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Perfectionnements aux appareils de chauffage destinés à la production de vapeur et pour d'autres emplois. ¯
La présente invention est relative aux appareils de chauffage de substances liquides, par exemple en vue de produire de la vapeur et pour dtautres buts analogues, et l'invention a pour objet principal de prévoir un appareil perfectionné et simplifié capable de fournir la substance chauffée, par exemple de la vapeur, quelle que soit la continuité de fourniture de l'énergie de chauffage*
Un autre objet de l'invention est de prévoir un appareil amélioré et simplifié grâce auquel une source d'énergie calorifi- que de capacité thermique limitée par unité de temps puisse accumuler l'énergie pendant quelque temps et la libérer pendant une période plus courte mais à un rendement thermique désiré plus grand par unité de temps.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un appareil de chauffage comprenant les avantages ci-dessus qui soit particu- lièrement bien adapté à l'alimentation de vapeur par stérilisa- tion et autres buts industriels, où la vapeur n'est pas requise de manière continue pendant 24 heures par jour. Ainsi, l'inven-
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tion peut s'appliquer d'une manière particulièrement avanta- geuse à la production de vapeur pour la stérilisation dans les fermes et dans les établissements de crème glacée par exemple, ou pour les opérations du traitement du bois, de la soie artificielle, du cuir, des toiles, du feutre et autres matériaux, ou pour le chauffage de l'eau par injection de vapeur ou pour tout autre but où de la vapeur est requise de manière intermittente.
L'invention consiste en un appareil de chauffage pour substances liquides, plus particulièrement en vue de la produc- tion dé vapeur, qui comprend un bloc métallique apte à accumu- ler la chaleur et supporté à l'intérieur d'une enveloppe espa- cée du dit bloc, des moyens servant à fournir de la chaleur à l'intérieur du bloc, et des moyens servant à faire circuler de l'eau ou autre agent liquide dans la dite enveloppe à un taux étant contrôlé, la chaleur accumulée/ainsi alimentée de manière égale vers l'agent de circulation, Suivant un autre trait caractéristique de l'invention un petit jeu est laissé entre les côtés et le fond du bloc métallique et l'enveloppe qui l'entoure et un jeu plus grand est laissé à la partie supérieure, l'enveloppe étant entourée de substance calorifuge, enfermée de préférence dans un récipient externe.
Suivant un autre trait caractéristique de l'invention, le bloc métallique accumulateur de chaleur a une forme générale rectangulaire, la partie supérieure et le fond ayant de préféren- ce une forme en coin étroit.
L'invention consiste également en un appareil de chauffage tel que décrit dans l'alinéa précédent disposé en générateur de vapeur, des moyens étant prévus pour fournir de l'eau au bloc accumulateur de chaleur, de préférence à sa partie infé- rieure, à une allure contrôlée de manière à donner un rendement constant en vapeur. Suivant un autre trait caractéristique de l'invention, le bloc est chauffé par un élément électrique ou par d'autres moyens logés à l'intérieur de ce bloc, et des
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interrupteurs horaires sont prévus pour contrôler les durées des périodes de chauffage.
Un filtre peut être inséré dans la canalisation d'alimen- tation, si on le désire.
Dans certaines circonstances il peut être désirable d'in- sérer dans la canalisation un réchauffeur automatique de l'eau de réserve afin d'augmenter la capacité évaporatoire du bloc accumulateur de chaleur. Ce réchauffeur peut être de tout type usuel,
Lorsqu'on applique l'invention au chauffage de l'air, on admet de l'air au lieu d'eau dans la chambre qui entoure le bloc après que ce dernier a été ramené à la température requise, 1?air chaud étant conduit de la partie supérieure de la chambre à un taux contrôlé par convexion et également, si on le désire, par des moyens mécaniques pour être employé là où il est requis.
Dans les dessins ci-joints :
Fig. 1 est une élévation d'extrémité, en coupe, d'un réchauffeur à vapeur pour stérilisation construit et disposé- suivant l'invention;
Fig. 2 est une élévation latérale en coupe d'une partie 'du réchauffeur montrant l'arrangement de l'élément de chauffage électrique et de l'alimentation d'eau.
En réalisant l'invention dans la pratique telle qu'appli- quée par exemple à un appareil de stérilisation à vapeur pour fermes et pour d'autres buts analogues, on prévoit une enveloppe externe métallique 1 s'appuyant sur des pieds courts et conte- nant une matière calorifuge 2. A l'intérieur de l'enveloppe 1 se trouve une enveloppe rectangulaire 4 de générateur de vapeur placée sur des bandes repliées 3, et à l'intérieur de cette enveloppe se trouve soutenu au moyen de boulons 5 un bloc métal- lique 6 de forme générale rectangulaire dont les parties supé- rieure et inférieure ont une forme de coin étroit et un évide- ment interne ayant une ouverture à l'extrémité soutenue.
L'enveloppe 4 a une forme telle qu'il y a un petit jeu tout
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autour du bloc et un jeu plus grand à son extrémité supérieure.
Un élément de chauffage électrique 7 du type usuel de foyer élec- trique de un kilowatt est supporté à l'intérieur de l'évidement.
Un tuyau 8 d'alimentation d'eau est connecté à la partie infé- rieure de l'enveloppe 4 de la manière montrée et présente une branche 9 conduisant à un robinet d'évacuation (non montré).
Immédiatement au-dessus du point où la branche 9 conduit au robinet d'évacuation se trouve un raccord contenant une soupape d'écoulement maximum 10 dont l'objet est de maintenir l'allure de production de vapeur dans le générateur endéans des limites sûres. En fixant cette limite la grandeur du trou dans la soupa- pe est en relation avec la pression d'eau dans le réservoir d'a- limentation.
Une chambre de stérilisation 11 calorifugée ou non se trouve montée à la partie supérieure de l'enveloppe 1 et de la vapeur est conduite depuis la partie supérieure de générateur 4 au moyen d'un petit bout de tuyau 12 vers la chambre de sté- rilisation ou bien, si ce tuyau est muni d'une soupape à deux directions (non montrée), vers des positions pour emplois alter- natifs hors de la chambre de stérilisation. Une plaque de chicane 13 est prévue pour répartir la vapeur qui s'échappe.
Un couvercle 14 boulonné à l'une des extrémités de l'enveloppe 1 et un bloc en forme de coin en matière calorifuge 15 destiné à exclure de l'air libre de l'élément de chauffage électrique 7 et ayant une ouverture (non montrée) à travers laquelle pas- sent les connexions électriques vers l'élément de chauffage 7, peuvent être enlevés tous deux pour avoir accès à l'élément de chauffage.
Tous moyens appropriés servant à donner une alimentation d'eau contrôlée vers le bloc chauffé peuvent être employés, mais de préférence un petit réservoir d'alimentation est monté sur la chambre de stérilisation et est alimenté soit à la main soit par une soupape à bille de type usuel. Une soupape de contrôle manuel est prévue entre le réservoir et la soupape
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d'écoulement maximum 10. Un filtre pour l'enlèvement de sédi- ment ou autre matière qui tendrait à bloquer la soupape 10 peut également être prévu. Ces arrangements sont usuels et n'ont pas été montrés dans le dessin.
L'élément de chauffage électrique est contrôlé de pré- férence par un interrupteur horaire de type connu ayant soit un mouvement de 14 jours soit un mouvement de 28 jours, et pou- vant être monté sur l'appareil si on le désire, mais dans les cas où la fréquence d'une alimentation de courant alternatif est disponible pour fournir l'heure exacte, on emploiera de préférence un interrupteur électrique synchrone à la place du type à remontage manuel.
Le commutateur de contrôle et les fusibles nécessaires pour le contrôle du circuit électrique vers l'interrupteur horaire et autres appareils seront fournis normalement par le consommateur après que l'appareillage a été installé.
Lorsque l'appareil fonctionne comme stérilisateur de vapeur, la soupape de contrôle de l'alimentation d'eau et le robinet d'évacuation sont fermés et l'interrupteur horaire est actionné pendant une période appropriée avant que la vapeur ne soit requise. Par exemple si un stérilisateur électrique de type usuel chargé à six kilowatts demande une heure pour donner la quantité de vapeur requise, les dimensions correspondantes de stérilisateur électrique suivant la présente invention nécessi- teraient que l'élément de chauffage, s'il est d'un kilowatt comme suggéré dans ce cas, soit mis en marche au moyen de l'interrupteur horaire pendant six heures. A la fin de cette période les objets à stériliser sont placés dans la chambre et la soupape d'alimentation d'eau est ouverte.
Une température de 210 F sera atteinte dans la chambre de stérilisation en dix minutes environ ou moins, et quand cette température a été atteinte, la soupape d'alimentation d'eau est fermée, Après que la stérilisation à cette température a continué pendant environ dix minutes, le robinet d'évacuation est ouvert afin de faire
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évacuer de l'enveloppe du générateur tout dépôt calcaire et sédiment lequel, si on permet son accumulation à l'intérieur de l'enveloppe du générateur, finirait par affecter le fonc- tionnement satisfaisant de l'appareil. Après que toute l'eau a été évacuée, le robinet d'évacuation est fermé afin d'empê- cher que de l'air froid ne soit aspiré par convexion à travers l'enveloppe du générateur et que de la chaleur du bloc ne soit perdue.
L'appareil est maintenant prêt pour un nouveau cycle d'opérations. puisque de la chaleur est facilement accumulée dans le bloc isolé, il n'est pas essentiel de faire fonctionner l'appa- reil immédiatement après la première période de chauffage. Une période de quelques heures peut s'écouler sans perte de chaleur appréciable.
Si on le désire, un réchauffeur automatique d'eau de réserve de type usuel peut être compris dans le circuit d'ali- mentation de manière à alimenter de l'eau chaude vers l'enve- loppe du générateur de vapeur, en augmentant ainsi la capacité d'évaporation du bloc accumulateur de chaleur pour une quantité donnée de chaleur qui a été accumulée.
On peut voir de ce qui précède que l'invention fournit un mode simple et sûr de réalisation d'appareil de chauffage pouvant être employé pour former de la vapeur, et pour d'autres buts et ne nécessitant pas une alimentation continue d'énergie pour le chauffage, en permettant ainsi de prélever de la force motrice aux périodes qui ne sont pas en pointe par exemple, ou permettant que le chauffage soit continué pendant les périodes pour lesquelles l'alimentation en force motrice est coupée.
A cause de sa charge électrique basse et de ses capacités d'accumulation de chaleur, l'invention est également utile dans les cas où le système de distribution électrique qui ali- mente un consommateur donné est si complètement chargé que la connexion de nouvelles charges capables de former des pointes a dû être refusée par les fournisseurs d'énergie électrique,
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Il y a d'autres cas où les propriétaires de petites installations de génération d'électricité, d'un kilowatt par exemple, peuvent avoir besoin par exemple,un chauffage de quatre kilowatts pendant dix ou quinze minutes seulement par jour.
L'invention permettrait à une telle personne d'atteindre cet objet avec son installation de génération existante.
En raison de la capacité d'accumulation de chaleur fournie par l'invention, une opération de chauffage donnée peut être réalisée en un temps relativement court par rapport aux types usuels d'installation de chauffage, Cela a une impor- tance toute particulière pour les applications de stérilisation et analogues, et un autre avantage consistant en ce que de la vapeur surchauffée pour stérilisation peut être rapidement fournie.
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Improvements to heaters intended for steam production and for other uses. ¯
The present invention relates to apparatus for heating liquid substances, for example with a view to producing steam and for other similar purposes, and the main object of the invention is to provide an improved and simplified apparatus capable of supplying the heated substance, for example steam, regardless of the continuity of supply of heating energy *
Another object of the invention is to provide an improved and simplified apparatus whereby a source of heat energy of limited heat capacity per unit of time can accumulate energy for some time and release it for a shorter period but to a greater desired thermal efficiency per unit time.
Another object of the invention is to provide a heating apparatus comprising the above advantages which is particularly well suited to the supply of steam by sterilization and other industrial purposes, where steam is not required. continuously for 24 hours a day. Thus, the invention
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tion can be applied in a particularly advantageous manner to the production of steam for sterilization in farms and in ice cream establishments, for example, or for operations of treating wood, artificial silk, leather. , canvas, felt and other materials, or for heating water by injecting steam or for any other purpose where steam is intermittently required.
The invention consists of a heating apparatus for liquid substances, more particularly for the production of steam, which comprises a metal block capable of accumulating heat and supported within a spaced envelope. of said block, means for supplying heat inside the block, and means for circulating water or other liquid agent in said shell at a rate being controlled, the heat accumulated / thus supplied equally towards the traffic cop, According to another characteristic feature of the invention a small clearance is left between the sides and the bottom of the metal block and the casing which surrounds it and a larger clearance is left at the upper part, the envelope being surrounded by heat-insulating substance, preferably enclosed in an external container.
According to another characteristic feature of the invention, the metal heat accumulator block has a generally rectangular shape, the upper part and the bottom preferably having a narrow wedge shape.
The invention also consists of a heating apparatus as described in the preceding paragraph arranged as a steam generator, means being provided for supplying water to the heat storage unit, preferably to its lower part, to a controlled rate so as to give a constant yield of steam. According to another characteristic feature of the invention, the block is heated by an electrical element or by other means housed inside this block, and
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Time switches are provided to control the durations of the heating periods.
A filter can be inserted in the supply line, if desired.
In certain circumstances it may be desirable to insert an automatic reserve water heater in the pipe in order to increase the evaporative capacity of the heat storage unit. This heater can be of any standard type,
When applying the invention to the heating of air, air is admitted instead of water into the chamber which surrounds the block after the latter has been brought to the required temperature, the hot air being conducted. from the top of the chamber at a rate controlled by convection and also, if desired, by mechanical means for use where required.
In the attached drawings:
Fig. 1 is an end elevation, in section, of a steam heater for sterilization constructed and disposed in accordance with the invention;
Fig. 2 is a sectional side elevation of a portion of the heater showing the arrangement of the electric heating element and the water supply.
By realizing the invention in practice as applied, for example, to a steam sterilization apparatus for farms and for other similar purposes, a metallic outer casing 1 is provided which rests on short legs and contains. heat-insulating material 2. Inside the casing 1 is a rectangular steam generator casing 4 placed on folded bands 3, and inside this casing is supported by means of bolts 5 a block Metal 6 of generally rectangular shape, the top and bottom of which have a narrow wedge shape and an internal recess having an opening at the supported end.
Envelope 4 has a shape such that there is a small clearance
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around the block and a larger clearance at its top end.
An electric heating element 7 of the usual type of one kilowatt electric fireplace is supported within the recess.
A water supply pipe 8 is connected to the lower part of the casing 4 as shown and has a branch 9 leading to a drain valve (not shown).
Immediately above the point where branch 9 leads to the drain valve is a fitting containing a maximum flow valve 10 the object of which is to maintain the rate of steam production in the generator within safe limits. By setting this limit the size of the hole in the valve is related to the water pressure in the feed tank.
A sterilization chamber 11, insulated or not, is mounted at the upper part of the casing 1 and steam is conducted from the upper part of the generator 4 by means of a small piece of pipe 12 towards the sterilization chamber. or, if this hose is fitted with a two-way valve (not shown), to positions for alternate use outside the sterilization chamber. A baffle plate 13 is provided to distribute the escaping steam.
A cover 14 bolted to one end of the casing 1 and a wedge-shaped block of heat-insulating material 15 intended to exclude free air from the electric heating element 7 and having an opening (not shown) through which pass the electrical connections to the heating element 7, can both be removed to gain access to the heating element.
Any suitable means for providing a controlled supply of water to the heated block may be employed, but preferably a small supply reservoir is mounted on the sterilization chamber and is supplied either by hand or by a ball valve. usual type. A manual control valve is provided between the tank and the valve
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Maximum flow rate 10. A filter for the removal of sediment or other material which would tend to block valve 10 may also be provided. These arrangements are usual and have not been shown in the drawing.
The electric heating element is preferably controlled by a time switch of known type having either a 14-day or a 28-day movement, and can be fitted to the apparatus if desired, but in any case. In cases where the frequency of an AC power supply is available to provide the correct time, a synchronous electrical switch will preferably be employed instead of the manual winding type.
The control switch and fuses necessary for controlling the electrical circuit to the time switch and other devices will normally be supplied by the consumer after the equipment has been installed.
When the unit is operating as a steam sterilizer, the water supply control valve and drain valve are closed and the time switch is operated for an appropriate period before steam is required. For example, if a conventional type electric sterilizer charged at six kilowatts takes one hour to give the required amount of steam, the corresponding dimensions of the electric sterilizer according to the present invention would require that the heating element, if it is on. one kilowatt as suggested in this case, be turned on by means of the time switch for six hours. At the end of this period the items to be sterilized are placed in the chamber and the water supply valve is opened.
A temperature of 210 F will be reached in the sterilization chamber in about ten minutes or less, and when this temperature has been reached, the water supply valve is closed, after sterilization at this temperature has continued for about ten minutes, the drain valve is opened in order to
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remove all lime deposits and sediment from the generator casing which, if allowed to accumulate inside the generator casing, will end up affecting the satisfactory operation of the apparatus. After all the water has been drained, the drain valve is closed to prevent cold air from being drawn in by convection through the generator casing and block heat from being drawn. lost.
The device is now ready for a new cycle of operations. since heat is easily accumulated in the insulated block, it is not essential to operate the appliance immediately after the first period of heating. A period of a few hours can pass without appreciable loss of heat.
If desired, an automatic reserve water heater of the usual type can be included in the supply circuit so as to supply hot water to the casing of the steam generator, thereby increasing the evaporation capacity of the heat storage unit for a given amount of heat that has been accumulated.
It can be seen from the foregoing that the invention provides a simple and secure embodiment of a heater which can be employed for forming steam, and for other purposes and not requiring a continuous supply of power for heating, thus allowing driving force to be taken during periods which are not peak, for example, or allowing heating to be continued during periods for which the driving force supply is cut off.
Because of its low electrical load and heat storage capabilities, the invention is also useful in cases where the electrical distribution system which supplies a given consumer is so fully charged that the connection of new loads capable of to form peaks had to be refused by the electric energy suppliers,
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There are other cases where owners of small power generation facilities, for example one kilowatt, may need, for example, four kilowatt heating for only ten or fifteen minutes per day.
The invention would allow such a person to achieve this object with his existing generation installation.
Due to the heat storage capacity provided by the invention, a given heating operation can be carried out in a relatively short time compared to usual types of heating installation. This is of particular importance for heating systems. sterilization applications and the like, and another advantage that superheated steam for sterilization can be quickly supplied.