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APPAREIL DE CONDENSATION
La présente invention a trait aux condenseurs, et plus particulièrement à un système de condensation com- prenant un condenseur principal, des réchauffeurs de con- densat et un appareil de pompage approprié pour retirer le condensat du condenseur et l'eau de condensation (égouttage) du réchauffeur de condensat.
L'invention a pour but de permettre à une pompe de capacité relativement faible employée normalement pour refouler l'égouttage du réchauffeur dans le condensat, de servir aussi de moyen pour retirer le condensat du condenseur pendant les périodes durant lesquelles le condenseur fonc-
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tionne dans des conditions de faible charge.
Un autre but est d'éviter l'érosion dans le méoa- nisme de pompage'par le maintien constant, dans ce méca- nisme, de pressions de décharge convenables.
Un autre but encore est de faire communiquer automatiquement la pompe d'égouttage avec la bâche du con- denseur chaque fois que la pompe de condensat est rendue inactive.
D'autres objets de l'invention apparaitront ou seront indiqués ci-après.
Le dessin représente une élévation schématique, partie en coupe, d'un appareil de condensation construit conformément à l'invention.
Sur ce dessin, A désigne un condenseur pourvu ,d'une sortie de condensat B raccordée à une bâche Ç par un tuyau D.
La bâche Ç est pourvue à son tour d'une sortie E par laquelle le condensat peut s'écouler dans un tuyau à condensat F raccordé à une pompe de cond.ensat G au moyen de laquelle le condensat est normalement retiré de la bâche c La pompe G est munie d'un tuyau de décharge convenable H conduisant, dans le présent exemple, à un réchauffeur à égouttage J, dans lequel le condensat est envoyé afin d'augmenter sa température préalablement à son retour dans les dispositifs de génération de vapeur.
(non représentés).
Dans le présent cas, un second réchauffeur à égouttage k sensiblement semblable à tous les égards au réchauffeur J, est disposé à côté de ce dernier et y est raccordé au moyen d'un tuyau ± qui, de fait, est le prolon gement du tuyau de décharge H.
Les réchauffeurs à égouttage J et K peuvent être.'.. du type bien connu comportant une enveloppe 0 enfermant
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un serpentin convenable P pouvant être raccordé de façon à recevoir de la vapeur d'une source d'alimentation (non représentée).
Pour la commodité du dessin, les connexions entre les serpentins P et la source de vapeur ne sont pas représentées, mais on doit remarquer que ces connexions peuvent venir de différents points de la source de vapeur, par exemple, d'une turbine à vapeur, en sorte que la pression et, par conséquent, la température de la vapeur peut être quel que peu plus grande dans le réchauffeur à égouttage que dans le serpentin P du réchauffeur J
A cause du transfert au condensat de la chaleur de la vapeur circulant dans les serpentins P, dans les réchauffeurs J et K la vapeur utilisée à cette fin est, naturellement, condensée et coule en descendant à travers les serpentins, celle du réchauffeur 3 coulant directement dans un récipient d'égouttage , et celle du réchauffeur K coulant d'abord dans un purgeur R, auquel est raccordé le serpentin P de ce réchauffeur.
Le purgeur R interposé entre le serpentin P du réchauffeur K et le récipient d'égouttage peut être du type bien connu comprenant une enveloppe S divisée en deux chambres T et U par une cloison W La cloison! est munie d'une ouverture X commandée par un clapet Y ce clapet étant relié à un levier Z monté à une extrémité sur un pi- vot b et portant à son autre extrémité un flotteur C
Les moyens de commande du clapet Y tels que le levier Z et le flotteur C sont disposés dans la chambre T cette chambre étant celle dans laquelle pénètre l'eau d'é- gouttage du réchauffeur K lorsqu'elle entre dans l'envelop- pe S. En interposant le purgeur R entre le réchauffeur E et le récipient Q on empêche l'égalisation de la pression dans les serpentins P des réchauffeurs J et K .
La dispo- sition est telle que dès qu'une quantité suffisante d'eau
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d'égouttage ou condensat s'accumule dans la chambre 1, le flotteur ± ouvre le clapet Y afin de permettre à une par- tie de l'eau d'égouttage de passer dans le récipient . Le serpentin P du réchauffeur K est raccordé de préférence à l'enveloppe s au voisinage du fond de la chambre T afin d'empêcher un écoulement direct de la vapeur à travers l'o rifice X au moment de l'ouverture du clapet Y .
Le condensat ou eau d'égouttage qui se trouve dans la chambre T sert ainsi dans une certaine mesure à former un joint hydraulique à l'orifice de sortie du serpentin P du réchauffeur K pendant la période de passage du condensat de la chambre T dans la chambre u
Un tuyau d est raccordé au fond du récipient
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d'éouttage pour conduire le condensat du récipient 111 dans une pompe d'égouttage e qui envoie le contenu du réci- pient g dans le réchauffeur k à travers un tuyau de décharge f raccordé, dans le présent exemple, par son extrémité de sortie au tuyau l En ce point,
l'eau d'égouttage se mélan- gera avec le condensat coulant du réchauffeur 3 dans le réchauffeur k Ceci est une disposition avantageuse pour cette raison que l'eau d'égouttage ainsi récupérée des réchauffeurs J et K peut être de température excédant quel- que peu celle du condensat sortant du réchauffeur à égouttage J.
Des, moyens sont prévus pour établir une communie- cation entre la bâche c et la pompe de circulation e, en sorte que toutes les fois que les conditions permettent d'arrêter la pompe de condensat G le:condensat puisse être pompé de la bâche C par la pompe d'égouttage e Dans ce but, le tuyau G est raccordé par une extrémité au tuyau S et par son autre extrémité au tuyau d. Toutefois, il est désirable d'empêcher la communication entre la pompe d'é gouttage e et la bâche pendant le fonctionnement normal 'des
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deux pompes. Dans ce but on dispose dans le tuyau une soupape de retenue h et cela en sorte que cette soupape res- te normalement fermée par la pression agissant sur le côté pompe d'égouttage de cette soupape.
Afin d'assurer une pression prépondérante sur le côté pompe d'égouttage de La soupape h, le tuyau de décharge f est pourvu d'un robinet de commande j du genre rotatif muni d'un orifice k qui est ménagé de manière à permettre la communication entre les sections du tuyau de décharge! raccordées aux côtés opposés du robinet de commande j Le robinet de commande l est muni d'un levier o sur lequel est articulée une tige p pénétrant par son autre extrémité dans le récipient d'égouttage g et portant sur cette extrémité une borche q pouvant faire saillie des deux côtés de la tige p Les extrémités de la broche ± sont engagées dans une rainure r d'un levier coudé s pivotant dans une enveloppe de garde
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t disposée, danle'ripient g.
Aux bras opposés du levier coudé est fixée une tige u portant à son extrémité libre un flotteur sphéri que v. L'enveloppe de garde t est pourvue d'ouvertures con- venables w qui permettent au condensat du récipient ± d'en- trer dans l'enveloppe de façon que le niveau du condensat y soit le même que dans le récipient d'égouttage.
L'ensemble du dispositif est tel que lorsque le niveau du condensat dans le récipient d'égouttage g varie, le mouvement du flot.- teur v est transmis au robinet de commande i De cette façon, dans les conditions de fonctionnement normales une quantité convenable de condensat peut être maintenue dans le récipient d'égouttage et dans le tuyau d afin d'asurer une pression prépondérante sur le côté pompe d'égouttage de la soupape de retenue h et d'empêcher le condensat de passer de la bâche c dans le tuyau d.
Afin d'empêcher un écoulement en retour du liquide
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dans les pompes G et e les tuyaux de décharge H et .! sont pourvus de soupapes de retenue x et y respectivement, et ces soupapes sont disposées dans ces conduites, de préférence en des points adjacents aux ouvertures de déchar ge des pompes.
Le tuyau de décharge H est en outre pourvu de moyens assurant une pression de décharge convenable à
L'orifice de sortie de la pompe de condensat G Les moyens utilisés à cet effet assistent en un mécanisme de soupapes désigné dans son ensemble par et comprenant une enveloppe
2 intercalée dans le tuyau de décharge H et munie d'un orifice de passage 3 commandé par un clapet 4 sur l'envelop pe 2 est fixée une console 5¯ servant de guide à la tige de clapet 6 traversant la console et portant une plaque 7 contre laquelle agit un ressort 8 reposant par son autre extrémité sur le fond de la console 5 et qui tend à ouvrir le clapet.
L'extrémité libre de la tige de clapet 6 est convenablement reliée à un diaphragme 9 disposé à l'extré mité extérieure de la console 5 et dont le bord est serré contre la console par un couvercle 10 fixé à la console 5 Le couvercle 10- peut être en forme de chapeau et former une chambre de pression 11 recevant du fluide sous pression agissant sur le diaphragme 9 pour fermer le clapet 4.
Des moyens convenables sont prévus pour introduire du fluide sous pression dans la chambre de pression Il en conformité avec la fluctuation de la quantité de condensat se trouvant dans la bâche c Dans ce but une enveloppe de garde 12 est disposée dans la bâche C et munie dtorifices 13 permettant au condensat d'y pénétrer.
A l'intérieur de l'enveloppe 12 pivote un levier coudé 14 portant un flotteur 15 sur un bras et muni à son autre extrémité d'une fourchette 16 venant en prise avec une broche 17 portée par une tige 18 traversant la paroi
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de la bâche c A l'autre extrémité de la tige 18 peut être fixé un tiroir 19 de tout type convenable commandant l'admission et l'évacuation du fluide sous pression de la chambre de pression 11 par l'intermédiaire d'un tuyau 20 partant du tiroir et fixé par son autre extrémité au cou- vercle 10 du mécanisme de soupapesz. La vapeur utilisée dans ce but peut être conduite au tiroir en provenance d'une source d'alimentation (non représenté) à travers une con- duite 21,
et on a représenté un tuyau d'évacuation 22 raccordé au tiroir 19 en un endroit tel qu'il puisse être mis en communication par le tiroir avec le tuyau 20 pour faire sortir à l'atmosphère le fluide sous pression de la chambre 11.
Des moyens semblables au mécanisme de soupapes z sont prévus pour commander la décharge de la pompe d'é- gouttage e à la fermeture du robinet de commande j Dans ce but, les tuyaux de décharge! et H sont reliés par une conduite 23 dans laquelle est disposé un mécanisme de soupapes 24 sensiblement semblable à tous les égards au mécanisme de soupapes z, excepté en ce que le ressort 25 du mécanisme de soupapes 24 cède à une pression considé- rablement plus basse que celle qui est nécessaire pour vaincre la pression exercée par le ressort 8 du mécanisme de soupapes z La conduite 23 est raccordée au tuyau de décharge! en un point situé entre la soupape de retenue y et le robinet de commande et au tuyau de décharge H,
de préférence en un point situé entre la soupape de retenue x et le mécanisme de soupapes Z
Afin que le fluide sous pression puisse être envoyé au mécanisme de soupapes 24 par les dispositifs mêmes qui sont utilisés pour commander le mécanisme de soupapes z, le mécanisme de soupapes 24 est pourvu d'un tuyau 26 qui est, de préférence, raccordé au tuyau 20
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allant du tiroir 19 au mécanisme de soupapes z.
Le fonctionnement de l'appareil décrit est le suivant : Lorsque la machine, par exemple une turbine ou un moteur auquel l'appareil de condensation peut être appliqué, fonctionne dans des conditions de pleine charge, le con- densat produit par la vapeur coulant à travers le condenseur A s'écoule à travers le raccord D dans la bâche Ç d'où il est tiré par la pompe de condesnat G et conduit dans le réchauffeur à égouttage J. Du réchauffeur J le condensat passe à travers le tuyau L dans le réchauffeur K et de là à l'appareil qu'il doit alimenter. En même temps la vapeur de la turbine passe à travers les serpentins P des réchauf' feurs J et! pour réchauffer le condensat passant à tra vers les réchauffeurs.
Il est évident que la vapeur ainsi utilisée est condensée par le condensat entourant les serpentins et l'eau d'égouttage ou condensat formé dans le serpentin P s'écoule alors dans le récipient d'égouttage Q Le condensat venant du réchauffeur J pénètre dans ce récipient directe- ment, et le condensat venant du réchauffeur K s'écoule d'abord dans la chambre T du purgeur R et lorsqu'une der- taine quantité de condensat s'y accumule, le flotteur ± commence à flotter et soulève le clapet Y en permettant au condensat de couler de la chambre T dans et à travers la chambre U et dans le récipient .
En donnant des pro portions convenables au récipient on peut y maintenir une quantité de condensat suffisant à assurer sur le côté pompe d'égouttage de la soupape de retenue h une pression plus grande que celle du. condensat agissant sur le côté opposé de cette soupape. Par conséquent la soupape de retenue h restera fermée, en sorte qu'il n'y aura pas de communication ; entre la bâche C et la pompe d'égouttage e,
Lorsque le nivcau de condensat dans le récipient
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d'égouttage tombe au-dessous de la position limite inférieure du flotteur, le flotteur tourne le robinet de commande l vers la position fermée.
Inversement, lorsque le condensat s'accumule dans le récipient Q le flotteur v monte et ouvre alors le robinet de commande j pour permet- tre au condensat de se décharger du récipient d'égouttage à travers le tuyau f dans le tuyau L.
Lorsque le flotteur v se trouve sensiblement dans la position moyenne, un passage de section suffisante à travers le robinet de commande j sera assuré de manière à maintenir cette position intermédiaire du flotteur dans laquelle il se trouve maintenu dans le récipient une quantité de condensat suffisante pour assurer sur le côté pompe d'égouttage e de la soupape de retenue h une pression plus grande que celle qui agit sur le côté opposé de cette soupape.
Lors du fonctionnement de l'appareil qui peut être appelé son fonctionnement normal, le condensat sera maintenu par la pompe de condensat G dans la bâche Ç à un niveau suffisamment bas pour maintenir le flotteur 15 et par conséquent le tiroir 19 dans une position telle que le fluide sous pression soit admis dans les chambres de pression 11 des mécanismes de soupapes z et 24, étant entendu naturellement que la pompe G a un débit tel quelle peut maintenir le condensat dans la bâche Ç à un niveau bas lorsque le condenseur A fonctionne en pleine charge.
Du fait que le ressort 25 du mécanisme de soupapes 24 cède à une pression plus basse que le ressort 8 du mécanis- me de soupapes z, le clapet 4' du mécanisme de soupapes 24 sera maintenu à l'état de fermeture étanche, par exem- ple par toutes les pressions en excès sur la moitié de la pression maximum nécessaire pour fermer le clapet 4 du mécanisme de soupapes z .
Ainsi que cela apparait de,ce qui
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précède toute communication directe entre les tuyaux de décharge H et f en des points autres que l'orifice de sortie du tuyau f, sera coupée et toute pression fournie au mécanismes de soupapes pendant cette période de fermeture du mécanisme de soupapes 24 ne -pourra agir que pour command der le clapet 4 du mécanisme de soupapes z de manière à maintenir une pression de décharge convenable sur la pompe de condensat G.
La pression dans la chambre de pression 11 du mécanisme de soupapes z peut alors varier conformément aux fluctuations du niveau du condensat dans la bâche c En d'autres termes si le condensat de la bâche C atteint un niveau bas, le flotteur 15 sera abaissé en conséquence ,et actionnera le tiroir 19 pour admettre une quantité plus grande de fluide sous pression dans la chambre de pression 11 du mécanisme de soupapes z.
Pour un niveau extrêmement bas du condensat dans la bâche, le flotteur 15 tombera en conséquence, et le tiroir 19 ' approchera.de son ouverture maximum en sorte qu'une grande quantité de fluide'sous pression sera admise dans la chambre de pression il du mécanisme de soupapes z afin d'en déplacer le clapet 4 vers son siège ou de le fer- mer. De cette façon une pleine contre-pression de décharge sera assurée sur la pompe de condensat G en empêchant la for mation indésirable de cavitation et l'agitation de l'eau dans la pompe, ce qui aurait lieu si la pompe fonctionnait à une contre-pression de décharge plus faible que la pleine contre-pression, et ce qui, ainsi qu'il est bien connu, pro voque une usure rapide de la roue à aubes de la pompe.
D'au tre part, lorsque le nive'au du condensat dans la bâche c monte, le tiroir est actionné de manière à réduire la pres- sion agissant sur le*diaphragme 9 du mécanisme de soupapes 1,/ z en sorte que le clapet 4 de ce mécanisme peut être ouvert.'.
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davantage afin d'assurer un écoulement convenable du con- densat pompé par la pompe G.
Ceci est sensiblement le mode de fonctionnement de l'appareil pendant la période de fonctionnement à pleine charge du condenseur A. Pendant ce fonctionnement, les pompes G et e peuvent fonctionner toutes les deux à leur pleine puissance. La pompe G évacue alors le condensat de la bâche c et la pompe e sert à évacuer le condensat s'égouttant des réchauffeurs à égouttage J et K A ce propos, il est à noter que le débit de la pompe d'égoutta- ge e est, comme d'habitude, quelque peu inférieur, à celui de la pompe G car il est évident qu'une quantité de vapeur plus grande est condensée par le condenseur A que par les réchauffeurs à égouttage J et K .
En pratique, il arrive assez souvent que la char- ge du condenseur A est diminuée très notablement. En fait la charge peut être et est souvent réduite à un degré tel que le condensat coulant alors dans la bâche c est en quantité bien inférieure à celle qui est nécessaire pour permettre à la pompe de condensat G de fonctionner à un régime tant soit peu voisin de son débit maximum. Dans ces conditions, il peut être tout à fait possible de faire
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pomper par la pompe d 1 égout cage.! à. l.a :;o3ls Le G.2:. de la bâche Ç et l'égouttage des réchauffeurs J et k
Pendant les périodes de ce genre, la pompe de condensat G peut être arrêtée de toute façon convenable, par exemple en arrêtant son moteur (non représenté).
La pompe G étant immobile, le condensat va s'accumuler dans la bâche Ç et s'élever jusqu'à un point où il fera monter le flotteur 15 et amènera le tiroir 19 dans une position où il arrêtera d'abord l'admission de la vapeur au mécanis- me de soupapes 24 et où immédiatement après, le flotteur continuant à monter, la chambre 11 de ce mécanisme sera
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mise en communication avec l'atmosphère par le tiroir.
Le ressort 25 du mécanisme de soupapes 24 agira alors de manière à ouvrir le clapet 4' de ce mécanisme en faisant communiquer le tuyau de décharge! avec le tuyau de déchar- ge H
Grâce à l'ouverture du clapet 4 du mécanisme de soupapes 24 le fluide s'écoulera de la pompe d'égoutta- ge à travers les deux tuyaux de décharge! et H De ce fait) il se produira une forte chute de pression de décharge sur la pompe d'égouttage e ,
de sorte que le récipient d'égouttage Q sera évacué rapidement en permettant ainsi au flotteur V de tomber dans sa position la plus basse et de fermer le robinet de commande j A partir de ce moment le fluide sortant de la pompe ne s'écoule qu'à travers la conduite 23 dans et à travers le tuyau de décharge H vers les réchauffeurs à égouttage.
Du fait de l'évacuation du récipient d'égouttage
Q la pression sur le côté pompe d'égouttage de la sou- pape de retenue h est naturellement fortement réduite.
En fait, les divers éléments qui, normalement doivent main... ! tenir sur ce côté de la soupape de retenue une pression prépondérante, peuvent être agencés de façon que lorsque le condensat atteint dans le récipient g un certain niveau prédéterminé, la pression du condensat dans la bâche pré- vaudra sur la pression d'égouttage, en sorte que la soupape de retenue h s'ouvrira pour mettre la pompe d'égout tage en communication avec la bâche.
Apès cela, la pompe d'égouttage e peut servir à tirer le condensat de la bâche ' en même temps que celui des réchauffeurs à égouttage aussi longtemps que la charge de l'appareil de condensation n'excédera pas le débit maximum de la pompe d'égouttage e
Pendant que le condenseur fonctionne à une charge
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suffisamment basse de sorte qu'il est possible d'utiliser la pompe d'égouttage e pour évacuer le condensat aussi bien des réchauffeurs que/la bâche, le condensat de la bâche s'accumulera en général et attendra un niveau élevé, étant donné qu'on demande à la pompe d'égouttage d'évacuer le débit! normal des réchauffeurs à égouttage aussi bien que le con- densat formé par la quantité réduite de vapeur s'écoulant à travers le condenseur.
Le fonctionnement ayant lieu dans ces conditions, le flotteur monte et le tiroir 19 prend une position dans laquelle il maintient les chambres 11 des mécanismes de soupapes 24 et z en communication avec l'at- mosphère. Toutefois, pendant ce fonctionnement, des varia= tions de la quantité de condensat dans la bâche c auront également lieu et comme la position du flotteur 15 variera aussi alors constamment avec le niveau du condensat, le tiroir 19 changera sa position en commandant la pression agissant sur les mécanismes de soupapes 24 et z
Aux charges extrêmement basses du condenseur, il est possible que le condensat atteigne dans la bâche C un niveau assez bas; de sorte que le flotteur 15 tombera, dans sa position limite inférieure.
Lorsque cet état se présentera, le tiroir 19 prendra une position dans laquelle la pleine quantité de fluide sous pression, tel que la vapeur pourra être admise dans les mécanismes de soupapes z et 24.
Lors de l'admission de vapeur dans la chambre 11 du méca- nisme de soupapes 24, le clapet 4 sera fermé et, le flot- teur v du récipient ¯% étant dans sa position limite infé- rieure, le robinet de commande l sera naturellement égale- ment fermé. Le fluide s'accumulera alors dans le récipient Q jusqu'à ce que e flotteur v y remonte suffisamment pour ouvrir le robinet de commande j
Dans la nouvelle position du flotteur v, il y aura assez de fluide du côté pompe d'égouttage de la soupape h
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pour maintenir cette soupape fermée, et le condensat s'ac- cumulera alors dans la bâche Ç . De cette façon,
le flotteur 15 est remonté et actionne le tiroir 19 pour couper l'admission du fluide sous pression aux mécanismes de sou- papes 24 et z , et le mouvement du tiroir 19 continuant dans la même direction, les mécanismes de soupapes z et 24 seront ouvertsà l'atmosphère.
Après l'évacuation du fluide sous pression des chambres 11 des mécanismes de soupapes 24 et z le res- sort 25 du mécanisme de soupapes 24 rouvrira le clapet 4 pour permettre le passage de fluide du tuyau d'évacua- tion f au tuyau d'évacuation h et, par conséquent, aux réchauffeurs à égouttage J et K.
On remarquera qu'on n'a décrit que les positions limites des divers mécanismes de soupapes. Il est toutefois évident pour l'homme de l'art, que les robinets et soupapes,, de même que leurs dispositifs de commande tels que les flotteurs, peuvent occuper des positions intermédiaires, auquelscas les ouvertures commandées par ces soupapes se- ront naturellement quelque peu réduites. L'écoulement du fluide à travers les différents passages prévus à cet effet ; sera alors diminué ou augmenté en conséquence, le tout en vue de maintenir en tous les cas une contre-pression de décharge substantielle sur les appareils de pompage èt d'assurer ainsi le fonctionnement le plus efficace de ces dispositifs ainsi que de maintenir le coût du fonctionnement à un minimum.