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AJUTAGE REGULATEUR A PLUSIEURSETAGES NOTAMMENT POUR PURGEURS D !,EAU -DE CONDENSATION. ' les ajutages régulateurs servant à évacuer l'eau de condensation des chambres remplies de vapeur, par exemple dans les purgeurs d'eau de conden- sation comportant des organes intérieurs non susceptibles de se déplacer spon- tanément, doivent satisfaire au quatre conditions suivantes : I.- L'eau de condens.ation froide qui arrive en quantités relative- ment considérables dans une installation non encore chauffée, doit être complè- tement évacuée dans le temps minimum pour éviter la formation de rosée de con- densation.
II.- L'eau de condensation chaude et bouillante qui parvient en très petites quantités à l'installation réchauffée, doit être évacuée sans en- traîner de la vapeur fraîche.
III.- Après échauffement complet de l'installation de vapeur., s'il ne se produit plus d'eau de condensation, l'ajutage, ouvert comme précédemment, doit laisser passer aussi peu de vapeur que possible.
IV.- Dans toutes:les opérations régulatrices, malgré la circulation permanente qui a lieu à grande vitesse dans le cas de différences de pression très élevées, l'usure par lejet doit être aussi faible que possible, afin que la section de l'ajutage ne change pas et que les parois des conduites et des organes accessoires ne risquent pas d'être 'détériorées.
Comme ajutages pour l'eau de condensation, on peut par exemple, prévoir:de simples diaphragmes. Ceux-ci présentent, en raison de leur longueur faible par rapport au diamètre, une augmentation brusque et très forte de la section, depuis l'ajutage jusqu'à l'accessoire ou la tubulure à brancher. En raison de la faible longueur de l'ajutage et du retard à l'ébullition, il ne se produit dans cet ajutage lors de la détente de l'eau de condensation chaude et bouillante,pratiquement aucune vaporisation susceptible d'étrangler le fluide.
Par suite, la différence de comportement envers l'eau de condensation chaude et l'eau de condensation froide,n'est pas réalisée conformément à la
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condition I D'ailleurs, la détente s'effectue en un seul temps., la vitesse de circulation et l'usure sont très élevées, de sorte que la condition IV n'est pas satisfaite.
On connaît des ajutages cylindriques dont la longueur est égale à plusieurs fois le diamètre. Le retard à l'ébullition est pratiquement sans effet et l'étranglement de l'eau de condensation chaude, relativement à l'eau de condensation froide,n'est pas très accentue,
D'autre part, la différence de comportement envers l'eau de conden- sation chaude et la vapeur., devient bien insuffisante? car en raison de la gran- de longueur de l'ajutage, le passage de l'eau de condensation chaude, en pré- sence de l'augmentation considérable de volume causée par la vaporisation tar- dive survenant dans l'ajutage, est bien plus freiné que le passage de la vapeur qui se dilate relativement peu par rapport à l'eau de condensation chaude.
La condition III est donc incomplètement remplie et il en est de même de la condition IV, car la détente a lieu comme auparavant en un seul temps.
On a de plus utilisé des ajutages du type Laval, c'est-à-dire des ajutages qui présentent après leur section de passage minimum, un élargissement avec un angle d'ouverture très aigu. La différence de comportement entre l'eau chaude et la vapeur est bien plus nette que dans les ajutages cylindriques? parce qu'on donne plus d'espace à la vapeur qui se dégage en raison de la va- porisation tardive. L'usure est cependant plus grande, car dans l'ajutage Laval, on fournit à la vapeur la possibilité de prendre une vitesse supérieure à la vitesse critique pour une chute de pression supérieure à la valeur critique.
Il s'y ajoute un phénomène défavorable, c'est que par suite de la turbulence causée par la grande vitesse, il se produit des pertes importantes de vapeur dans le cas d'une arrivée de vapeur réduite ou supprimée, ainsi qu'on l'a observé effectivement.
Pour éviter les inconvénients rappelés ci-dessus, on a déjà propo- sé de disposer en série des canaux cylindriques- ou rectangulaires et des aju- tages cylindriques, ou du type Laval, ayant des étranglements de même section, et se croisent de manière à former un labyrinthe. Les nombreux étranglements égaux entre eux ne permettent pratiquement qu'une faible différence de compor- tement envers l'eau de condensation chaude et la vapeur, comme c' est le cas dans un long ajutage cylindrique. De plus, l'usure n'est pas répartie unifor- mément sur tout le système.
En effet, le dernier étranglement est soumis à la plus forte chute de pression, et sans cela, l'eau de condensation ne pour- rait, dans le labyrinthe, franchir le dernier étranglement en raison de l'aug- mentation de volume produite par la vaporisation tardive ou la dilatation de la vapeur.
Comme on l' a constaté, on obtient pratiquement une différence de comportement aussi nette entre 1:' eau de condensation froide et l'eau de conden- sation chaude, aussi bien qu'entre cette dernière et la vapeur, quand 1' ajuta- ge est élargie non pas suivant un angle d'ouverture très aigu comme dans l'aju- tage Laval, mais suivant un angle plus grand (droit ou obtus par exemple), de façon à obtenir le résultat précité, en faisant en sorte que, contrairement à ce qui a lieu dans le cas d'un diaphragme disposé dans une conduite tubulaire, ou d'une marche normale ou d'une soupape d' arrêt, il existe derrière l'ajutage assez d'espace pour que la vapeur provenant de la vaporisation tardive puisse se développer librement.
Mettant à profit cette constatation, l'invention prévoit, pour éva- cuer l'eau de condensation hors des chambres remplies de vapeur, un ajutage à plusieurs étages, dans lequel à chaque étage l'étranglement est plus large qu'à l'étage précédent. Pour éviter une vitesse de vapeur supérieure à la vi- tesse critique, et obtenir une usure réduite et en même temps un ajutage de faible longueur, l'élargissement à partir de l'étranglement est réalisé dans- chaque étage suivant un angle d'ouverture obtus, et en tous cas plus grand que dans le cas des ajutages du type Lavai. Pour réduire davantage l'usure, on a proposé que l'élargissement de chaque étage s'étende jusqu'à une section représentant plusieurs- fois la section de l'étranglement de l'étage suivant.
De cette façon, on crée des chambres où se forment des tourbillons de façon
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à amortir l'énergie cinétique du fluide avant son entrée dans l'étage suivant.
Pour prolonger et augmenter l'effet de ces chambres à tourbillons, on peut dis- poser après une partie tronconique, une partie cylindrique ou sensiblement cy- lindrique. Si tous ces étages sont exécutés géométriquement semblables, l'a- jutage présente la même action régulatrice qu'un ajutage à un seul étage. Pour réduire l'usure et pour répartir aussi uniformément que possible 'cette usure entre tous les étages, on a déterminé les étranglements des différents étages, de telle façon que la vapeur ait, dans ces chambres, des vitesses égales ou aussi voisines que possible.
Aux dessins annexés, la fig. 1 est une coupe longitudinale repré- sentant schématiquement une forme d'exécution d'un. ajutage régulateur établi conformément à l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes longitudinales représentant des variantes.
Sur les dessins les flèches indiquent le sens 'de circulation.
Sur la fig. 1 est représenté un ajutage à trois étages. A1 A2 et A3 sont les étranglements, par exemple de section circulaire,augmentant d'étage en étage. A ces étranglements font suite les chambres à tourbillons B1 B2, B3 avec un élargissement dont l'angle d'ouverture est droit ou sensi- blement droit.
Afin de faciliter la fabrication, on peut réaliser avantageusement l'ajutage en trois parties C1 C2 C3
Comme, malgré cela, la fabrication des différentes parties est dé- licate dans le cas de matières très résistantes, et de petites sections de pas- sage, on peut réaliser l'ajutage, avec un effet équivalent en utilisant, comme le montre la fig. 2, un corps tubulaire D et un noyau E, celui-ci étant à plu- sieurs étages.. Les étranglements A1, A2 A3 et les chambres à tourbillons B1, B2 B3 sont de forme annulaire.
Suivant la fig. 3, le corps tubulaire est exécuté, non pas cylin- driquement, mais avec une section augmentant dans le sens d'écoulement du li- quide. Dans le cas d'un déplacement axial du noyau E, les sections annulaires A1 A2 A3 et B1, B2 B3 sont augmentées ou diminuées dans le même rapport.
Ainsi, l'ajutage peut être réglé suivant les variations très étendues de l'ar- rivée d'eau de condensation, l'ajutage conservant les mêmes rapports entre. les sections et la même action régulatrice.
Au lieu d'être disposés suivant un même axe comme on l'a figuré, les différents étages peuvent aussi être déportés différemment, les uns rela- tivement aux autres et, par exemple, ces étages peuvent être réalisés au moyen de plaques placées les unes à la suite des autres suivant une disposition con- nue. On peut aussi utiliser plusieurs ajutages de ce genre dans un purgeur ou un système à labyrinthe.
Enfin, pour réaliser l'augmentation de la section de chaque chambre, vis-à-vis de la précédente, on peut prévoir, en nombre croissant dans le sens de l'écoulement, des ajutages branchés en parallèle et ayant des sections étroi- tes égales entre elles, ou peu différentes. Au lieu d'être de forme circulaire, les sections peuvent affecter un contour rectangulaire selon une disposition en elle-même connue, ou recevoir toute forme appropriée.
REVENDICATIONS.
1 - Un ajutage régulateur à plusieurs étages pour l'évacuation de l'eau de condensation hors de chambres pleines de vapeur, cet ajutage étant caractérise en ce que dans un étage, l'étranglement est plus large que celui de l'étage précédent.