curseurs à cames peuvent se déplacer sur un guide commun. Les indicateurs peuvent être d'un type bien connu, électrique ou mécanique, et ils peuvent être commandés à distance.
Il est également bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode 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 caractéristiques de l'invention soient utilisées conjointe- .ment, étant donné'qu'elles peuvent être avantageusement employées dans des combinaisons différentes.