Procédé pour échauffer un fluide circulant dans un tube métallique et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention, due à 11. Henri Arnaud, a pour objet un procédé pour échauffer un fluide circulant dans un tube métallique et un appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé.
Le procédé est caractérisé en ce qu'on fait passer un courant électrique dans une partie de ce tube, afin que cette partie soit échauffée par l'effet Joule correspondant à sa propre résistance ohmique.
L'appareil pour la. mise en oeuvre du pro cédé comprend. un tube métallique destiné à être relié à une source du fluide à échauffer et des moyens pour commander l'écoulement du fluide à partir de cette source jusqu'à l'extrémité opposée de ce tube.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur réducteur de tension, des moyens de connexion du circuit primaire de ce transformateur à une source de courant. alternatif, et en ce qu'une partie du tube métallique susdit est disposée et con formée de manière qu'elle constitue au moins partiellement l'une au moins des deux parties du circuit secondaire dudit transfor- mateur, parties que sont l'enroulement de ce circuit secondaire et le conducteur qui relie les deux extrémités clé cet enroulement à l'exté rieur du transformateur.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemples, diverses formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention appliqué à une installation de brûleur à mazout.
La fig. 1 est une vue schématique d.'une installation de brûleur à mazout connue.
La fig. 2 est une vue schématique d'une première forme d'exécution de l'appareil mo difiant une installation ordinaire de brûleur à, mazout.
Les fig. 3, 4, 5 et 6 sont des schémas repré sentant d'autres formes d'exécution de l'appa reil modifiant le brûleur à mazout. La fig. 7 est une vue schématique en perspective d'une variante de la forme d'exécution représentée en fig. 6. Les fig. 8 et 9 sont des vues à échelle agrandie .respectivement en plan et de c5té d'un détail des fig. 10 et 11 qui sont respectivement. des vues de face et en coupe suivant YI-XI de fi-. 10 d'un appareil conforme à la variante de la fig. 7.
Les fig. 12 et 13 sont des vues de face et en plan -d'un transformateur démontable. La fig. 14 est une coupe suivant XIV-_-KIV de la fig. 12.
La fig. 15 est une vue schématique d'une sixième forme d'exécution, et la fig. 16 est une vue schématique d'une variante de la troisième forme d'exécution de l'appareil, représentée en fig. 4.
Les appareils représentés plus ou moins complètement aux fig. 2 et suivantes sont des tinés à mettre en oeuvre le procédé selon l'in vention pour l'échauffement. d'un fluide ëircu- Tant dans un tube métallique. Dans un mode d'application de ce procédé mis en oeuvre dans les exemples représentés, on crée par induction une différence de potentiel entre les deux extrémités d'une partie du tube métal lique. Pour cela., on fait en sorte qu'elle fasse partie du circuit secondaire d'un transforma teur réducteur de tension.
Dans chacun des exemples décrits, le pro cédé est appliqué à une installation de brûleur à mazout dans le but de diminuer la viscosité de ce combustible par son échauffement et, partant, de faciliter la pulvérisation de ce combustible.
Le brûleur selon la fig. 1 comprend, de façon connue, une pompe a qui aspire le ma zout en a1 d'une source ou réserve non repré sentée. Grâce à une soupape b, cette pompe délivre à pression constante le combustible liquide conduit par un tube c à un organe appelé gicleur et désigné par cl, la soupape b annulant tout excès de pression en évacuant tout excès de liquide par tri conduit e qui ramène cet excès à la source et à l'aspi ration al.
On voit qu'avec cette installation connue, le combustible arrive froid et visqueux au gicleur, ce qui est évité dans les appareils dé crits ci-après.
Dans la fig. 2, le tube c, en cuivre, forme un enroulement d'un petit nombre de spires constituant l'enroulement secondaire d'un transformateur réducteur de tension f. Les deux branches du tube c, qui sont l'une en amont et l'autre en aval de l'enroulement cl, relativement au sens de la circulation du ma zout, sont reliées électriquement l'une à l'autre par un câble de cuivre g de très forte section qui ferme ainsi le circuit secondaire en ayant ses extrémités fixées l'une en un point 1 de la première branche et l'autre en un point 2 de la seconde.
Pour un échauffement donné du mazout, la puissance calorifique est proportionnelle au :débit de ce liquide et on doit proportion ner à cette puissance celle qui est dégagée par effet Joule et a pour expression<I>R</I> i2 où R est la résistance de la partie 1, cl, 2 du tir- cuit secondaire et i l'intensité du courant élec trique. On peut faire que la résistance du câble g soit négligeable devant R qui est elle- même très petite.
Le circuit secondaire peut clone être le siège d'un courant très intense, bien qu'il soit dû à. une tension fortement réduite par rapport à celle qui est. appliquée à, l'enroulement primaire. L'exemple numé rique qui suit fera. comprendre comment l'échauffement désiré du mazout peut- être pratiquement instantané.
Soit un brûleur devant débiter 30 litres de mazout léger à l'heure en l'échauffant. de 10 à 60 degrés centigrades. Un calcul simple montre que la puissance à. fournir au secon daire est -de l'ordre de 875 watts, le rende ment global étant estimé à 0,80.
Soit un parcours d'échauffement de 1,75 m de longueur dans un tube de cuivre ayant =6 mm de diamètre intérieur et 6 mm de dia mètre extérieur.
Soit enfin un transformateur dont l'en roulement primaire compte 300 spires alimen tées en courant alternatif sous 225 volts et dont l'enroulement secondaire ne compte que deux spires, de sorte que la tension au secon daire vaut 1,5 volt.
En négligeant la résistance du câble g, on trouve pour résistance du circuit secondaire environ 0,00187 ohm, la section annulaire du tube valant 15,65 mm2, et la résistivité étant admise à 1,7.10-6 en ohms par cm= et par cm de longueur.
Si la résistance intervenait. seule, le cou rant secondaire prendrait la valeur de 800 am pères. Pour que la, puissance soit de 875 watts, i1 faut que les effets d'induction du transformateur réduisent l'intensité efficace à 875:1,5=585 ampères. Cette valeur, divisée par la section du tube de cuivre, donne une densité de courant de 37,4 ampères par mm2. Cela fait voir que ce tube s'échaufferait de plusieurs centaines de degrés si sa paroi n'était refroidie que par sa. surface extérieure en contact avec. l'air.
Comme la veine de ma zout a une section de 0,126 cm2 et débite 8;33 -cms par seconde, sa vitesse vaut 66,6 cm par seconde. Elle s'échauffe donc progressive- ment du point. 1 au point 2 en absorbant la quantité de chaleur qui a servi à évaluer la puissance de 875 watts nécessaire à son échauffement de 50 degrés.
L'instantanéité du chauffage obtenu présente un grand avantage dans les brûleurs à réglage atout ou rien qui s'arrêtent et se remettent. en marche sous l'action d'un appareil de con trôle commandé par la température, la pres sion, etc. On peut. en effet brancher en parallèle le moteur de la pompe et le pri maire du transformateur pour produire en même temps la pulvérisation et l'échauffe ment du combustible.
Bien que l'inertie calorifique du circuit, d'échauffement soit extrêmement faible, on peut au besoin l'éliminer au départ à l'aide d'un contacteur à retardement mettant en ser vice le moteur quelques secondes après le pri maire du transformateur.
Les fie. 3 et 4 montrent deux manières différentes de faire varier l'échauffement du combustible. Dans la forme d'exécution de la fig. 3, un commutateur i coopère avec l'une ou l'autre de plusieurs touches de contact lz correspondant à des points divers de l'en roulement primaire. Dans le montage de la fig. 4, l'une des extrémités du câble g est dé plaçable le long du tube c, ce qui permet qu'on fasse varier la longueur du parcours d'échauffement.
Les fig. 5 et 6 montrent deux manières de fermer le circuit secondaire par le tube c lui- même. Dans la fig. 5, l'une des branches de ce tube extérieures à l'enroulement est contre- coudée en c2 de manière à pouvoir être soudée contre l'autre branche. La soudure fait ici partie, avec ces branches, de la partie du cir cuit secondaire qui est extérieure à l'enroule ment.
Dans la fig. 6, l'une de ces branches, c3, est coudée plusieurs fois, de manière qu'elle passe à proximité de l'autre, et les deux par ties de ces branches désignées par 5 et 6, qui sont en regard l'une de l'autre, sont assem blées par un étrier métallique 7 qui complète donc la partie extérieure du circuit.
Ce montage est. celui qui est adopté dans la forme d'exécution de l'appareil représenté plus complètement aux fig. 7 à 11.
La branche c3 présente une partie recti ligne qui porte, à l'opposé de son extrémité assemblée à l'autre branche par l'étrier ou bride 7, une pièce de butée 8 disposée en face d'une tige 9 qui peut coulisser dans la mon ture d'un commutateur 10 fixé au bâti comme la bride 7, tige qui constitue l'organe de com mande de ce commutateur, lequel est branché dans le circuit primaire du transformateur. Alors qu'en fig. 6 la butée 8 a une position invariable par rapport. au tube e3, elle est remplacée, en fig. 7 et suivantes, par une came 11 montée dans une équerre Sa faisant partie de la bride 8b fixée au tube c3.
On voit en fig. 9 que cette came est fixée au bout d'une vis 14 traversant cette équerre 8a; cette came peut être un simple disque excentré; la vis 14 a pour tête un bouton de manceuvre molleté 12 et un ressort. 13 est comprimé entre l'équerre Sa et. un épaulement de ce bouton 12 pour créer un frottement qui assure la stabilité de la position angulaire de la came.
On comprend que ce dispositif a pour but d'utiliser la dilatation du tube c3 pour couper automatiquement le circuit primaire dès que la température de ce tube a atteint une valeur déterminée pour laquelle la butée 8 (fig. 6) ou la came 11 rencontre et pousse la tige 9 du commutateur. Cette température dépend donc de l'espace qui, à froid, sépare de cette tige la butée 8 ou la came 11, de sorte que, en faim sant varier la position angulaire de cette came, on fait varier la température que peut atteindre le tube c3, et, par suite, le combus. tible qui y circule à une vitesse donnée.
Le commutateur est d'un type tel qu'il referme le circuit primaire dès que le tube c3 se contracte par refroidissement; ce commu tateur est en outre du genre dans lequel un déplacement de quelques centièmes de milli mètre de sa tige de commande 9 provoque une rupture brusque du circuit.
On voit dans les fig. 10 et 11 que la car casse 16 du transformateur est montée sen- siblement au centre d'un plateau 15 formant bâti. La bobine primaire 17 est formée, à la manière connue, de plusieurs enroulements, conformément au schéma de la fig. 3 dont le commutateur est remplacé ici par une plura lité de bornes de connexion disposées le long d'une barre 18 fixée à la carcasse 16. L'un des conducteurs d'amenée du courant est connecté à la borne 19 reliée par un fil 20 à l'un des plots du commutateur 10, l'autre plot de ce dernier étant connecté par un fil 21 à une borne 22 reliée à l'entrée de la bobine 17.
En branchant l'autre conducteur de l'ali mentation à l'une quelconque des bornes 23a, 23b<B>...</B> 23f, on obtient un rapport de trans formation particulier à cette connexion, rap port dont dépendra la température maximum du circuit d'échauffement du combustible.
La bride 7 et le commutateur 10 sont fixés sur une plaque 24 assurant le maintien de ces organes à -un écartement déterminé; cette plaque 24 est elle-même fixée au plateau 15.
Un capot 25 recouvre ce plateau pour pro téger les organes montés sur celui-ci. Des ori fices non représentés sont prévus dans ce capot pour permettre le passage des tubu lures de raccordement avec les extrémités 5 et 6 du tube c.
Il est avantageux que le plateau 15 soit disposé verticalement pour la circulation de l'air au travers d'ouvertures 28 faites vers ses bords opposés situés en haut et en bas. Des boutonnières 26, faites dans le plateau, per mettent que l'appareil soit fixé contre une paroi verticale au moyen de vis 27. Les ouvertures 28 sont obtenues par -un découpage tel du plateau que la matière déplacée par le découpage reste en partie attenante à celui des côtés de chaque ouverture qui est le plus voisin du bord du plateau et que cette ma tière soit recourbée de manière à former une poignée 29 facilitant le transport de l'appa reil lorsque les extrémités 5 et 6 du tube sont libérées.
L'enroulement secondaire cl est ici dis posé sur le même côté de la carcasse rectan gulaire 16 que l'enroulement primaire, à l'un des bouts de celui-ci. Deux flasques qui le maintiennent sont désignés par 16a en fig.12.
On voit dans les fig. 12, 13 et 14 que le paquet de tôles constituant. la carcasse 16 du transformateur est compris entre deux flas ques ou tôles coudés qui servent de support. L'ensemble des tôles et de ces flasques est. coiffé par deux étriers 30 serrés par des bou lons 31, ce qui permet un démontage aisé du transformateur par desserrage de ces boulons.
Dans la forme d'exécution de la fig. 15, le tube de mazout c n'est pas enroulé sur le transformateur, mais constitue le conducteur qui ferme le circuit secondaire dont l'enroule ment est alors fait d'une barre ou lame de cuivre pleine de forte section g1. La con nexion est faite au moyen de deux ponts o1 et o2. Les dimensions de la lame g1 sont. choi sies de manière qu'elle s'échauffe moins vite que la partie du tube c qui ferme son circuit et qui est cependant. enroulée ou coudée de manière à favoriser l'échange de chaleur entre elle et le mazout.
Le montage de la fig. 16 est une variante de celui de la fig. 4. L'enroulement secondaire formé par le tube à mazout y est désigné par c4 et les deux branches de ce tube extérieures à l'enroulement sont raccordées à des parties c5 du tube qui sont de plus petite section que l'enroulement. Sur ces parties sont dépla- @ables les bagues de fixation des extrémités du câble souple g. Ces troncons c5 sont. le plus rapidement chauffés.
Les organes décrits peuvent être rempla cés par leur., équivalents tceluiiques. Ils peu vent être appliqués à échauffer tout autre fluide que le mazout et dans d'autres instal lations techniques ou industrieiles que des installations de chauffage central d'immeubles.