Brevet FR2011638A1 — publié le 19700306

La présente invention concerne un dispositif--régulateur de niveau d'eau automatique, fonctionnanten- dépendance du courant électrique absorbé. Un tel régulateur est destiné à des chaudières électriques productrices d'eau chaude ou de vapeur, chauffées au moyen d'électrodes immergées, Il est connu que, dans lecas de chaudières électriques productrices d'eau chaude ou de vapeur, chauffées au moyen d'électrodes immérgées, le prélèvement de courant -électrique par les électrodes dépend du niveau d'eau dans la chaudière, c'est-à-dire qu'il croit et décroit en correspondance avec le niveau d'eau de l'eau.Cette dépendance entre le niveau d'eau dans a chaudière, d'une part, et le prélèvement de courant, d'autre part,. par les électrodes immergées, est utilisée pour assurer une régulation automatique du niveau de l'eau. tes regulateurs de niveau d'eau connus, qui fonctionnent d'après ce principe se composent essentiellement d-'un relais à limite supérieure de courant et à limite inférieure de courant, qui répond au flux de courant dans le circuit d'alimentation des électrodes immergées. Ces régulateurs de niveau d'eau présentent cependant l'inconvénient qu'.ils ont un domaine--d'empl.oi très limité et que,td'autre part, ils ont un retard de réponse important. En outre, ces-dispositifs sont influencés par les variations d-e flux de courant qui sont provoquées éventuellement par les oscillations de tension dans le circuit d'alimentation des électrodes immergées. tes oscillations de tension épisodiques dans le circuit d'alimentation des électrodes se traduisent également par des variations de flux de courant, c'est-à-dire par des variations du niveau d'eau dans la chaudière, de sorte qu'elles provoquent un réglage du niveau de l'eau correspondant, non désiré. La présente invention a pour..but d'-obvier à ces inconvénients des dispositifs de régulation de niveau d'eau connus, et de réaliser un régulateur de niveau d'eau du type décrit qui ait une réponse beaucoup plus rapide et qui présente un domaine d'application plus étendu, avec lequel les changement de flux de courant de travail provoqués par les variations de tension épisodiques de courte durée dans le réseau de distribution, ne sont pas enregistrés comme des variations de prélèvement de courant par les électrodes immergées et, en conséquence, ne déclenchent pas de procesus de réglage du niveau d'eau de la chaudière. L'invention est caractérisée en ce que le régulateur de niveau dreau présente un montage de comparaison réglable sur la valeur nominale du prélèvement de courant par les électrodes immer-gées, auquel sont amenés simultanément un courant d'entrée correspondant au flux de courant de service et un autre courant d'entrée correspondant à la tension de courant de service. tes courants de sortie commandent, par l'intermédiaire de relais, une soupape magnétique disposée dans la canalisation d'amenée d'eau fraîche à la chaudière et une soupape magnétique disposée dans la canalisation de vidange de la chaudière, de telle manière que les deux soupapes magnétiques soient fermées lorsque le prélèvement de courant par les électrodes immergées est égal à la valeur nominale réglée, et que, par contre, la soupape d'amenée d'eau fraîche ou la soupape de vidange soit ouverte alternativement lorsque le prélèvement de courant par les électrodes est, respectivement, inférieur ou supérieur à la valeur nominale réglée. te montage de comparaison conforme à l'invention peut être constitué, du point de vue construction, de n'importe quelle manière re désirée. Cependant, un mode de réalisation stest montré particulièrement avantageux, dans lequel, suivant une autre caractéristique de- l'invention, le montage dë comparaison est constitué par un amplificateur différentiel, spécialement du type transistorisé, ou à circuit intégré. Le courant d'entrée correspondant au flux de courant de service et le courant ddentrée correspondant à la tension-du courant de service peuvent également être appliqués, de n'importe quelle maniere désirée au montage de comparaison. Pans tune forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, il est prévu, dans ce but, de relier avec lé circuit dé courant des électrodes immergées, d'une part, une première paire de bornes d'entrée du montage de comparaison par l'intermédiaire d'un transformateur de courant, ët, d'autre part, une seconde paire de bornes entrée du montage de comparaison par l'intermédiaire d'un transformateur de tension.Suivant une autre caractéristique de l'invention, le transformateur de coursant et le transformateur de tension sont, dans ce cas raccordes au circuit de courant de service des électrodes immergées en un point qui se trouvé entre celles-ci et un contacteur de protection électromagnétique. Ce contacteur dkc- tromagnétique est commandé par un organe de surveillance de pression, répondant à une valeur maximale prédéterminée de la pression dans la chaudière, et/ou par un relais de protection qui répond à des variations importantes de la tension dans le circuit de courant de service, et, dans le cas d'un circuit à courant triphasé, à des tensions dissymétriques des trois phases. Etant donné que le montage de comparaison du régulateur de niveau d'eau conforme à l'invention est influencé aussi bien par la tension de courant de service que par le flux de courant de service, les variations du flux de courant provoquées par des oscillations de tension dans le circuit de courant de service n' ont aucune influence sur la régulation du niveau doleau. te régulateur de niveau d'eau n'entre par conséquent en action que lors de variations du flux de courant dans le circuit de courant de service qui sont dues à des variations de prélèvement de courant par les électrodes immergées, c'est-à-dire par de réelles variations du niveau d'eau dans la chaudière. La description ci-après se rapporte à un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence au dessin annexé. te dessin montre les électrodes immergées E qui sont disposées dans la chaudière à vapeur C, et qui sont alimentées en courant, par le réseau de service à courant alternatif R, S, T, par l'intermédiaire d'un contacteur principal 1 et d'un contacteur de protection électro-magnétique 2, 102 Entre le cpntacteur principal 1 et le contacteur de protection 2 est disposé un transformateur réducteur de tension monophasé q dont l'enroulement prine;ire est raccordé par exemple aux conducteurs R, S, du réseau. Dans le circuit secondaire de ce transformateur réducteur de tension 2, sont branchés, en série, l'électro-aimant 102 du contacteur de protection 2, le contact d'un organe contrôleur de -pression 4 qui répond à la pression de vapeur dans la chaudière C, et le contact 105 d'un relais de protection de comparaison de tension 5. Le relais comparateur de tension 5 est raccordé aux trois conducteurs du réseau de service triphasé en un point qui est situé entre le contacteur de protection 2 et le point de branchement du transformateur 3. Il est constitué, d'une manière connue, de telle sorte qu'il ne ferme le contact 105 que lorsque les trois phases du courant de service de la chaudiere pré-sentent la même tension. te contact du contrôleur de pression 4 est fermé dans le cas des pressions usuelles dans la chaudière. Par la fermeture du contacteur principal 1, l'électro-aimant 102 du contacteur de protection 2 est, par conséquent excité. te contacteur 2 est alors fermé et relie les électrodes immergées E avec le réseau de courant de service R, S, T. Dans le cas de l'apparition d'une dissymétrie dè tension entre les trois phases de courant de service, c'est-à-dire si la tension d'une des phases décroît ou manque, le contact 105 du relais de protection 5 est automatiquement ouvertO Il en résulte que le circuit d'excitation de l'électro-aimant 102 est coupé et que le contacteur 2 est ouvert, par exemple, sous l'action d'un ressort, non représenté. tes électrodes immergées sont, par conséquent coupées de leur liaison avec le réseau de courant de service R, S, T. Une telle coupure automatique de l'alimentation des électrodes immergées se produit également lorsque la pression dans la chaudière s'élève au-dessus d'une valeur maximale limite prédéterminée. Dans ce cas, le contact de l'organe contrôleur de pression 4 s'ouvre, de sorte qle le circuit d'excitation de l'électro-aimant 102 est coupé et que- le contacteur de protection 2 s'ouvre. te relais de protection comparateur -de tension 5 peut être également raccordé au réseau de courant de service R S, T en un point situé en aval du contacteur de protection 2 et aussi près que possible de la chaudière C, pour pouvoir répondre aussi à des différences ou chutes de tension dans la section de canalisation comprise entre le contacteur 2 et la chaudière C. Dans ce cas, il est nécessaire, il est vrai, de prévoir des moyens de commande supplémentaires, par exemple actionnables à la main, qui permettent, lors de la mise en service de la chaudière C, de fermer un court instant le contact 105 du relais de protection a en vue d'exciter l'électro-aimant 102 du contacteur de protection 2 Le fond de la chaudière O est relié, par l'intermédiaire d'une conduite tubulaire 20 et d'un raccord multiple 19, d'une part, à une canalisation d'amenée d'eau 6, et, d'autre part à une canalisation de vidange 18 Dans la canalisation d'amenée 16 qui est reliée à une pompe d'alimentation d'eau P, est disposée une soupape magnétique 15, qui est commandée par un relais 11. Pans la canalisation de vidange 18, est prévue également une soupape magnétique 17 qui est -commandée par un relais 12. Le régulateur de niveau d'eau de la chaudière C présente un transformateur de courant 6 et un transformateur de tension 7. L'enroulement primaire du transformateur de courant 6 est branché, en un point situé entre le contacteur de protection 2 et les électrodes immergées E, sur une canalisation, par exemple le conducteur T du réseau à courant alternatif, c'est-à-dire qu'il est monté en série avec une des phases. L'enroulement primaire du transformateur de tension 7 est, par contre, raccordé à deux conducteurs, par exemple R et S du réseau alternatif, et également en un point situé en aval du contacteur de protection 2. L'enroulement secondaire du transformateur de courant 6 est relie aux deux bornes d'entrée 21 et 22 d'un montage de comparaison A. L'enroulement secondaire du transformateur de tension 9 est, par contre, relié, à travers une résistance 8, à la borne d'entrée 22, et, par la masse, à une autre borne d'entrée 23 du montage de comparaison A. te montage de comparaison A sert à la commande des soupapes magnétiques 15 et 17. Le relais de commande 11 de la soupape ma gnétique 15, dans la canalisation d'amenée sceau 16, est relié aux -bornes de sortie 13 et 10 du montage de comparaison A. te relais de commande 12 de l'autre soupape magnétique 17, prévue dans la canalisation de vidange 18, est par contre raccordé aux.bornes de sortie 14, 10 du montage de comparaison A. tes soupapes magnétiques 15, 17 sont alimentes en courant par l'enroulement secondaire du transformateur de tension 7, à travers les contacts deg relais de commande 11 et 12. te montage' de comparaison A est de préférence constitué comme un amplificateur différentiel transistorisé ou intégré et il peut être réglé, par exemple, à l'aide d'une résistance. de réglage 9, sur une valeur -nominale - prédéterminée de prélèvement de courant par les électrodes immergées E, c'est-à-dire sur un niveau- d'eau dans la chaudière C prédéterminée correspondant à cette valeur indiquée de prélèvement de courant. A travers le transformateur de courant 6, le montage de comparaison A reçoit, à ses bornes d'entriée 21, 22, un courant qui correspond au courant prélevé par les électrodes immergées E, et par conséquent à la valeur réelle du niveau d'eau dans la chaudière C.En même temps, à-travers le transformateur de tension 7, est appliqué, aux bornes d-'entrée 22, 23 du montage de comparaison A, un courant qui correspond à la tension du réseau de courant de service. Dans le montage de comparaison A, ces deux valeurs de courants d'entrée sont exploitées de telle sorte que, lorsque le niveau d'eau prescrit règne dans la chaudière C, et en conséquence, lorsque-le prélèvement de courant par les électrodes immergées E correspond à la valeur nominale qui a été réglée au moyen de la résistance de réglage 9, aucun courant n'est délivré aux bornes de sortie 10, 15 et 10, 14 du montage de comparaison A. tes deux relais de commande 11 et 12 sont par conséquent également sans courant, et leurs contacts sont maintenus ouverts, par exemple, sous l'action de ressorts. te circuit de courant des deux soupapes magnétiques 15 et li est par conséquent coupé, et les deux soupapes 15, 17 sont fermées. Lorsque le niveau d'eau dans la chaudière C, par exemple, lors de la mise en service avec chaudière vide, ou en raison d'un prélèvement de vapeur dans le réseau de distribution de la cha- -dière, décroît au-dessous du niveau' prédéterminé, le prélèvement de courant par les électrodes immergées E est inférieur à la valeur nominale qui a été réglée à la résistance de réglage 2. te courant délivré par le transformateur de courant 6 aux bornes d'entrée 21, 22 du montagne de comparaison A décroît en correspondance avec le prélèvement de courant par les électrodes E, tandis que le courant appliqué aux bornes d'entrée 22, 23, à travers le transformateur de tension 7 reste inchangé. Le montage de comparaison A fournit donc, aux bornes-de -sortie 10, 15, un courant de commande, qui excite le relais--de commande 'correspo"ndant' '11. Ce relais 11 ferme, à travers ses contacts, le circuit de courant de la soupape magnétique 15 dans la canalisation d'amenée d'eau 16, et met en circuit en même temps, par exemple par l'intermédiaire d'un autre circuit de courant de commande, non représenté, la pompe d'alimentation P, qui ènvoie de l'eau fraiche dans la chaudière C par la canalisation 16, 20. A mesure que le niveau d'eau s'élève dans la chaudière C, le prélèvement de courant par les électrodes E augmente également.Dès que le niveau d'eau prédéter miné est atteint, et que le prélèvement de courant par les élec @@@@ trodes immergées est revenu à la valeur nominale réglée à la résistance 9, la délivrance de courant aux bornes de sortie 10, Jî du montage de comparaison A cesse. te relais de commande 11 qui ne reçoit plus de courant, ouvre ses contacts, ce qui coupe le circuit de courant de la soupape magnétique 15 et le circuit de la pompe d'alimentation P. La soupape magnétique 15 se ferme et l'amenée d'eau à la chaudière est interrompue. Lors de la mise en service de la chaudière, le niveau d'eau prescrit et le prélèvement de courant par les électrodes correspondant à la valeur nominale réglée à la résistance de réglage 9, sont atteints avec de l'eau froide. Après échauffement de l'eau, cependant, la résistance électrique de la masse d'eau dans la chaudière décroît, ainsi qu'il est connu, de sorte que-le prélèvement de courant par les électrodes immergés croît encore davantage et la valeur nominale qui a été réglée à la résistance 9 se trouve dépassée.En raison.de l'accroissement correspondant du courant appliqué par le transformateur de courant 6 aux bornes d'entrée it, 22 du montage de comparaisons, ce montage délivre, à ses bores de sortie 10, 14, un courant de commande qui excite le relais de commande correspondant 12. Ce relais ferme, à travers son contacts le circuit de courant dè la soupape magnétique 17 dans la canalisation de vidange 18.La soupape magnétique 17 s'ouvre donc, et telle laisse écouler, à travers les canalisations 20, 18, autant d'eau hors de la chaudière qu'il est nécessaire- pour que le prélèvement de courant par les électrodes immergées E décroisse, en raison de la descente du niveau de l'eau dans la chaudière, pour revenir à la valeur nominale, précédemment réglée à la résistance 9. Dès que cette valeur nominale est atteinte, la délivrance de courant aux bornes de sortie 10, 14 du montage de comparaison A cesse. te relais de commande 12-ne reçoit plus de courant et ouvre son contact. te circuit de courant de la soupape magnétique- 17 est ainsi coupé et la soupape 17 se ferme, ce qui interrompt l'écoulement de l'eau de la chaudière. te même processus- se déroule lorsque l'eau contenue dans la chaudière, en raison de l'alimentation d'une très grande quantité d'eau fraîche, se refroidit d'abord fortement, et est ensuite réchauffée à nouveau à la température de service. te régulateur de niveau d'eau décrit ne- répond pas aux change ment s de prélèvement de courant par les électrodes immergées E qui sont provoqués par des variations de tension dans le réseau de distribution R, S, T, car le montage de comparaison A est influencé, d'une part, par le transformateur de courant 6, et, d'autre part, par le transformateur de tension 7, aussi bien par le prélèvement de courant des électrodes E, que par la tension du réseau R S, T. tant donné, en outre, que les transformateurs de courant 6 et de tension 7 sont reliés au réseau en un point qui est situé en aval du contacteur de protection 2, 11 ensemble du régulateur de niveau d'eau se trouve automatiquement hors circuit lorsque le contacteur de protection 2, en raison d'un dépassement de la pression admise dans la chaudière, s'ouvre, par déclenchement du contrôleur de pression 4, ou, en raison d'une dissymétrie de tension entre les trois phases, par déclenchement du relais de protection 5 du montage comparateur de tension. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté. Dans le cadre de ses caractéristiques essentielles, plusieurs solutions sont possibles, notamment du point de vue de la construction. C'est ainsi, par exemple, que l'invention peut être appliquée également à des chaudières à vapeur ou à eau chaude dont les électrodes immergées sont alimentées en courant monophasé. D'autre part, toutes les caractéristiques revendiquées peuvent'être associées en tout ou partie dans diverses combinaisons de construction. -REVENPl CATIONS- 1.- Régulateur de niveau d'eau automatique, agissant en dépendance du prélèvement de courant électrique, pour chaudière à eau chaude ou à vapeur chauffée électriquement par électrodes immergées, régulateur caractérisé par un montage de comparaison préréglable sur une valeur nominale de prélèvement de courant par les électrodes immergées, auquel sont amenés simultanément un courant d'entrée correspondant au flux de courant de service et un autre courant correspondant à la tension de courant de service, les courants de sortie dudit montage de comparaison commandant, par l'intermédiaire de relais, une soupape magnétique disposée dans la canalisation d'amenée d'eau fraiche de la chaudière et une soupape magnétique disposée dans la canalisation de vidange de la chaudière de telle manière que les deux soupapes magnétiques soient fermées lorsque le prélèvement de courant par les électrodes immergées est égal à la valeur nominale préreglée, et que, par contre, la soupape d'amenée d'eau fraîche, ou alternativement, la soupape de vidange soit ouverte lorsque le prélèvement de courant par les électrodes est, respectivement, inférieur ou supérieur à ladite valeur nominale préréglée. 2. Régulateur de niveau d'eau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une paire de bornes d'entrée du montage de comparaison est reliée au réseau de courant de service des électrodes immergées par l'intermédiaire d'un transformateur de courant, tandis qu'une autre paire de bornes d'entrée dudit montagé est reliée audit réseau par l'intermédiaire dLun transformateur de tension. 3.- Régulateur de niveau d'eau suivant les revendMcations 1 et 2, caractérisé en ce que, dans la canalisation de liaison entre le transformateur de tension et la paire de bornes d'entrée du montage de comparaison qui lui correspond, est intercalée une résistance électrique. 4.- Régulateur de niveau d'eau suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le transformateur de courant et le transformateur de tension sont raccordés au réseau de courant de service des électrodes immergées en un point qui est situé entre ces électrodes et un contacteur de protection électromagnétique. 5.- Régulateur de niveau d'eau suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le contacteur de protection électro-magnétique est commandé, en cas de dépassement d'une valeur maximale prédéterminée de la pression dans la chaudière, par un contrôleur de pression qui répond à cette valeur et, n cas de variations de tension plus importantes dans le réseau de service, par un relais de protection qui répond à ces variations. 6.- Régulateur de niveau d'eau suivant les revendications 4 et 5, avec réseau de distribution à courant triphasé pour les électrodes immergées, caractérisé en ce que le relais de protection est constitué comme un relais à comparaison de tension qui répond à des tensions dissymétriques dans les trois phases du réseau de distribution. 7.- Régulateur de niveau d'eau suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la disposition de relais pour la commande des soupapes magnétiques d'amenée d'eau et de vidange, comprend deux relais de commande, affectés chacun à une des soupapes et qui sont reliés chacun à une paire de bornes de sortie du montage de comparaison. 8.- Régulateur de niveau d'eau suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le courant destiné à actionner les soupapes magnétiques est dérivé du transformateur de tension. 9.- Régulateur de niveau d'eau suivant l'une des revendications j à 8, caractérisé en ce que la disposition de relais influencée par le montage de comparaison commande également une pompe d'alimentation d'eau fraîche branchée sur la canalisation d'amenée d t eau à la chaudière. 10.- Régulateur de niveau d'eau suivant l'une des revendications à9-,--caractérisé en ce que le montage de Comparaison est constitué - par un amplificateur différentiel. 11.- Régulateur de niveau d'eau -suivant l'une des -revendi- cations.1,à 10, caractérisé en ce que le montage de comparaison est constitué par un montage transistorisé ou intégrés.