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PROCEDE ET APPAREIL D<ALIMENTATION D'EVABOPhITEURS A CIRCUIT AVEC CIRCULATION NATURELLE.
L'invention est relative à l'alimentation d'évaporateurs à circuit avec circulation naturelle;il s'agit d'évaporateurs,dans le squel s l'eau s'évapore dans des tuyaux ascendants,disposés verticalement ou obliquement, et où l'eau,sortant avec la vapeur à la partie supérieure des tuyaux ascendants, pénètre dans un sé- parateur ,et après séparation d'avec la vapeur, s'écoule par un ou plusieurs tuyaux de descente de nouveau vers les extrémités inférieures des tuyaux ascendants.
Dans les évaporateurs habi- tuels à circuit ,l'alimentation en eau est réglée, par le niveau apparent dans les tuyaux ascendants au moyen d'un tube montant avec régulateur de niveau d'eau intercalé entre la chambre d'eau et le réservoir de séparation, de telle manière qu'il se constitue un niveau apparent,qui n'est soumis qu'à des variations réduites dépendant du dgré d'irrégularité du régulateur.
L'invention est basée sur la constatation que c'est dans ce mode de réglage que doit être recherchée la cause de nombreux
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effets nuisibles ,qui ont été observés dans le fonctionnement d'évaporateurs à circuit de ce genre,devant s'adapter automa- tiquement à des grandes variations de charges.Ainsi pour un ni- veau d'eau apparent déterminé et pleine charge de l'évaporateur surtout dans le cas de saumure de densité élevée, la circula- tion peut devenir tellement forte que l'eau est entrainée par la vapeur et qu'ainsi la meneur en sel du distillat est exces- sivement élevée, tandis que pour une charge réduite le circuit est complètement rompu , ce qui détermine une souillure rapi- de des tuyaux de l'évaporateur.
En outre le système de réglage d'alimentation connu provoque de violentes pulsations,qui nui- sent au fonctionnement et au contrôle de ce dernier.
Le problème consiste dès lors à établir le réglage de l' alimentation de façon que d'une part l'on obtienne ,même sous forte charge, la garantie d'une qualité élevée du distillat et un fonctionnement calme, et que d'autre part en cas de char- ge plus réduite on puisse éviter un encrassage beaucoup trop rapide à la suite d'interruption momentanée de la circulation.
Conformément à l'invention ce problème est résolu grâce à ce que l'alimentation en eau est réglée automatiquement de façon que le niveau d'eau apparent , en cas de charge élevée, est abaissé et, en cas de charge plus réduite, relevé au- delà de la mesure conditionnée par le degré normal d'irrégularité du flotteur ,telle qu'elle résultait jusqu'à présent de l'ac- tionnement du régulateur par le niveau d'eau apparent.
Ainsi l'on obtient que le circuit de l'eau dans l'évaporateur ne prend ni des valeurs trop élevées,ni trop basses.En outre le nouveau procédé de réglage possède l'avantage d'une alimenta- tion plus calme et plus régulière.Le réglage s'effectue avan- tageusement de telle manière que lors de la formation dans les tuyaux de descente d'un niveau d'eau différent aussi bien du niveau d'eau dans le réservoir de séparation que du niveau d'eau apparent dans les tuyaux de dmontéee " " l'alimentation en eau est réglée par le niveau d'eau dans le réservoir de sé- paration,dont dépend la masse en circulation.
On obtient ainsi
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des masses de circulation exactes pour toutes les charges et toutes les densités de saumures.Lorsque la densité de la lessi- ve augmente le niveau d'eau apparent tombe dans une mesure tel- le que l'augmentation de la circulation, liée du reste au ren- forcement de la densité de la lessive,est automatiquement équi- librée.
On peut aussi obtenir une chute automatique du niveau d'eau apparent à mesure que la charge augmente grâce au fait que l' alimentation en eau est réglée comme jusqu'à présent par le ni- veau d'eau apparent, mais en outre en donnant au régulateur un degré d'irrégularité artificiellement relevé. De cette manière on peut également influencer le circuit de l'eau de façon à le maintenir dans des limites déterminées.
On peut par exemple obtenir le degré d'irrégularité désiré par voie mécanique en établissant un rapport de multiplication correspondant entre la course de la soupape et la variation du niveau d'eau apparent.On réalise une construction particulière- ment intéressante en introduisant dans le régulateur à flotteur un liquide obturateur de poids spécifique plus élevé,par exem- ple du mercure, grâce auquel le degré d'irrégularité donné par le rapport de multiplication de levier est transmis au niveau d'eau apparent de manière correspondante au poids spécifique du liquide obturateur.
Le dessin représente à titre d'exemples, deux formes d'exé- cution de l'invention.
Fig. I et 2 représentent schématiquement des vaporisateurs à circuit avec deux appareils de réglage différents,
Fig.3 représente l'appareil de réglage de la Fig.2 à plus grande échelle.
Les évaporateurs représentés consistent en un réservoir cylindrique vertical, qui est divisé en trois chambres superpo- sées,une chambre d'eau inférieure I, une chambre de chauffage moyenne 2 et une chambre supérieure de séparation 3. Pour for- mer les trois chambres,le réservoir consiste en trois parties
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reliées par des flasques ,une partie cylindrique moyenne 4 et deux parties en forme de cloche, une partie inférieure 5 pour former la chambre d'eau I et une partie supérieure 6 servant de réservoir de séparation.
La chambre d'eau I et le lé servoir séparateur 6 sont séparés de la chambre de chauffage 2 par des plaques tubulaires 7,8 et sont reliés entrteux par un faisceau de tuyaux d'évaporation ou ascendant 9 traversant la chambre de chauffage et dont les extrémités sont fixées aux plaques tubulaires 7,8.
L'eau à évaporer est amenée à la chambre d'eau I par une conduite dtalimentation 10.Les tuyaux ascendants 9 sont entou- rés de vapeur qui pénètre par une ouverture II dans la chambre de chauffage et dont le condensat est évacué par une ouverture 12 disposée à proximité du fond. Dans les tuyaux 9 l'eau est amenée à vaporiser partiellement. Le mélange eau-vapeur mon- tant verticalement dans les tubes de vaporisation pénètre dans- le réservoir de séparation 6,dans lequel eau et vapeur sont séparés l'une de l'autre. La vapeur est amenée à un orifice de sortie 13 dirigeant la vapeur vers l'endroit d'utilisation, tandis que l'eau est ramenée à la chambre d'eau I par le tuyau de descente 14.
Pour assurer une séparation efficace,on a prévu un dis- positif de séparation spécial. Celui-ci consiste en un cône 15 à forte inclinaison disposé directement au-dessus des tuyaux de vaporisation et au-dessus duquel se trouve une cu-
16 lasse de déviation/munie d'aubes directrices. Grâce à ce dis- positif l'eau contenue dans le mélange eau-vapeur est projetée contre la périphérie de la culasse 16,les aubes directrices produisant un mouvement de rotation spiralôïde, qui favorise la séparation des masses d'eau de la vapeur.
Dans la première forme d'exécution représentée à titre d'exemple en Fig.I, le réglage de l'alimentation en eau s'ef- fectue par le niveau d'eau dans le réservoir de séparation 6 au moyen d'un régulateur à flotteur 18 pourvu de raccords 17 et fixé au réservoir de séparation. On obtient ainsi dans le
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réservoir de séparation un niveau d'eau non influencé e s sent iel- lement par des variations de charge,ainsi que la quantité d'eau de circulation exacte pour toutes les charges en vue de réali- ser le circuit de l'eau en passant par le tuyau de descente 14.
Le niveau d'eau apparent se règle ainsi automatiquement à la hauteur correspondant à. la charge existante,tandis qu'il se forme dans le tuyau de descente 14 un niveau d'eau 32 différent aussi bien du niveau d'eau dans le réservoir de séparation que du niveau dteau apparent dans les tuyaux ascendants.
Même des variations de la densité de la saumure ne peuver influencer défavorablement la circulation d'eau.Lorsque la den- sité de la saumure augmente, le niveau d'eau apparent baisse plutôt de telle manière que le circuit de lteau reste inchangé.
Par suite de la chute automatique du niveau d'eau appa- rent en cas de charge croissante,on peut en outre obtenir une transmission favorable de la chaleur lors de charge complète.
Dans la deuxième forme d'exécution représentée à titre d'exemple en Fig.2 et 3, l'alimentation en eau est réglée comme jusqu'à présent par le niveau d'eau apparent.Mais en outre le degré d'irrégularité du régulateur est élevé en une mesure tel- le qu'en cas d'augmentation de charge il se produit une forte chute du niveau apparent. Cette élévation du degré d'irrégula- rité est obtenue par introduction d'un liquide,obturateur,par exemple du mercure , dans le bac à flotteur du regulateur. Dans ce but, le bac à flotteur 20 est relié par un tube en U 21 à un deuxième bac 22,lequel à son tour est raccordé par une condui- te 24 à un tube vertical 23 intercalé entre le réservoir de séparation et la chambre d'eau de l'évaporateur.
La liaison du bac à flotteur 20 avec le tube vertical 23 s'effectue par l'intermédiaire d'une conduite 25 et d'un séparateur d'eau de condensation 26,qui est en relation par un trop-plein 27 avec le tube vertical 23. Le liquide obturateur 28,par exemple du mercure,introduit dans le bac à flotteur, remplit la partie in férieure aussi bien du bac à flotteur 20 que du bac 22 et la
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conduite intermédiaire en U 21. Sur le niveau du liquide obtu- rateur dans la cuve 22 agit la colonne d'eau du niveau d'eau apparent 29. Grâce à l'intèrealation du séparateur d'eau de condensation 26,il se forme au-dessus du niveau du liquide ob- turateur dans la cuve à flotteur 20 une colonne d'eau essentiel- lement constante.
En Fig.3,le niveau d'eau apparent est supposé tel que la soupape 30 de la tuyauterie d'alimentation est ouverte.Si le ni veau d'eau apparent monte, le flotteur 31 du régulateur se soulè- et il ferme la soupape 30 après une course déterminée h1.Cette course correspond à une variation du niveau d'eau apparent d' une hauteur h2 qui - comme il ressort du dessin, - est plu- sieurs fois plus grande que la course hI du flotteur. Ce résul- tat provient de la différence de poids spécifique de l'eau et du liquide obturateur. Dans le cas où le bac à piston 20 et le bac 22 ont le même diamètre,il s'établit la re lation suivante entre la course du régulateur et la variation du niveau d'eau apparent : h2 = 2. hi.
([alpha]1-I) Ici [alpha]1 est le poids spécifique duliquide obturateur et I le poids spécifique de l'eau .Pour une course du régulateur de 80 mm par exemple et un poids spécifique du liquide obturateur de 13,5 on a une variation du niveau d'eau apparent de 2000 mm.
C'est dans cette mesure que s'abaisse le niveau d'eau apparent lorsque la charge augmente .
L'emploi d'un régulateur à degré d'irrégularité élevé ( rapport entre la course du flotteur et la course de la soupa- pe de réglage) exerce ,tout comme le réglage de l'alimentation en eau par le niveau d'eau dans le 1,6 servoir de séparation, cet effet que le niveau d'eau apparent s'abaisse,à mesure que croit la charge,d'une faqon telle à éviter que le volume de circula- tion soit excessivement grand et que la montée du niveau d'eau dans le réservoir séparateur ne soit trop forte.En fait il n'est pas possible d'obtenir par un tel réglage une compensation des v variations de densité de la sadumure, cependant par suite de 1'
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abaissement du niveau d'eau apparent,
le réglage est également moins sensible aux variations de densité de la saumure que le mode de réglage connu, dans lequel le niveau d'eau apparent est maintenu à même hauteur.
L'invention n'est naturellement pas limitée aux exemples représentés, car maintes modifications et d'autres formes d'exé- cution sont encore possibles.En particulier l'invention peut encore être appliquée à des évaporateurs à circuit de type dif- férent,dans lequel par exemple un dispositif spécial de dériva- tion et de centrifugation n'est pas prévu.
Le réglage peut finalement être réalisé par d'autres moyens, par exemple de façon que l'alimentation en eau soit influencée par un indicateur de charge, par exemple un dispositif d'étran- glement. Une compensation des variations de densité de la seu- mure peut aussi être obtenue par un réglage supplémentaire, en influençant directement l'alimentation en eau par un densito- mètre pour la saumure .
Une amélioration remarquable du réglage dans le sens de 1' invention peut aussi s'obtenir en intercalant dans les tuyaux de descente une grande résistance d'étranglement et en réglant l'alimentation par le niveau d'eau refoulé qui en résulte.
REVENDICATIONS.
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