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"jEROCEDE ET DISFC6ITITS POUR LE 1'CHAUFFAGX DE .L'FAU D Aï,I.'3'rAIUNAg
La présente invention est relative au réchauffage de l'eau d'alimentation, pour tous générateurs, mais plus particulièrement pour les générateurs de locomotives.
On a constaté que la température à laquelle l'eau d'alimentation doit être portée, avant son entrée dans
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la chaudières pour obtenir le rendement thermique optimum, varie avec les conditions de travail de la vapeur vive (température, pression).. Cette température d'alimentation Croit d'ailleurs avec la température et la pression de cette vapeur.
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La présente invention vise un procédé de réchauf- fage de l'eau d'alimentation, permettant d'obtenir tou- jours ceinte température correspondant au rendement optimum; suivant ce procédé, l'eau est réchauffée dans, au moins, un réchauffeur par mélange dans lequel la vapeur est admise a une pression relativement élevée et, partant, à une température telle qu'elle provoque le réchauffage de l'eau d'alimentation à la température voulue.
Avant son entrée 'dans le réchauffeur aus-mentionné, l'eau d'alimentation peut, dans certains cas, et en par-* ticulier lorsque la vapeur du générateur travaille dans une machine à étages multiples, être préalablement réchauf- fée dans plusieurs réchauffeurs, chacun de ces réchauffeurs correspondant alors à un étage de la machine et recevant une certaine quantité de la vapeur détendue dans cet étage.
L'invention vise en outre, pour la; réalisation du procédé ci-dessus, et son application à une locomotive , un dispositif comportant deux réchauffeurs par mélange dont l'un reçoitl'eau froide etla vapeur d'échappement de la locomotive et l'autre l'eau réchauffée dans le pre- mier réchauffeur et de la vapeur sous une pression relati- vement élevée et qui peut être, soit de la vapeur vive$, soit de la vapeur d'échappement du moteur des pompes, travaillant alors à contre pression, soit encore, dans le cas où il s'agit d'une locomotive à double expansion, de la vapeur arrivant dea cylindres après la première expansion.
L'invention vise également une autre forme de réalisation ae ce dispositif suivant laquelle, ce dernier ne comporte qu'un réchauffeur par mélange alimenta par de la vapeur d'échappement portée à la pression voulue par un surpresseur comportant en particulier un injecteur ali-
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menté par de la vapeur sous pression provenant de l'une ou de plusieurs des sources énumérées plus haut.
Selon une variante de cette dernière forme de réa- lisation, le dispositif comprend la combinaison, avec un condenseux-réchauffeur principal comportant une arrivée d'eau froide, une arrivée de vapeur sous pression, et une évacuation d'eau chaude, d'une série de condenseurs auxi- liaires donc.
le premier communique avec le condenseur prin- cipal duquel il reçoit l'eau en excès et la vapeur non con- densée, tandis que le second de ces condenseurs auxiliaires communique avec le premier dans le même but, et ainsi de suite, jusqu'au dernier condenseur qui permet, grâce à une conduite appropriée, le retour de l'eau en excès à la con- duite d'aspiration de la pompe à eau froide, chacun de ces condenseurs auxiliaires comportant une arrivée d'eau froide permettant la condensation progressive de toute la vapeur qui circule d'un condenseur à l'autre, en sorte que le der- nier se trouve sensiblement à la pression atmosphérique, et cela sans aucune perte de vapeur à l'extérieur.
Le condenseur principal et les condenseurs auxi- liaires comportent des trous de dégazage permettant l'é- vacuation des gaz et de l'air dégagés par l'eau chaude, ces trous pouvant être indépendants pour chaque conden- seur,ou pouvant faire communiquer au contraire ces con- danseurs par leur partie supérieure, le trou de dégazage du dernier condenseur s'ouvrant toujours à l'atmosphèreo
Des soupapes de sûreté peuvent être prévues sur le condenseur principal et sur certains condenseurs auxiliai- res, le dernier en particulier, afin d'éviter toute sur- pression accidentelle.
Dans le cas où la pression régnant dans le con- denseur principal est supérieure à la pression de la vapeur d'échappement des machines auxiliaires, que l'on veut é- galemnt utiliser pour le réchauffage de l'eau, cette va-
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peur d'échappement peut être avantageusement admise directement dans l'un des condenseurs auxiliaires où la pression
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est inférieure a celle de cette vapeur a'échappement.
Dans le cas où l'on voudrait laisser subsister l'arrivée de cette vapeur d'échappement dans le condenseur
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principaïf on intercale, sur la conduite d'amenée de cette Vapeurs un clapet- d'arrêt automatique qui se ferme pour une pxesafon déterminée régnant à l'intérieur du condenseur principal.
D'autres caractéristiques etparticularités de l'invention ressentiront de la description qui va en être faite en regard des dessins annexes dans lesquels
La fige 1 montre un dispositif de réchauffage d'eau
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dl'alimentation pour locomotives àompounàg comportant deux rêchauffetiea horizontaux.
La fige 3 montre un dispositif correspondant mais comportant deux réchauffeurs verticauxo
La fig. 3 montreiune variante de construction du
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diapeaitif.
La fig. 4 représente une autre variante de cons- truction.
Le dispositif de réchauffage sur la
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fig. 1 comprend essentiellement un,premier xsèrzauffacrr 1, quis dans le cas xepeésentéo, est un eéchauffeur a mélanga ' dU type horizontal. L'eau d'alimentation est refoulée, dans la obumbre 2 de ce réchauffeux 1 par une pompe à eau fraide: qu3. aspire cette eau de la bâcha d'alimentation par la conduite 5, et la refoule par la conduite et
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le pulvérisateur 7 dans la dite chambre . Simultanément une certaine quantité de vapeur d'éahappkmenl est admise dans ce réchauffeur par une conduite 8 branchée sur la colonne d'échappement 9 des cylindres. 'Un compensateur ou réservoir de trop-plein 10 est prévu, à la manière connue,
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dans ce réchauffeur 1.
L'eau et la vapeur arrivant dans la chambre 2 se mélangent: la vapeur est condensée et l'eau chaude obtenue s'aimasse dans la poche 11, tandis que l'eau chaude en excès emprunte l'orifice 12 pour arriver dans le compensateur 10 d'en elle peut faire retour par une conduite 13 à la conduite d'aspiration 5.
Quant à l'eau chaude amassée dans la poche 11, elle est aspirée à travers la conduite 14 par une pampe 15 à "eau de premier réchauffage", qui refoule cette eau par la conduite 16 dans un second réchauffeur par mélange horizontal 17. en tous points conforme au réchauffeur précèdent, mais dans lequel la vapeur admise est, non pas de la vapeur d'échap- pement, mais de la vapeur aous pression. Dans le cas représenté, où il s'agit d'un dispositif destiné à être appliqué à une locomotive compound,, la vapeur arrivant dans ce réchauffeur 16 par la conduite 17a est prise sur le "receiver" 17b intercalé entre les deux étages des cylindres.
Cette vapeur se trouve à une pression relativement élevée en sorte qu'elle provoqua un réchauf- fage intense de l'eau arrivant dans le réchauffeur 17.
L'eau chaude ainsi obtenue dans la poche 18, aspirée par la pompe à eau chaude 19 par la conduite 20, pour être refoulée, par cette même pompe. et à travers la conduite 21, dans le générateur, est portée à une haute tempé- rature, qui est d'ailleurs celle préalablement déter- minée et calculée comme correspondant au rendement ther- mique optimum. Dans le cas du second réchauffeur 17, l'eau en excès s'amassant dans le compensateur 22 peut avantageusement faire retour, par une conduite 23, à la conduite d'aspiration 14 de la pompe de premier réchauffa- ge 15.
De même, la vapeur s'échappant de ce compensa- teur 22 peut avantageusement faire retour par une conduite
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::..4 dans la chambre de mélange 2 du premier réchauffeur,>
Dans le cas représenté, la empe à eau froide 2. et la pompe à eau de premier réchauffage 15 sont cons- tituées par les deux chambres d'un même cylindre dans le- quel se déplace un piston' unique 25, ces deux chambres
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comportant respectivement deux boîtes à clapets inci-I)en- dantes 26 et 27 d'un type connu quelconque. Chacune de ces pompes 5 et 15 est donc une pompe à simple effet,.
Au con- traire, la pompe à eau chaude 19 est constituée par une. pompe à double effet dont le piston 28 estcalé eux la
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mÊme tige q que le piston 5 ces deux pistons étant cor,ma dés par un moteur à vapeur unique 30- 43n pourra avantageusement disposer, comme représenté, sur la con- duite 17a d'arrivée de vapeur au second réchauffeur una buse calibrée 31 réglant le débit et la pression de la
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vapeur dans le second réchauffeur 17.
Dans le cas où l'on voudrait appliquer 2,- SYSt'3' me'de réchauffage à double réchauffeur à une locomotive à simple expansion, le premier réchauffeur sera alimenté
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comme précédemment par la vapeur de la loc:o!!lotive tandis que le'second réchauffeur pourrait être alimenté soit par
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la vapeur de la pompe d'alimentation qui, travaillerait dans ce cas à contre pression, soit par une dérivation de vapeur vive, soit enfin,concurremment par ces deux moyens.
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Dans tous ces cast on augmente le rendement ("her- mique du générateur étant- donné que leau est portéep avant son entrée dans le générateur, à la température cor-
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respondant au meilleur randeruant.
On a représenté sur la fig. 2 un système de ré-. chauffage identique à celui qui vient d'être aécrit, avec cette seuls différence que les deux réchauffeurs sont,
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dans ce cas, des réchauffeurs par mélange du type vertical.
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Toutefois, on ne décrira pas ce dispositif étant donné qu'il est en tous points conforme à celai de la fig. 1, et d'un fonctionnement identique.,
On a représenté sur la figure 3 une variante de construction du dispositif de réchauffage conforme à l'in- vention. Ce dispositif comprend essentiellement un réchauf- feur par mélange 32. d'un typè connu quelconque,, dans le- quel l'eau froide est envoyée par une pompe tandem 33. par l'intermédiaire d'une conduite 34 et d'un pulvérisa- tour 35. L'eau froide se mélange dans la chambre 36 à de la vapeur qui arrive par une conduite 37.
Selon l'invention. cette vapeur est de la vapeur d'échappement prise sur la colonne d'échappement 38 de la locomotive mais portée au degré de pression, qui est néces- saire pour que l'eau d'alimentation soit portée à la tem- pérature voulue, par un surpresseur 39 qui comporte, en particulier, un ajutage 40 par lequel est opérée une in- jection de vapeur sous pression qui peut être soit de la vapeur vive, soit de la vapeur prise après la première expansion dans le cas d'une locomotive compound, soit de la vapeur d'échappement de la pompe travaillant à contre pression, soit enfin, concurremment et simultanément par de la vapeur arrivant de ces différentes sources.
Comme dans le cas du second rchauffeur de l'appareil précédent, la vapeur d'échappement arrivant par la tubulure 37 se trouve ainsi être de la vapeur à pression éleve, le réchauffage de l'eau étant ainsi d'autant plue important,,,
L'aspiration d'eau chaude dans ce réchauffeur 32 se fait par une conduite 41; l'excès d'eau retourne à l'aspiration par une conduite 42. tandis que, par une conduite 43 arrive la vapeur d'échappement de la pompe.
On retrouve dans l'appareil réchauffeur représenté, sur la fig. 4, la plupart des éléments de l'appareil repré- sente sur la figure 3, et eh particulier, un condenseur-
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réchauffeur principal 36 dans lequel est injectée, par 'un pulvérisateur 35, de l'eau froide refoulée par une pompe par la conduite Dans ce condenseur 36 arrive
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éga lemento par une conduite 7, de la sapeur sous pres- sion, laquelle par son mélange avec Il(-au froide et sa condensation, uonne ae l'eau chaude aspirée par une pompe à eau chaude, par une conduite 41, pour être refoulée clans le générateur.
Au condenseur principal 36 sont juxtaposés des
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OOGú6DS0Ur& auxiliaires 5C, 5,, dont le nombre peut être quelconque deux dans le cas représenter. Le condenseur auxiliaire 50 communique avec le condenseur principal 34
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par un orifice 5± ùont le niveau dû termine la niveau su- parieur limite que l'eau chaude peu't occuper dans le con- denseur S6. De même 'un orifice :;3 fait coumuniquer les deux condenseurs auxiliaires 50 et 51. Le dernier de ces condenseurs comporte une conduite 42 permettant le retour de l'eau en excès à la conduite d'aspiration de la pompe à eau froide.
Dans chacun des condenseurs auxiliaires 50 et 51, est également provoquée une injection d'eau froide. A cet
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effet on dispose, dans chaque condenseurj, un pulvérisateur 57 ou 58 alimente par une dérivation d'eau froide 59b Chacun d-ea aotrde2seura, principal et auxiliaires, pourrait comporter un trou de dégazage, aisposé à sa partie
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supérieure et s'ouvrant à 1'>air libre;
aans le cas représente, ce dégazage de l'eau est obtenu en faisant cOt,ill1.ur1iliuer les condenseurs par leur Partie supérieure, par des orifices 54 et S5 paiexerpie, et en disposant, sur le dernier zonden- Beur .seulement, un ajutage de dégazage 56 sllotiv-rant à l'air libreo ±'appareil réchauffeur sus-décrit fonationnude la
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façon auivante t
La plus grande partie de la vapeur admise dans le condenseur principal 36 est condensée par l'eau froide et provoque le réchauffage de celle-ci.
La vapeur non con- densée. ainsi que l'eau chaude en excès arrivent par l'o- rifice 52 dans le premier condenseur auxiliaire 50 où. une nouvelle condensation de la vapeur a lieu., La pression dans ce condenseur 50 est dona bien inférieure à celle régnant dans le condenseur 36. De ce condenseur 50, la vapeur non condensée et l'eau chaude passent ensuite dans le second condenseur auxiliaire 51 où une dernière condensation a lieu et où la' pression tombe encore pour être voisine de la pres- sion atmosphérique. Les éléments de l'appareil sont calcules de manière à ce que toute la vapeur soit ainsi condensée.
Comme cette condensation sert exclusivement au réchauffage de l'eau,, directement aspirée par la pompe à eau chaude, ou devant faire retour à la conduite d'aspiration de la pompe à. eau froide, le rendement de l'appareil est bien su- périeur à celui des appareils dans lesquels on établit, pour équilibrer les pressions, une communication à l'atmosphère,
Les gaz qui se dégagent de l'eau chaude et qui pas- sent d'un compartiment à l'autre par les orifices 54 et 55, sont finalement évacués par 1 ajutage de dégazage 56. Des soupapes ce sûreté 60 et 61 sont disposées sur le condenseur principal 36 et le condenseur auxiliaire 51 pour éviter tou- te surpression accidentelle,,.
Afin de maintenir le dernier condenseur à la pression atmosphérique, la soupape 61 peut être combinée avec un reniflard. Il pourra également être avantageux, dans certains cas, d'ouvrir ce dernier condenseur à l'at- mosphère. Etant donné les condensations successives, la perte de vapeur sera toujours insignifiante.
Comme dans le cas de la fig. 3, la vapeur arrivant
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dans le condenseur principal 36 sera de la vapeur sous pression provenant de toute source appropriée. Toute- fois l'invention vise l'application particulière, sur cet appareil de réchauffage, du procédé de prise de vapeur, faisant l'objet d'une demande de brevet déposée le 22 Février 1929 par la Société demanderesse et ayant pour titre "procédé et dispositifs pour le réchauffage de l'eau d'ali- mentation des générateurs de vapeurs-, ce procédé consis- tant à dériver du cylindre moteur, une certaine quantité de vapeur vive, vers la fin de la détente à l'intérieur de ce cylindre* On pourrait également et exclusivement admettre, dans lecondenseur principal de la vapeur d'échappement or- dinaire,
et éventuellement la vapeur d'échappement des ma- chines auxiliaires, cette vapeur arrivant par exemple par une conduite 62.
Sur cette conduite on intercale de préférence un clapet automatique d'arrêt 63 qui ferme cette conduite 62 lorsque la pression à l'intérieur du condenseur 36 s'élève au-dessus de la pression de la vapeur d'échappement des machines auxiliaires, ceci afin d'éviter le travail de ces auxiliaires a contre pression. Ce même résultat est atteint en faisant déboucher directement la conduite 62 dans un condenseur auxiliaire où la pression est toujours inférieure à celle de la vapeur des auxiliaires.
On pourra dans certains cas et comme décrit pré- cédemment, disposât des éjecteurs pour accélérer le passa- ge de l'eau et de la vapeur d'un condenseur à l'autre.
Il est évident que dans tous les cas, on pour- rait remplacer une ou plusieurs pompes, et en particulier la pompe à eau froide, par un injecteur ou similaire,
Il va d'ailleurs de aoi que l'invention n'a été représentée et décrite ici qu'à titre purement explicatif mais nullement limitatif, et qu'on pourrait yapporte:: di verses modifications de détail sans altérer son esprit.