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SOUPAPE TRANSFORMATRICE DE VAPEUR.
Une soupape transformatrice de vapeur sert à résoudre le problème consistant à la fois à étrangler et à refroisir la vapeur surchauffée. Alors que, jusqu'à présent, les deux opérations, soit réduction de la pression et refroidissement étaient réparties sur deux dispositifs, soit, une soupape réductrice et un refroidisseur de vapeur surchauffée à injection, la soupape transformatrice de vapeur combine ces deux dispositions en ce sens que l'eau d'injection servant à refroidir la?'vapeur surchauffée est amenée à la soupa- pe réductrice même, de telle façon qu'un mélange intime de vapeur et d'eau sous une forme finement divisée se produit dans la zone de la plus grande vitesse d'écoulement de cette soupape, c'est-à-dire,
dans la zone d'étrangle- ment même ou légèrement en amont ou en aval de 'celle-ci. Ceci permet de pr o- duire,avec dés moyens techniques réduits au 'minimum, de la vapeur sèche à la pression et à la température voulues.
La présente invention concerne une amélioration judicieuse d'une- telle soupape transformatrice; elle consiste en ce que la partie de la sou- pape située dans le trajet d'étranglement est entourée d'un canal annulaire auquel a,boutit l'amenée d'eau et qui communique par des orifices avec la sec- tion de passage de la soupape, en aval du siège de celle-ci. On arrive à une solution particulièrement,avantageuse du point,de vue de., la.. construction et de la fabrication, en pratiquant les canaux d'amenée pour l'eau de refroi- dissèment dans un corps de siège inserré dans le corps de soupape.
L'effet recherché de la soupape 'transformatrice ne peut être ob- tenu avec certitude que lorsque la vapeur et l'eau de refroidissement forment effectivement-un mélange intime. Cadi implique non seulement une répartition aussi uniforme que possible de l'eau de refroidissement sur le pourtour du canal, mais aussi une distribution à peu près uniforme de la vapeur'sur tout le pourtouro Ceci sera généralement le cas lorsque les volumes débités sont importants,, Par contre, .la répartition uniforme peut être entravée dans le
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cas de faibles charges de la soupape car, tout comme les autres fluides en mouvement, la vapeur suit le trajet de la moindre résistance et risque' alors, après avoir traverse le raccord d'entrée de la soupape, de,
pénétrer par'un côté seulement dans la section d'étranglement sans se répartir uniformément autour de celle-ci. Toutefois, lorsque, conformément à une autre carâctéris- tique de la présente invention, on prévoit en amont du siège de soupape une extension annulaire en forme de collet, c'est-à-dire lorsqu'on oppose un ob- stacle à l'écoulement de la vapeur, celle-ci sera en quelque sorte retenue et ne se dirigera vers le siège de soupape qu'après avoir surmonté cet obsta- cle. Ceci garantit avec un haut degré de certitude, une répartition unifor- me de la vapeur sur l'ensemble de la section de la soupape, cela même pour les petites et les plus faibles charges.
La résistance au flux opposée par le collet est si minime qu'il n'en résulte pratiquement aucune perte de charge.
On peut réaliser le même effet par la prévision, au lieu d'un collet fermé, d'un certain nombre d'obstacles au flux analogues à des aubes directrices, répartis sur le pourtour de la section de passage et entre les- quels la vapeur se dirige vers le siège de soupape. Ceci permet d'autre part d'éviter le mouvement tourbillonnaire que l'on observe couramment lorsque l'eau s'échappe d'un bassin par un orifice prévu dans le fond de celui-ci, mouvement dont l'existence doit également être envisagée dans le cas de la vapeur.
Une autre amélioration selon l'invention peut être réalisée par la prévision d'un élargissement brusque du canal de passage en aval de la zone de mélange de vapeur et d'eau de refroidissement.
On a déjà souligné que l'effet favorable de la soupape transfcr- matrice est basé sur la vitesse relative élevée de la vapeur et de l'eau à mélanger, dans le trajet''d'étranglement ou en aval de celui-ai. Cet élargis# sement brusque provoque une nouvelle intensification de l'action de brassage. - et de vaporisation car, vu l'élargissement brusque de la section de passage, il se produit une sorte de choc de détente qui équivaut à un choc de freinage du fluide en mouvement.
'Or,lorsqu'un mélange aussi finement réparti, que celui de vapeur et d'eau est en quelque sorte ralenti brusquement, il se @ produit un brassage intense, vu que la vapeur et les gouttelettes de liquide' sont soumises aux lois de l'inertie et réagissent donc différemment à l'ac- célération et à la décélération. Comme déjà indiqué, c'est ce comportement - inégal qui favorise le phénomène de brassage, et donc aussi la vaporisation' des particules d'eau par la vapeur à refroidir. '
Il va de soi que l'on peut réaliser le même effet moyennant une réduction brusque du diamètre du cône d'étranglement. On peut aussi prévoir simultanément une augmentation du diamètre de la section de passage et une réduction du diamètre du cône d'étranglement.
Un mode d'exécution de l'invention est représenté dans les fig.
1 et 2.
La vapeur surchauffée" à refroidir arrive suivant la direction de la flèche 1 et se dirige dans celle indiquée par la flèche 2: A l'inté-' rieur de la soupape, cette vapeur traverse d"abord le siège de soupape 3 et ensuite la zone d'étranglenent 4, délimitée par une paroi cylindrique 5 et par le cône d'étranglement 6. Selon l'invention on pratique dans l'a cloison 7 de la soupape un canal annulaire 8, qui communique avec des canaux d'admis-' sion 9 pour l'eau de refroidissement. La limite intérieure du canal 8 est formée par la surface 10 d'un siège rapporté 11 inséré dans la cloison ,7 et présentant une série de forages 12 qui aboutissent dans l'espace 13 compris entre le siège de soupape 3 et la zone d'étranglement 4.
Le corps de siège 11 est soudé en 14 à la cloison -de soupape.
- Catte dispasition est d'ailleurs applicable dans le cas où le siège de soupape et le canal 8 sont-pratiqués directement dans l'épaisseur de la cloison de soupape. Toutefois, cette variante est d'une réalisation quelque peu plus difficile, car, dans ce cas, lk canal annulaire 8 et prcbe@
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blement aussi les forages 12 doivent venir de fonderie.
Cette figure montre en outre en 15 l'élargissement brusque du canal de passage, destiné à produire un choc dans le flux en aval de la zone d'étranglement 4, afin de réaliser, grâce à la résolution des gouttelettes une répartition aussi fine que possible de l'eau dans la vapeur. La dispos i- tion inverse,consistant en un canal de passage uni et un cône de soupape à épaulemeht, n'a pas été représentéeo
Finalement, 16 désigne le collet annulaire qui, conformément à ce qui a été exposé plus haut, est appelé à assurer une distribution unifor- me du flux sur l'ensemble de la sectiono
Il est à noter en outre que, ni l'élargissement brusque du canal de passage, ni le collet annulaire, ne représentent des caractéristiques in- dispensables de l'objet de l'invention,
tout en étant des améliorations ju- dicieuses de celui-cio REVENDICATIONSo
EMI3.1
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1/ Soupape d'étranglement formant soupape transformatrice de va- peur, dans laquelle la répartition intime de l'eau de refroidissement dans la vapeur à refroidir s'opère à l'intérieur de la soupape, caractérisé en ce que le canal d'étranglement est entouré d'un canal annulaire auquel aboutit l'admission d'eau et qui communique lui-même par des orifices avec la section de passage de la soupape, en aval du siège de soupape.