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Disposition pour l'alimentation de chaudières à vapeur, notamment de chaudières à très haute pression.
@ Les perfectionnements des dispositifs d'alimentation n'ont pas jusqu'à présent suivi les nouveaux développements des installations de chaudières à vapeur et l'accroissement progressif des pressions de vapeur jusqu'aux pressions dites maxima. L'alimentation usuelle jusqu'à présent au moyen de pompes travaillant contre la pression des chaudières ne peut pas satisfaire au point de vue économique. En raison du mauvais rendement des pompes centrifuges, le,travail des pompes implique avec les très hautes pressions utilisées une consommation de force relativement grande, qui va jus- qu'à 5 % du débit produit.
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De même, l'utilisation des appareils d'alimantation dit en retour n'a pu être réalisée jusqu'à présent de façon économique dans les installations de chaudières travaillant à de très hautes pressions, parce qu'on ne pouvait pas loger de manière économique les grandes quantités de la vapeur restée ap és le refoulement de l'eau dans l'appareil d'alimentation, qui avait la même pression élevée que la vapeur de la chaudière et qu'on ne pouvait récupérer qu'une petite fraction des grandes quantités de chaleur contenues dans la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation.
La présente invention a pour but de combler les lacunes existant jusqu'à présent et de rendre possible de façon économique l'alimentation de chaudières même à pression maxima à l'aide d'une disposition fonctionnant à la manière du système d'alimentation dit en retour.
Conformément à l'invention, ce but est atteint en disposant un ou plusieurs appareils d'alimentation fonctionnant à la manière des appareils d'alimentation en retour, pour lequel ou lesquels on se sert, comme pompe d'alimentation, d'une pompe à pression supérieure à la pression atmosphérique, mais à pression beaucoup plus faible que des pompes travaillant à la pression de la chaudière et en conjuguant au ou aux appareils d'alimentation un ou plusieurs consommateurs de vapeur qui, après que l'alimentation est effectuée, sont alimentés par la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation utilisé à cet effet et, en utilisant soit les chaleurs perdues dans un espace fermé par rapport à l'atmosphère, soit encore la chute de pression et de température,
produisent une détente progressive de la pression dans
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l'appareil d'alimentation jusqu'au-dessous de la pression de la pompe d'alimentation, qui est adaptée à la température de l'eau d'alimentation réchauffée à refouler, de telle manière qu'il ne puisse pas se former de vapeur lors du remplissage de l'appareil d'alimentation.
Cette disposition peut être réalisée, comme on le verra plus loin, dans chaque cas suivant les conditions d'exploitation et la question de savoir si, en utilisant la vapeur d'échappement, il faut placer au premier plan la récupération de toutes les chaleurs perdues ou un gain en débit de force ou si les deux résultats doivent être obtenus.
Un exemple de réalisation servant à la récupération de la totalité des chaleurs perdues consiste à monter entre la chaudière et une pompe d'alimentation travaillant à une pression supérieure à la pression atmosphérique, mais beaucoup inférieure à la pression de la chaudière, dans le conduit d'alimentation, un ou plusieurs appareils d'alimentation travaillant à la manière de dispositifs d'alimentation en retour et un ou plusieurs échangeursthermiques ou réchauffeurs fermés par rapport à l'atmosphère et qui sont chauffés par la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation vidé à chaque fois de l'eau, de sorte que l'eau d'alimentation se trouvant sous surpression dans ces appareils absorbe avant l'introduction dans la chaudière approximativement la totalité de la chaleur de la vapeur d'échappement de la.
vapeur à haute pression utilisée pour le refoulement, cette. vapeur étant détendue dans l'appareil d'alimentation sans perte de chaleur sous la pression de l'eau d'alimentation à amener de nouveau par la pompe d'alimentation et l'eau d'alimentation refoulée dans la chaudière étant réchauffée
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fortement, par exemple/approximativement à la température de l'eau de la chaudière.
Plusieurs exemples de réalisation d'une disposition de ce genre sont illustrés dans les dessins annexés.
Le nouveau dispositif d'alimentation peut être réalisé de diverses manières, dans chaque cas suivant les conditions.
Dans les dessins annexés :
La figure 1 représente un mode de réalisation selon lequel une pompe alimentaire, un réchauffeur ou échangeur thermique et un appareil alimentaire sont montés en série.
La figure 2 représente un autre mode de réalisation particulièrement approprié à l'alimentation de chaudières qui demandent de grandes quantités d'eau.
La figure 3 illustre un exemple de réalisation suivant lequel le réchauffage de l'eau d'alimentation se fait par étages.
La figure 4 illustre un exemple de réalisation analogue dans lequel un réservoir auxiliaire sert au remplissage de l'appareil alimentaire.
La figure 5 représente un mode de réalisation destiné aux cas où la vapeur servant au refoulement de l'eau d'alimentation est surchauffée.
Dans la fig. l, la chaudière à vapeur 1 est alimentée au moyen de la pompe alimentaire 5 qui aspire l'eau du réservoir ouvert 2. Dans la conduit alimentaire sont montés en série le réchauffeur ou échangeur thermique 3 qui est fermé par rapport à l'atmosphère et un réservoir 4 qui constitue l'appareil d'alimentation proprement dit. Le conduit de refoulement 6 de la pompe 5 est raccordé au fond du réchauffeur 3 tandis qu'un conduit 8, pourvu d'une soupape
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de retenue automatiquet7, est racoordé d'une part à la partie supérieure du réchauffeur et d'autre part au fond de l'appareil alimentaire 4. Dans ce dernier est disposé un cylindre isolant 9 sans fond qui s'étend du dessus du réservoir vers le bas jusque dans le voisinage du fond et latéralement jusque dans le voisinage des parois du réservoir 4.
Un conduit 11, partant du fond du réservoir 4 et pourvu d'une soupape d'arrêt 10, est raccordé à la chaudière 1 et débouche dans l'espace d'eau de celle-ci tandis que l'espace de vapeur de la chaudière peut être mis'en communication avec la partie supérieure du réservoir 4, c'est-à-dire du cylindre isolant 9, au moyen d'un conduit 13 pourvu d'une soupape d'arrêt 12.
Un conduit 15 qui part de la partie supérieure du réservoir 4, ou plutôt du.cylindre 9, et qui est pourvu d'une soupape d'arrêt 14 est raccordé à un serpentin de chauffe 16 disposé dans le réchauffeur 3. L'autre extrémité de ce serpentin de chauffe 16 est raccordera un séparateur d'eau de condensation 17 dont le conduit d'écoulement débouche, dans le réservoir 2. Les soupapes 10, 12 et 14 sont actionnées au moyen d'huile sous pression qui est prélevée à un réservoir 20 par les pompes 18 et 19. Les canalisation d'huile sont commandées par des pistons de distribution 21 et 22 qui sont commandés de leur côté par des flotteurs 23.
Ces flotteurs peuvent se déplacer sur les tiges de piston 24 qui sont munies, en haut et en bas, de butées 25 et 26, de sorte que les pistons de distribution 21 et 22 peuvent monter et des-, cendre dans les cylindres 27 et 28, le poids de ces pistons étant équilibré par des ressorts 29. Les cônes 30 des soupapes 10, 12 et 14, dont seul celui de la soupape 12 est représenté, sont rigidement reliés à des pistons 34 qui
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peuvent se déplacer flans les cylindres 35 et qui sont soumis à l'action de ressorts 31 par lesquels les soupapes sont ordinairement maintenues fermées. Au-dessous des pistons à huile 34 débouchent dans les cylindres 35 les conduits d'huile 36,36'.
La conduit 36 est raccordé au cylindre 27 et peut être mis en communication, au moyen du piston de distribution 21, tant avec le conduit de refoulement 37 de la pompe à huile 18 qu'avec un branchement de conduit d'écoulement 38.
Le conduit d'huile 36' est raccordé au cylindre 28 et peut être mis en communication, au moyen du piston de distribution 22, soit avec la conduite de refoulement 40 de la pompe à huile 19 soit avec le conduit d'écoulement 41.
Dans la position représentée des flotteurs, les pistons de distribution 21 et 22 se trouvent dans la position inférieure. Le conduit de refoulement 37 de la pompe à huile 18 est fermé tandis que l'espace situé au-dessous du piston 34 des soupapes 10 et 12 communique avec le conduit d'écoulement 38 par les conduits 36, le conduit 39 et à travers l'espace du cylindre 27, qui se trouve au-dessus du piston 21. En conséquence, l'huile qui se trouve au-dessous des pistons 34 est refoulée sous l'influence des ressorts 31 et les soupapes 10 et 12 sont fermées. D'autre part, le passage de l'huile à travers le cylindre 28 est, dans la position représentée du piston 22, ouvert tandis que le conduit d'écoulement 41 est fermé.
En conséquence, le piston 34 de la soupape 14 se trouve soumis à l'influence de l'huile sous pression refoulée par la pompe 19 et la soupape 14 est ouverte. Pendant la descente des flotteurs 23, le cylindre isolant 9 de l'appareil alimentaire a été rempli de vapeur comme il sera expliqué plus loin. Cette vapeur passe par la
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soupape ouverte 14 a4 serpentin de chauffe 16 au réchauffeur 3 qui est rempli d'eau et se trouve sous la pression de la pompe 5. Cette pression est supérieure à la pression atmosphérique mais nettement inférieure à celle régnant dans la chaudière 1 . Au moyen du serpentin de réchauffe 16, l'eau se trouvant dans le réchauffeur 3 est réchauffée à une haute température de sorte que la pression de la vapeur se trouvant dans le cylindre 9 de l'appareil alimentaire baisse progressivement.
Aussitôt qu'elle est assez basse pour que la pression de la pompe 5 devienne prédominante, la soupape de retenue 7 du conduit 8 s'ouvre. En conséquence, l'eau chaude se trouvant dans le réchauffeur 3 est refoulée par l'eau plus froide introduite du bas par la pompe 5 vers l'appareil alimentaire 4, de sorte que le cylindre 9 de l'appareil d'alimentation est rempli d'eau très chaude. Les flotteurs 23 s'élèvent alors et dès qu'ils arrivent aux butées 26'des tiges de pistons 24, les pistons 21 et 22 sont également' déplacés vers le haut. En conséquence, les passages de l'huile sous pression sont changés, de sorte que les soupapes 10 et 12 sont ouvertes tandis que la soupape 14 est fermée. Ensuite, une partie de la vapeur produite dans la chaudière 1 entre dans le cylindre 9 de l'appareil alimentaire 4 et l'eau chaude s'y trouvant est refoulée dans la chaudière.
En même temps, la soupape de retenue 7 est fermée sous l'influence dela haute pression de la vapeur entrant dans l'appareil alimentaire. Pendant le refoulement de l'eau de l'appareil alimentaire, les flotteurs 23 descendent de nouveau et, aussitôt qu'ils poussent contre les butées 25 des tiges de piston 24, ils causent le déplacement de retour des'pistons 21 et 22 de sorte que les soupapes 10, 12.et 14 changent de
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Positionjque les pP00eS8±8 décrits ci-dessus recommencent.
De cette manière la majeure partie de la chaleur qui était contenue dans la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation 4,9 est récupérée dans l'échangeur thermique ou réchauffeur 3 fermé par rapport à l'atmosphère.
S, par exemple, la pression de la vapeur de la chaudière s'élève à 40 atm. et celle de la pompe 5 à 2 atm. seulement, l'eau d'alimentation peut être portée, dans le réchauffeur 3, à une température de 115 C.
Le cylindre isolant 9 sert à protéger les parois du réservoir ou appareil d'alimentation 4 contre les influences des changements de température qui sont causés par les changements fréquents des remplissages de vapeur et d'eau qui ont lieu dans ce réservoir.
Le cas échéant, il est d'ailleurs possible d'intercaler le réchauffeur dans le conduit d'eau qui passe de a'appareil d'alimentation à la chaudière. Avec cela, deux ou plusieurs appareils d'alimentation mis en service alternativement peuvent être prévus, par exemple dans les cas où la chaudière demande de grandes quantités d'eau.
Un tel mode de réalisation de l'invention est représenté dans la figure 2.
Suivant cette figure, il est prévu deux appareils d'alimentation 4',4" qui sont de même nature que celui de la figure 1. Au fond de ces appareils sont raccordés les branchements 6',6" du conduit de refoulement d'une pompe alimentaire 5', ces branchements étant pourvus des soupapes de retenue 7',7". Des conduits de vapeur 13',13" pourvus de soupapes d'arrêt 12',12" permettent de mettre en communication la onaudière 1 et les parties inférieures des appareils
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d'alimentation 4',4".
Dlés conduits 11',11" pourvus de soupa- pes 10',10" passent des parties supérieures des appareils d'alimentation 4',4" à un réchauffeur commun 3', tandis que des conduits 15',15" partant des parties supérieures des appareils d'alimentation 4',4" et pourvus de soupapes 14',14" sont raccordés à un serpentin de chauffe commun 16' disposé dans le réchauffeur 3'. Les soupapes 10',10",12',12",14' et 14" sont commandées au moyen d'huile sous pression qui est prélevée par des pompes 42 et 43 à un réservoir d'huile 44 et par des pompes 45 et 46 à un réservoir d'huile 47. Les passages de l'huile sont déterminés par des soupapes qui, comme il sera expliqué plus loin, sont commandées en partie par des flotteurs et en partie au moyen de vapeur, chaque appareil d'alimentation étant muni d'un seul flotteur.
Ainsi, le conduit de refoulement 48 de la pompe à huile 42 est raccordé par une soupape 49, qui est maintenue ouverte par le flotteur 23' dans sa position inférieure au cylindre 35 d'un piston de commande (non représenté) de la soupape 14', ce piston de commande étant disposé de la même façon que le piston 34 de la soupape 12 de la figure 1. Un conduit d'écoulement 50 partant dudit cylindre 35 débouche dans le réservoir d'huile 44 et est muni d'une soupape 51 qui est commandée par le même flotteur 23' et fermée dans la position inférieure de celui-ci. En outre le flotteur 23' sert à comman- der une soupape 52 qui est intercalée dans le conduit d'écoulement 53 d'un cylindre 35 qui renferme le piston de commande de la soupape 10', la soupape 52 étant maintenue ouverte dans la position inférieure du flotteur 23'.
Le conduit d'écoulement 53 communique avec le conduit d'écoulement 54 d'un cylindre 35 qui appartient à la soupape 12'. En outre, le conduit de refoulement 55 de la pompe à huile 45 commu-
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nique avec les cylindrés 35 des soupapes 10' et 12', et cela par une soupape 56,57 qui, comme la soupape 59,60 du conduit de refoulement 58 de la pompe à huile 4ãffecte la forme de soupape à membrane. La membrane de la soupape 56,57 peut être influencée par la pression de la vapeur qui, de temps en temps, se trouve dans l'appareil d'alimentation 4". Le conduit de refoulement 58 de la pompe à huile 43 communique par la soupape à membrane 59,60 avec les cylindres 35 qui appartiennent aux soupapes 10", 12" et les conduits d'écoulement 61,62 de ces cylindres 35 communiquent par une soupape 63, avec le réservoir à huile 47.
La soupape 63 est commandée par le flotteur 23" de l'appareil d'alimentation 4", de sorte qu'elle est ouverte pour la position inférieure de ce flotteur Ce dernier sert encore à la commande des soupapes 64,65 dont la première est intercalée dans le conduit de refoulement 66 de la pompe à huile 46, qui débouche dans le cylindre 35 de la soupape 14". La soupape 65 se trouve intercalée dans le conduit d'écoulement 67 de ce cylindre 35.
Dans la position inférieure (représentée) du flotteur 23', le cylindre isolant 9' de l'appareil d'alimentation 4' est rempli de vapeur. Les soupapes 49 et 52 sont ouvertes tandis que la soupape 51 est fermée. L'huile se trouvant au-dessous des pistons de commande des soupapes 10',12' s'écoule par les conduits 53 et 54 de sorte que ces soupapes sont fermées sous l'influence de ressorts. (Voir la soupape 12, le piston 34 et le ressort 31 de la soupape 12 de la fig, 1). D'autre part, le conduit de refoulement 48 de la pompe à huile 42, qui débouche dans le cylindre 35 de la soupape 14', est ouvert tandis que la soupape 51 du conduit d'écoulement 50 est fermée, La soupape 14' étant ouverte,
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la vapeur de l'appareil l'alimentation 4' entre par le conduit 15' dans le serpentin de chauffe 16' du réchauffeur 3'.
L'eau de condensation se produisant dans le serpentin de chauffe 16' est séparée par un séparateur non représenté. Le réchauffeur 3' étant rempli d'eau qui, précédemment, a été refoulée de l'appareil d'alimentation 4', cette eau est chauffée à une température élevée au moyen de la chaleur de la vapeur d'échappement qui passe de l'appareil d'alimentation 4' par le serpentin de chauffe 16'. En conséquence, la pression de la vapeur se trouvant dans cet appareil descend et, étant donné que la membrane 60 reste sous l'influence de cette pression descendante, la soupape 59,60 est ouverte aussitôt que la température de l'eau se trouvant dans le réchauffeur 3' est portée au niveau désiré.
L'huile refoulée par la pompe 43 entre par le conduit 58 et la soupape ouverte 59 dans les cylindres 85 des soupapes 10" et 12" qui appartiennent à l'appareil d'alimentation 4". Cet appareil est rempli d'eau et le flotteur 23" se trouve dans la position supérieure. Les soupapes 63,64 sont fermées tandis que la soupape 65 est ouverte. Donc, les conduits d'écoulement 61,62 raccordés aux cylindres 35 des soupapes 10",12" sont fermés et les soupapes 10",12" sont maintenues ouvertes par suite de la pression de l'huile qui est refoulée par la pompe 43.
En conséquence, une partie de la vapeur produite dans la chaudière 1 entre dans l'appareil d'alimentation 4" et l'eau s'y trouvant est refoulée par le conduit 11" dans le réchauffeur 3' de sorte que l'eau chaude qui s'y trouve et qui a été chauffée précédemment par la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation 4' est refoulée dans la chaudière 1. En même temps, la soupape de retenue 7' intercalée dans le branchement 6'
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est ouverte et l'appareil d'alimentation 4' est rempli d'eau par la pompe 5'. Pendant ce temps, la soupape 56,57 dont la membrane est influencée en passant par le conduit 69 par la vapeur se trouvant dans l'appareil d'alimentation 4" est fermée, de sorte que l'huile refoulée par la pompe 45 ne peut pas arriver aux cylindres 35 des soupapes 10' et 12' et que lesdites soupapes restent fermées.
Pendant le remplissage d'eau de l'appareil d'alimentation 4', le flotteur 23' monte et, passant dans la position supérieure, il ferme les soupapes 49 et 52 tandis que la soupape 51 placée dans le conduit d'écoulement 50 est ouverte. En conséquence, l'huile se trouvant dans le cylindre 35 de la soupape 14' s'écoule et la soupape en question est fermée. Par ailleurs, le flotteur 23" de l'appareil d'alimentation 4" ouvre, en descendant dans la position inférieure, les soupapes 63 et 64 tandis que la soupape 65 est fermée, de sorte que les mêmes opérations sont produites par rapport à l'appareil d'alimentation 4", que celles qui ont été produites antérieurement par le flotteur 23' relativement à l'appareil 4'.
Si alors, l'eau d'alimentation se trouvant dans le réchauffeur 3' est chauffée à une température désirée, de sorte que la pression de la vapeur se trouvant dans l'appareil d'alimentation 4" est abaissée à un niveau inférieur à celui de la pression de la pompe 5', la soupape à membrane 56,57 est ouverte. En conséquence, l'huile refoulée par la pompe 45 ouvre, en passant par ladite soupape, les soupapes 10' et 12' qui appartiennent à l'appareil d'alimentation 4'. L'eau se trouvant dans cet appareil est alors refoulée dans le réchauffeur 3', de sorte que l'eau chaude s'y trouvant est refoulée dans la chaudière 1. De cette manière les appareils d'alimentation 4'
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et 4" sont mis alternativement en action pendant le fonction- nement complet de la chaudière.
La vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation peut aussi servir au chauffage graduel de l'eau d'alimenta- tion dans un réohauffeur à deux ou plusieurs gradins.
Une telle disposition est représentée dans la figure 3, , dans laquelle les dispositifs qui servent à la commande des' soupapes intercalées dans les conduits d'eau et les conduits de vapeur sont omis parce qu'on peut employer à cette fin les dispositifs suedéorits ou bien d'autres dispositifs connus, par exemple des manomètres à contacts,etc.
Suivant la figure 3, le réchauffeur se compose de deux étages 3" et 3''', fermés par rapport à l'atmosphère, et intercalés, en série, dans le conduit de refoulement 6''' d'une pompe 5". Le conduit d'aspiration 11''' de la pompe 5" est raccordé à la partie supérieure de l'appareil d'alimen- tation 4'''. Dans le conduit d'aspiration 11''' est inter- calée une soupape d'arrêt 10''' tandis qu'une soupape de retenue automatique 7''' est intercalée dans le conduit de refoulement 6''' entre la pompe 5" et le premier étage 3' du réchauffeur. Un conduit de vapeur 13''' pourvu d'une sou- pape 12''' est raccordé à la partie supérieure de l'appa- reil d'alimentation 4"' et sert à faire communiquer cet appareil avec l'espace de vapeur de la chaudière 1.
Un autre conduit de vapeur 15''', qui est pourvu d'une soupape 14"', passe de la partie supérieure de l'appareil alimentaire 4''' à un serpentin de chauffe 16" qui est disposé dans le second étage 3''' du réchauffeur et dont l'autre bout est raccordé à un séparateur d'eau non représenté. Un serpentin de chauffe
16"', qui est disposé dans le premier étage 3" du réchauf-
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feur, est raccordé d'une part à une conduite 15"" qui part de la partie supérieure de l'appareil alimentaire 4''', et d'autre part à un séparateur d'eau non représenté. Dans la conduite 15"" est intercalée la soupape d'arrêt 14"".
Finalement, un conduit de vapeur 15""' passe de la partie supérieure de l'appareil alimentaire 4''' à un serpentin de chauffe 16"" disposé dans un réchauffeur supplémentaire 70, qui est intercalé dans le conduit de refoulement 6"" de la pompe alimentaire 5'''. Des soupapes 14""' et 7"", dont la dernière est une soupape de retenue automatique, sont intercalées l'une dans la conduite 15""' et l'autre dans la conduite 6"", et un séparateur d'eau 17' est raccordé au serpentin de chauffe 16"".
Le fonctionnement de cette disposition est le suivant :
Si l'appareil alimentaire 4 " ' est rempli d'eau, les soupapes 10''' et 12''' sont ouvertes tandis que les autres soupapes sont fermées. La vapeur entrant dans l'appareil alimentaire 4 " ' refoule l'eau s'y trouvant dans le premier étage 3" du réchauffeur, et l'eau qui, précédemment, a été chauffée dans cet étage à une température moyenne, est refoulée dans le second étage 3"', duquel l'eau à la température maximum est refoulée dans la chaudière. La pompe 5" sert à surmonter les résistances de frottement dans les conduites d'eau. Après que l'eau est refoulée de l'appareil d'alimentation 4"', les soupapes 10''' et 12''' sont fermées tandis que la soupape 14''' est ouverte, par exemple à l'aide d'un manomètre à contacts.
En conséquence, la vapeur se trouvant dans l'appareil alimentaire entre dans le serpentin de chauffe 16" du second étage 3''' du réohauffeur. L'eau s'y trouvant, qui, précédemment, a été chauffée dans le pre-
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mier étage 3" à une température moyenne, est alors portée à la température finale de sorte que la pression de la vapeur qui règne dans l'appareil alimentaire s'abaisse à une hau- teur plus basse correspondante. Aussitôt que cette pression est atteinte, la soupape 14''' est fermée tandis qu'en même temps la soupape 14"" est ouverte. En conséquence, la vapeur qui est restée dans l'appareil alimentaire 4 " ' entre dans le serpentin de chauffe 16''' disposé dans le premier étage 3" du réchauffeur.
Comme cet étage est rempli d'eau qui a été chauffée, préalablement, dans le réohauffeur supplémen- taire 70, cette eau est portée à une température moyenne de sorte que la pression de la vapeur qui règne dans l'appareil alimentaire baisse davantage. Aussitôt que la température désirée est atteinte, la soupape 14"" est fermée tandis que la soupape 14""' est ouverte, de sorte que le reste de la vapeur d'échappement de l'appareil alimentaire entre dans le serpentin de chauffe 16"" du -réchauffeur supplémentaire 70. En même temps, la soupape 7"" est ouverte de sorte que l'appareil alimentaire 4 111 est de nouveau rempli d'eau au moyen de la pompe 5''', et que le reste de la vapeur se trouvant dans cet appareil est refoulé dans le serpentin de chauffe 16"" du réchauffeur 70.
Après que l'appareil alimen- taire est rempli, les soupapes 14""' et 7"" sont fermées tandis que les soupapes 10''' et 12''' sont ouvertes de nou- veau de sorte que les opérations susdécrites sont répétées.
Si, par exemple, l'appareil alimentaire 4''' est rempli de vapeur à une pression de 150 atm. et 4 une température de 3400C., il oontient 95 kg de vapeur aveo une teneur de cha- leur de 613 calories par kg. environ. Si l'on admet que, pendant le chauffage de l'eau dans le second étage 3''' du @
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réchauffeur, la pression de la vapeur s'abaisse à 100 atm, le serpentin de chauffe 16" produit 40 kg d'eau de oondensation avec une teneur de chaleur de 330 calories par kg.
Cette eau de condensation paut servir d'eau d'alimentation.
Dans l'appareil alimentaire il reste encore 55 kg de vapeur d'une pression de 100 atm. à 340 C et avec une teneur de ohaleurde 640 calories par kg. Par suite du réchauffage de l'eau dans le premier gradin 3" du réchauffeur, la pression de cette vapeur peut être abaissée à 30 atm. à une température de 2300 C. Puis le reste de la vapeur d'échappement est employé au réchauffage de l'eau dans le réchauffeur supplémentaire 0.
Si l'eau, qui entre dans le premier étage 3" du réchauffeur, possède une température de 200 C, cette eau peut être portée, dans cet étage, à une température moyenne de 215 C.
Puis, cette température peut être élevée, dans le second étage 3''' à 290 C.
Si la température de l'eau qui entre dans le premier étage du réchauffeur est à moins de 2000 C, la pression de la vapeur peut être abaissée, dans cet étage, au-dessous de 30 atm. il s'ensuit que la pression de la pompe 5''' diminue de façon correspondante.
Pour éviter que la pompe 5 " ' doive travailler contre une si haute pression, malgré le fort réchauffage de l'eau à refouler dans le réservoir d'alimentation, le remplissage de l'appareil d'alimentation avec de l'eau peut se faire à l'aide d'un dispositif auxiliaire particulier.
Conformément à l'invention, ce dispositif consiste en ce que le remplissage du réservoir d'alimentation à l'aide d'un appareil auxiliaire et d'une pompe de circulation se
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fait de telle sorte qu'après détente de la vapeur de refoule- ment dans le réservoir d'alimentation à une pression correspondant à un étage intermédiaire du réchauffeur l'appareil auxiliaire est mis sous équilibre de pression en haut avec l'appareil d'alimentation par un conduit de vapeur et en bas par le conduit de circulation, puis sa vapeur d'échappement est utilisée, après vidange de l'eau pour le réchauffage de l'eau d'alimentation se trouvant dans un échangeur thermique fermé intercalé entre l'appareil auxiliaire et la pompe d'alimentation, dans lequel la chaleur de la vapeur d'échappement est transmise à l'eau d'alimentation.
On obtient de ce fait cet avantage que la pompe de circulation n'a besoin de surmonter que la résistance du conduit et, le cas échéant, seulement une faible différence de pression statique et que la pompe d'alimentation peut également travailler avec une faible pression analogue.
La figure 4 représente un exemple de réalisation s'appuyant sur l'exemple de la figure 3.
La chaudière est râliée ici du côté vapeur avec l'appareil d'alimentation 4''' de nouveau par le conduit 13''' et du côté eau par le conduit Il''1, la pompe 5", le conduit 6"' et les réchauffeurs ou échangeurs thermiques 3" et 3"', les soupapes 12"', 10"' et 7"' étant montées dans les conduits. Les serpentins de chauffe 16" et 16"' sont raccordés en haut à l'appareil d'alimentation par les conduits 15"' et 15"" munis des soupapes 14"' et 14"".
Outre l'appareil d'alimentation, il est prévu un appareil auxiliaire 72, qui est raccordé en haut par le conduit 74 muni de la soupape d'arrêt 73 à l'appareil d'alimentation et également en haut et en bas au fond de ce dernier par le
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conduit 75 muni de la pompé de circulation 5"" et dans lequel la soupape 76 est montée. De plus, un conduit 78, muni d'une soupape d'arrêt 77, part en haut de l'appareil auxiliaire 72 et va à un serpentin de chauffe 79 du réchauffeur ou échan- geur thermique 80, auquel le séparateur d'eau de condensation 81 est raccordé. Le réchauffeur ou échangeur thermique 80 est monté dans le conduit de refoulement 82 de la pompe d'alimentation 83 et la soupape de retenue 84 se trouve dans ce conduit.
L'alimentation se fait comme selon la figure 3. Si l'appareil d'alimentation 4"' est vidé d'eau, la détente de la vapeur se fait aussi dans l'appareil d'alimentation comme suivant la figure 3, donc tout d'abord de 150 atm. à 100 atm. et ensuite de 100 à 30 atm. Si ensuite la soupape 14"" est fermée, les soupapes 73 et 76 sont ouvertes et la pompe de circulation 5"" assure la circulation de l'eau et de la vapeur entre l'appareil d'alimentation et l'appareil auxiliaire, après quoi les soupapes 73 et 76 sont refermées. Pendant qu'ensuite une nouvelle alimentation de la chaudière peut se faire et que l'eau d'alimentation est chauffée par étages dans les réchauffeurs ou échangeurs thermiques 3" et 3"', la soupape 77 est en même temps ouverte, de sorte que la vapeur venant de l'appareil auxiliaire 72 passe dans le serpentin de chauffe 79 de l'échangeur thermique 80.
La totalité à peu près de la chaleur de la vapeur d'échappement est absorbée dans celui-ci, l'eau d'alimentation étant chauffée à environ 115 . Après une chute de pression correspondante dans le réservoir auxiliaire, la soupape de retenue 84 fonctionne, de sorte que la pompe 83 travaillant à environ 2 atm, remplit le réservoir auxiliaire d'eau réchauffée,
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après quoi la soupape 77 '/se ferme,
Les mêmes opérations recommencent toujours à se dérouler périodiquement.
En considération du faible besoin de force motrice des pompes, ce dispositif présente encore cet avantage qu'on peut utiliser pour sa commande de la vapeur, car sa vapeur d'échappement peut être utilisée sans difficulté. Pour la commande, on peut utiliser de la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation ou de l'appareil auxiliaire', un petit accumulateur de vapeur étant rationnellement monté entre l'appareil correspondant et les pompes. De cette façon, on est indépendant d'un réseau de force ou d'une turbine particulière, de sorte que des perturbations se produisant dans ces derniers sont sans influence sur le dispositif d'alimentation.
Un autre avantage c'est que des perturbations dans la pompe 5"" ou dans les autres pompes sont sans aucun danger, car l'eau se trouvant dans les réchauffeurs ou échangeurs thermiques n'est pas sans pression, de sorte qu'il ne peut pas se produire de vapeur et coups de bélier.
Dans les cas où la vapeur produite dans la chaudière est surchauffée, conformément à l'invention, sa teneur thermique peut être utilisée, autant qu'il s'agit de la partie néces- saire à l'alimentation, à la production de vapeur saturée dans la chaudière 1, avant que la vapeur d'échappement soit conduite aux réchauffeurs.
Une installation de ce genre est représentée, à titre d'exemple dans la figure 5. Cette installation présente en soi la même constitution que celle de la figure 3 ; mais elle comporte un serpentin de refroidissement 71 disposé dans la figure 1 entre l'appareil d'alimentation 4". et le
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serpentin de chauffe 16". Par ce serpentin de refroidissement la chaleur de surchauffe de la vapeur passant de l'appareil d'alimentation au serpentin de chauffe 16" est transmise à l'eau de la chaudière avant que cette vapeur parvienne dans le serpentin de chauffe 16".
Lorsqu'on le désire, la vapeur surchauffée ou non sur*- chauffée quittant l'appareil d'alimentation peut être utilisée pour la commande d'une machine à vapeur avant qu'elle soit introduire dans le réohauffeur ou échangeur thermique.
Elle peut aussi être conduite à uh accumulateur de vapeur disposé entre l'appareil d'alimentation et le réchauffeur ou la machine motrice et, de cette manière, on obtient cet avantage qu'un service de réchauffage ou de distribution de force et de réchauffage continu est assuré.
On peut encore conformément à l'invention étendre l'idée de l'utilisation de la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation pour la production de force motrice également à des installations à vapeur à réseaux de pression différente, dans lesquelles le réseau de pression inférieur est alimenté par une machine auxiliaire préintercalée ou par des chaudières à basse pression correspondante. Dans des installations de ce genre, conformément à l'invention la vapeur d'échappement de l'appareil d'alimentation est conduite au réseau de pression inférieure entièrement ou jusqu'à détente de la pression de vapeur dans l'appareil d'alimentation à la pression de ce réseau, de même que dans ce dernier cas le reste de la vapeur d'échappement est utilisé pour le réchauffage .de l'eau d'alimentation dans des échangeurs thermiques ou réchauffeurs fermés.
On obtient ainsi.d'importants avantages, comme on peut
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le voir par les exemples suivants :
On suppose que l'installation à pression maxima travaille avec une pression de 200 atm. et une consommation de vapeur de 100 t. à l'heure et que-la machine motrice est branchée en amont d'un réseau à 50 atm. Uette machine motrice ramène la vapeur de 200 atm., 470 , à 50 atm. et la cède ensuite au réseau à 50 atm. La pompe d'alimentation de chaudière usuelle fait, comme on le sait, une consommation de foce d'environ 1700 kw. pour un débit de la machine motrice de 3700 kw., de sorte qu'il reste 2000 kw. de débit utile.
Conformément à l'invention, une partie de la vapeur de 200 atm., à 4700, passe maintenant dans l'appareil d'alimen- tation et, après l'alimentation, au cours de laquelle seules des résistances se manifestent dans les conduits et, le cas échéant, une chute de pression dans le surohauffeur doivent être surmontées, elle passe dans le Biseau à 50 atm., cette vapeur étant rationnellement faiblement réchauffée. La dépense nécessaire à cet effet ressort de ce qui suit ; Le mètre cube d'eau d'alimentation de 180 , ce qui peut être supposé comme étant sa température, pèse 880 kg. Pour le refouler hors du réservoir d'alimentation, il faut 87kg,7 de vapeur de 200 atm. à 4700, par conséquent pas tout-à-fait 10 % de la quantité de vapeur produite.
La machine motrice reçoit donc au lieu de 100 t. environ 1/10 de moins et son débit baisse de 3700 kw, à 3330 kw sur 1'autre côté ; mais, lorsqu'on la laisse, après détente de la vapeur dans l'appa- reil d'alimentation à 50 atm., refouler tout le reste de la vapeur d'échappement dans le réseau à 50 atm., la pompe d'alimentation ne travaille plus contre 200 atm., mais encore contre 50 atm. seulement. La dépense de force motrice est
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donc réduite au quart et on n'a plus besoin, au lieu de 1700 kw. que de 425 kw. par censément de 1275 kw. de moins.
Une perte de 370 kw. seulement dans la machine motrice s'op- pose au gain de 1275 kw., de sorte que le débit supplémen- taire s'élève à 905 kw.
On n'a pas tenu compte ici de ce que la vapeur d'échap- pement de l'appareil d'alimentation posséda encore le cas @ échant sa surchauffe, tandis que la vapeur d'échappement de la machine préintercalée s'écoule sans cette surchauffe.
Mais les économies sont encore plus grandes lorsqu'on envoie la vapeur d'échappement des appareils d'alimentation seulement jusqu'à la détente à 50 atm. dans le réseau de cette pression et lorsqu'on utilise le reste pour le réchauf- fage de l'eau d'alimentation au sens de l'invention On peut alors par exemple chauffer l'eau d'alimentation de 180 dans le réchauffeur ou échangeur thermique à 193 et abais- ser la pression de la vapeur dans l'appareil d'alimentation de 50 atm. à 16 atm., de sorte que la pompe d'alimentation n'a besoin de travailler que contre cette pression. La pres- sion de 16 atm. ne nécessite pour la pompe d'alimentation qu'une consommation de force motrice de 136 kw. au lieu de la consommation de 425 kw. à 50 atm. On réalise donc un béné- fice de 60 % environ.
L'alimentation en continu du réseau à faible pression peut être réalisée sans difficultés à l'aide de plusieurs appareils d'alimentation, d'autant plus que le remplissage et le vidage des divers appareils peut être accéléré par les moyens indiqués dans ce qui précède Les réservoirs peuvent être établis petits, ce qui est particulièrement avantageux aux très hautes pressions.
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De même, la commande des divers réservoirs d'alimenta- tion peut être effectuée automatiquement sans difficultés, par exemple en utilisant pour surveiller le remplissage, au lieu d'un flotteur, un thermostat qui fonctionne lorsque la température varie (vapeur 470 et eau 180 ). Le réglage de l'alimentation ou de l'eau d'alimentation peut se faire en arrêtant temporairement la distribution plus ou moins longtemps dans chaque cas suivant le besoin'en eau d'alimentation.
A l'inverse de ce qui se produit avec la pompe d'alimentation travaillant contre la pression de la chaudière, le besoin de vapeur et de force motrice reste alors également favorable même avec une faible sollicitation. Les diverses opérations de distribution nécessaires simultanément dans chaque cas peuvent être effectuées comme dans un moteur à vapeur par un arbre tournant, de façon que la simultanéité soit assurée après mise en fonctionnement de la distribution, lorsqu'on prend soin que les cônditions de pression de chaque cas soient maintenues de façon appropriée dans la vapeur, la vapeur d'échappement et le réseau d'eau d'alimentation.
Pour assurer la fermeture étanche périodique des divers conduits et récipients les uns par rapport aux autres, on peut aussi disposer en série plusieurs soupapes qui sont commandées simultanément ou avec un faible décalage de phases. Le cas échéant, il est encore rationnel de disposer en série deux thermostats dont l'un réduit la vitesse de l'eau entrant vers la fin de l'admission, de sorte qu'un réglage exact est assuré de façon analogue à ce qui se fait dans les ascenseurs ou élévateurs par la précision du réglage.
L'utilisation de la distribution analogue à celle des moteurs à vapeur produit à cet égard un réglage d'ensemble extrêmement sûr et une succession très rapide des diverses opérations, de sorte
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que les récipients peuvent être utilisés de façon plus avan- tageuse que cela était possible jusqu'à présent.
REVENDICATIONS
1.- Disposition pour l'alimentation de chaudières à vapeur, notamment de chaudières à pression maxima, dans laquelle on utilise un ou plusieurs appareils d'alimentation fonctionnant à la manière d'appareils d'alimentation en retour qui sont reliés avec la chaudière du côté vapeur et du côté eau lors de l'alimentation, caractérisée par l'utilisation comme pompe d'alimentation pour le ou les appareils d'alimentation en retour d'une pompe travaillant sous une pression supérieure à la pression atmosphérique mais beaucoup plus faible que la pression de la chaudière et qu'on conjugue au ou aux appareils d'alimentation en retour un ou plusieurs consommateurs de vapeur qui sont alimentés après le vidage d'un appareil d'alimentation d'eau par sa vapeur d'échappement et qui,
en absorbant à peu près la totalité des chaleurs perdues ou en utilisant la chute de pression et de température, provoquent une détente progressive de la pression dans l'appareil d'alimentation jusqu'au-dessous de la pression de la pompe d'alimentation, qui est mise en harmonie avec la température de l'eau d'alimentation le cas échéant fortement réchauffée de telle manière qu'un dégagement de vapeur ne puisse pas se produire lors du nouveau remplissage de l'appareil d'alimentation avec de l'eau.
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