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BREVET D'INVENTION Mesures pour augmenter le rendement des épurateurs d'eau d'alimentation de locomotives.
La présente invention concerne les épurateurs d'eau d'alimentation pour locomotives, comportant des disposi- tifs planés à l'intérieur et à l'extérieur de la chaudiè- re et destinés à coopérer de telle manière que les matiè- res dissoutes dans l'eau d'alimentation sont séparées de l'eau avant qu'elles provoquent dans la chambre d'eau de la chaudière des dégats de corrosion et d'incrustations.
Des épurateurs de ce genre sont déjà connus depuis des années et beaucoup d'administrations de chemin de fer ont déjà pourvu la plus grande partie de leur parc de lo- comotives de ces épurateurs. Il a été constaté partout que depuis l'équipement des locomotives au moyen de l'é- purateur, les dépenses pour l'entretien de leurs chaudiè- res ont diminué considérablement par rapport aux dépenses antérieures, à cause de la diminution des dégats de cor- rosion et d'incrustations.
Les dépenses qui sont encore provoquées par les dé- gâts en question sont toutefois toujours tellement gran-
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parvenait à les abaisser davantage par l'augmentation du rendement des épurateurs.
Des recherches faites à ce sujet ont fixé comme cau- ses du rendement encore insuffisant des épurateurs, sans discussion possible :
La dispersion insuffisante de l'eau envoyée dans une chambre de vapeur de la chaudière, l'arrivée non satisfai- sante et non correctement conduite de la vapeur de chaudiè- re à l'eau, les dimensions trop petites des surfaces de dé- pôt dans les garnitures de ruissellement et le dispositif imparfait pour l'évacuation des boues de la chaudière.
Pour la dispersion de l'eau d'alimentation on a employé toujours jusqu'à présent une tête d'alimentation disposée dans la chambre de vapeur et qui était reliée aux deux con- duites d'alimentation de la locomotive. Déjà lorsque l'a- limentation se faisait toujours exclusivement par une seu- le conduite d'alimentation et que l'orifice d'écoulement de la tête d'alimentation était par conséquent dimensionné en concordance avec cette conduite, l'eau était divisée seulement en jets d'eau qui tombaient alors presque verti- calement sur les garnitures de ruissellement disposées avant la chambre d'eau de la chaudière. Sur ce court trajet, l'eau venait donc seulement pour quelques instants en con- tact avec la vapeur par les petites surfaces des jets d'eau.
Lors de la rencontre avec les garnitures intérieu- res de ruissellement, elle n'était par conséquent échauffée que dans une mesure telle que les gaz dissous dans l'eau commençaient à se séparer de l'eau.
Dans les cas toutefois où l'on. doit compter sur une pleine alimentation simultanée par les deux conduites d'a- limentation, l'orifice de sortie de la tête d'alimentation devait recevoir des dimensions de grandeur correspondante.
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Un orifice de sortie qui, dans ce cas, produisait une di persion convenable de l'eau subdivise toutefois à peine core l'eau lorsqu'on alimente avec une seule conduite d' limentation. L'échauffement de l'eau était par conséque lorsque l'eau atteignait alors les garnitures intérieure de ruissellement, encore plus minime, et jusqu'en ce poi peu de gaz se séparaient par conséquent de l'eau.
Mais il n'y a pas seulement dans l'eau d'alimentati des gaz, mais également de grandes quantités de matières solides de différentes natures, en dissolution, et ces m, tières doivent être séparées déjà lorsque l'eau atteint : garnitures intérieures de ruissellement. Dans les garni tures intérieures, les matières solides doivent alors se déposer de façon tellement complète que de l'eau pure pa: vient pratiquement seule dans la chambre d'eau.
La séparation des matières solides commençait toute- fois jusqu'à présent le plus souvent dans les garnitures intérieures de ruissellement et progressait lentement, v@ qu'une partie des garnitures intérieures seulement était parcourue par la vapeur de la chaudière.
La vapeur de la chaudière pouvait, en effet, parven: seulement dans la chambre d'alimentation de la chaudière par l'intervalle entre la paroi de la chaudière et la pa- roi de la cuve qui porte les garnitures intérieures de r@ sellement. Aux figs. 1 et 2, le bord de la cuve est dési gné par 16 et la cuve par 17.
Le courant de vapeur s'échappant par cette ouverture était seulement très faible vu que, comme on l'a déjà mer tionné, l'eau ne venait en contact avec la vapeur que par de petites surfaces pendant un temps très court et conder sait par conséquent en eau de minimes quantités seulement de vapeur. Ce faible courant de vapeur baignait seulemer
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leurs parties inférieures étaient par conséquent chauffées uniquement en quelque sorte indirectement.
Ces causes font ressortir clairement que des gaz et des matières solides en quantité notable ont passé avec l'eau dans la chambre d'eau de la chaudière et y ont pro- voqué les dégâts mentionnés.
L'étendue des dégâts aurait pu être diminuée s'il avait été possible d'évacuer à l'air libre tout au moins les matières solides, par une courte élimination régulière des boues de la chaudière pendant le fonctionnement des locomotives. De semblables mesures auraient eu un résul- tat réel si l'ouverture de sortie de la chaudière était dégagée complètement brusquement. Le jet d'eau à haute tension sortant brusquement aurait alors détaché des sur- faces de dépôt toutes les matières solides déposées à pro- ximité du fond de la chaudière et comprises dans les dépôts et les aurait transportées à l'air extérieur car alors leur adhérence aux surfaces était encore minime.
On connait déjà des soupapes d'évacuation de boue uti- lisables pour une semblable opération. Elles n'ont toute- fois pas pu être utilisées sur les locomotives parce que lors de leur emploi le jet d'eau chaude à haute tension sortant brusquement est dangereux pour le personnel et produit des excavations dans la plateforme de la voie.
La présente invention a pour but de remédier aux in- convénients que provoque le rendement insuffisant de la réalisation actuelle de l'épurateur, par des mesures qui augmentent le rendement de l'épurateur jusqu'au maximum pou- vant être atteint.
Le but de la présente invention est atteint par une amélioration des dispositifs employés avec l'épurateur de telle façon que par leur coopération, parmi les matiè-
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res dissoutes dans l'eau d'alimentation, les gaz sont é oués complètement vers la machine de la locomotive et 1 matières solides sont déposées pour la plus grande part avant la chambre d'eau de la chaudière tandis que le pe reste de matières solides parvenant encore dans la cham d'eau peut être éliminé de la chaudière sans danger, pe dant le fonctionnement, par une évacuation régulière de boues.
Les dessins représentent un exemple de réalisation l'invention pour une chaudière de locomotive à dôme-épu@ teur.
La fig. 1 est une coupe transversale par le milieu du dôme-épurateur et de la chaudière.
La fig. 2 est une vue à plus grande échelle de la partie supérieure de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe longitudinale dans le dôme- épurateur et la partie supérieure de la chambre de la chaudière suivant la ligne III-III, mais sans les garni- tures intérieures existant à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en plan du dispositif d'alime : tation.
Les figs. 5 et 6 montrent en coupe et en vue le dis. positif qui permet d'évacuer les boues sans danger, même pour une chaudière de locomotive se trouvant sous pressi< par l'ouverture brusque et entière de la soupape d'évacue tion des boues déjà connue.
1 est la chaudière de locomotive pourvue du dôme-épt rateur 2 et dont la paroi tubulaire S de la chambre de f@ mées est pourvue d.e trous 4 pour la disposition des tubes de fumées et tubes bouilleurs non représentés. La ferme- ture du dôme-épurateur se fait par le couvercle 5 au moye
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7 est le tuyau d'entrée, 8 et 9 sont les conduites d'ali- mentation qui sont reliées à l'extérieur du dôme aux deux pompes d'alimentation non représentées de la locomotive et à l'intérieur du dôme aux têtes d'alimentation bifurquées 10 et 11. 12 est un anneau de choc disposé verticalement dans le dôme. 13, 14, 15 sont des garnitures intérieures de ruissellement qui sont montées dans la cuve 17, pourvue du bord 16.
La cuve 17 embrasse par les parois 20 et 21, pourvues d'ouvertures 18 et 19, le tuyau d'admission 7 à la manière d'une selle et porte le filtre 22. A la cuve .17 sont raccordées, symétriquement à l'axe longitudinal de la chaudière, les deux conduites 23 fixées à la paroi de la chaudière et qui s'étendent jusqu'à proximité du fond de la chaudière. 24 est une poche à boues disposée dans le fond de la chaudière et qui porte la soupape 26 d'éva- cuation des boues connue, qui est reliée à la chaudière et également par le tuyau 25 à la chambre du dôme et qui peut s'ouvrir complètement et brusquement. 27 est un détendeur de pression qui relie la soupape d'évacuation des boues à l'air extérieur.
Pour la meilleure compréhension du fonctionnement dé- crit ci-après de l'installation d'épuration, on a représen- té à la fig. 2 les trajets de la vapeur par des flèches en pointillé et les trajets de l'eau par des flèches en traits pleins.
Suivant les figs. 1-3, chacune des deux conduites d'alimentation 8, 9 est reliée à l'extérieur de la chau- dière à une pompe d'alimentation non représentée et à l'intérieur du dôme épurateur à une tête d'alimentation bifurquée 10, 11. Lorsque donc les deux pompes d'alimen- tation fonotionnent en même temps, le débit d'une des pompes n'influence pas celui de l'autre.
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Dans chaque tête d'alimentation, l'eau d'alimentation refoulée sort des deux branches de la fourche en deux jets dirigés l'un vers l'autre. Par leur choc, l'eau est sub- divisée en un voile d'eau en forme d'écran. uniformément, sur la surface de section transversale du dôme-épurateur délimitée par l'anneau'de choc 12. Elle vient donc par les deux grandes surfaces du voile d'eau en contact avec la vapeur et condense par conséquent en eau, instantané- ment, de très grandes quantités de vapeur. Dans les gran- des zônes de forte dépression produites par la condensa- tion, il pénètre immédiatement un courant de vapeur inten- se venant de la chaudière qui divise le'mince voile d'eau en petites particules d'eau.
Comme ces particules doi- vent tomber alors à travers le courant de vapeur soufflant en sens inverse, elles sont mises en tourbillonnement continu pendant la chute et en outre considérablement re- tardées. Il en est de même naturellement des lambeaux du voile d'eau qui se dirigent encore contre l'anneau de choc 12, qui les reçoit et les détourne vers une garniture intérieure de ruissellement.
Ce courant de vapeur échauffe tellement rapidement l'eau désagrégée presque sous forme de brouillard et mé- langée intimement à la vapeur que non seulement tous les gaz qui y'sont dissous mais encore, à peu près complète- ment, toutes les matières solides sont séparées lorsque l'eau atteint les garnitures intérieures de ruissellement.
Tous les gaz sont balayés immédiatement par le cou- rant de vapeur, avec forte dilution, dans la chambre de vapeur de la chaudière, d'où ils s'écoulent sans produire des dégâts, avec la vapeur de travail, dans la machine de la locomotive. Le dépôt des matières solides commence immédiatement déjà sur les surfaces de ruissellement su-
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périeures.
Pour couvrir la grande consommation de vapeur dans les zônes de dépression, l'intervalle employé jusqu'à présent pour le passage de la vapeur de la chaudière entre la pa- roi intérieure de la chaudière et la paroi 16 de la cuve 17 ne suffisait plus. Pour augmenter l'ouverture de pas- sage d'écoulement, le fond de la cuve 17 a par conséquent été divisé par les parois 20, 21 qui embrassent à la ma- nière d'une selle le tuyau d'admission 1 et qui sont pour- vues d'ouvertures de grandeur appropriée 18, 19 pour le passage de la vapeur de la chaudière.
Comme le courant de vapeur insufflé par ces ouvertures supplémentaires sur les deux alimentations parcourt toutes les garnitures de ruissellement, l'eau s'écoulant à travers celles-ci est échauffée tellement fortement que même les matières pour . la séparation desquelles les températures les plus éle- vées sont nécessaires sont encore séparées. En même temps ce courant de vapeur favorise encore le dépôt des matières séparées en dernier lieu.
Il déchire en effet le voile d'eau prenant naissance aux bords d'écoulement des garnitures intérieures et pro- jette les particules d'eau contre la face inférieure des garnitures intérieures qui, autrement, ne seraient pas touchées par l'eau.
Pour préserver davantage la chaudière de l'encrasse- ment, on a disposé finalement sur le fond de la cuve 17 les filtres 22 que l'eau doit traverser avant de parvenir par les conduites 23 dans la chambre d'eau de la chaudière.
Par suite de ces mesures, il ne s'écoule avec l'eau que de très minimes quantités de matières solides vers la chaudière -rais il ne s'écoule aucun gaz.
Pour pouvoir évacuer sans danger de la chaudière une
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grande partie encore de ces matières solides avec la s< pape d'évacuation déjà mentionnée, la soupape d'évacuai des boues 26 est reliée, suivant la fig. l, au détendes pression 27.
Suivant les figs. 5 et 6, le détendeur de pression consiste en un tuyau bifurqué a dont les deux branches fourche d, e sont incurvées et présentent des sections transversales croissant constamment vers leurs orifices g situés 1+un en face de l'autre. Le jet de liquide cha à haute tension, pénétrant de la soupape d'évacuation ou verte dans le tuyau a est divisé en deux jets par les br ches de la fourche. Lors du passage dans les branches d la fourche, l'énergie d'écoulement de chaque jet est bri sée vu que tout d'abord la tension existant dans chaque , devient plus minime par la séparation de vapeur hors du liquide dans la mesure où la section transversale de la b che de fourche s'élargit.
En outre, le choc des deux cou rants d'eau contre les parois incurvées des branches de fourche exerce une action de destruction de l'énergie.
Finalement, le reste de l'énergie subsistant encore est détruit lors de la sortie du liquide des orifices f, g par le choc des deux jets à leur sortie, dans une mesure telle que l'eau tombe sur le sol sans tension,' comme une pluie. L'enveloppe h, i, ouverte du bas, qui entoure les détendeurs de pression met le personnel à l'abri des en- nuis provoqués par les bouffées de vapeur.