CH351282A - Dispositif évaporateur - Google Patents

Dispositif évaporateur

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Description

Dispositif 6vaporateur La presente Invention a pour objet un dispositif evaporateur, notamment pour chaudiere. Ce dispo- sitif est caract6rise en ce qu'il comprend un tube evaporateur destin6 ä recevoir un liquide ä vapori- ser, ledit tube renfermant une rampe hsficoidale coaxiale, dans Faxe de laquelle est m6nage un pas- sage communiquant avec Fespace compris entre des spires successives de ladite rampe et destin6 ä 1'6va- cuation de la vapeur, et en ce qu'il comprend en outre un orifice pour 1'admission du liquide ä vapo- riser dans ledit tube.
Le dessin annexe represente, ä titre d'exemple, plusieurs formes d'ex6cution de Fobjet de Finvention. La fig. 1 represente, en e16vation partiellement coup6e, la partie superieure de la premiere forme d'execution.
Les fig. 2 ä 5 representent en coupe transversale agrandie plusieurs variantes d'un d6tail de rette forme d'ex6cution.
La fig. 6 repr6sente, en M6vation partiellement coup6e, la deuxieme forme d'execution.
Les fig. 7 et 8 sont des vues agrandies en pers- pective et en coupe transversale d'un d6tail de la deuxieme forme d'ex6cution.
La fig. 9 est une vue en perspective dune variante du meme d6tail.
La fig. 10 est une demi-coupe schematique, per- pendiculaire ä Faxe de la fig. 9.
La fig. 11 repr6sente en coupe axiale une partie de la troisieme forme d'execution.
La fig. 12 montre, en e16vation partiellement coup6e, la quatrieme forme d'execution.
La fig. 13 reprdsente en coupe verticale la cin- quieme forme d'execution.
La fig. 14 est une coupe par XIV-XIV de la fig. 13, ä schelle agrandie. Les fig. 15, 16 et 17 sont des coupes axiales partielles ä schelle agrandie, de ladite forme d'exd- cution.
Les fig. 18, 19 et 20 sont respectivement des coupes par XVIII-XVIII, XIX-XIX, XX-XX de la fig. 17.
La fig. 21 est une coupe par XXI-XXI de la fig. 20.
Le dispositif evaporateur repr6sente ä la fig. 1 comprend un tube svaporateur a cylindrique, par- couru de bas en haut dans 1e sens des fleches F par un melange d'eau et de vapeur. Un fluide chaud cir- cule dans 1e sens de la fleche G ä 1'interieur dune gaine coaxiale <I>b,</I> enveloppant 1e tube 6vaporateur <I>a.</I>
Un conduit cylindrique c est placd axialement ä 1'interieur du tube evaporateur a. Ce conduit porte sur sa surface ext6rieure une Bande de töle enrou16e en rampe hdlicoidale, ä pas progressivement varia ble, d. Les volutes de Ph61ice sont dispos6es oblique- ment, c'est-ä-dire qu'elles sont inclin6es par rapport ä un plan perpendiculaire ä Faxe du conduit c, de maniere ä constituer des sortes RTI ID="0001.0267"WI="19" HE="3" LX="1646" LY="2022"> d'entonnoirs dopt 1'ouverture est dirigee vers Faval. La pr6sence de rette hdlice d fait que 1e melange d'eau et de vapeur circulant Jans 1e sens des fleches F est animd d'un mouvement de giration, et la force centrifuge s'exer- gant sur 1'eau la projette vers Fext6rieur, tandis que la vapeur se rassemble ä proximit6 de Faxe du tube.
Entre les differentes volutes de 1'h6lIce d, sont pratiqu6es dans la paroi du conduit c des fentes e, qui permettent ä la vapeur de passer ä 1'int6rieur du corps c, et de gagner par 1e tuyau f 1e lieu d'utili- sation.
0n voit ä la partie superieure du tobe a une gouttiere g rassemblant Feau qui peut subsister en- core dans 1e melange. Elle la renvoie par un tube h ä 1'intdrieur du tube a, en amont du conduit c. L'ex- tremite <I>i</I> du tube <I>h</I> est de forme legerement evasee, de maniere ä obtenir, gräte au mouvement du fluide interieur s'evaporant, un effet d'aspiration qui assure automatiquement 1'ecoulement de Feau contenue dans 1e tube h.
Au lieu de faire passer 1e tube h ä 1'exterieur du tube evaporateur a, an peut 1e faire passer ä Finte- rieur du dispositif evaporateur en hl, comme an 1'a represente en traits mixtes Sur la fig. 1.
Les fentes e pratiquees dann 1e corps du conduit c sont de simples fentes comme an 1e voit Sur la fig. 2.
A titre de variante, la paroi du conduit c peut etre legerement relevee pour former des levres j, comme an 1e voit Sur la fig. 3, de maniere ä accen- tuer la projection vers 1'exterieur du melange d'eau et de vapeur eirculant Jans 1e sens <B>de,</B> la fleche H et de faire en Sorte que, Beule, la vapeur passe par les fentes e. Les levres j peuvent meme etre retournees en forme de gouttieres k, comme an 1e voit Sur la fig. 4, en Sorte que la captation et la separation de Feau sont encore mieux assurees. Enfin, an peut ega- lement disposer, ä hauteur des fentes e, de petites surfaces deflectrices 1, interessant tonte la hauteur de la fente, et ayant pour effet d'ecarter Feau vers 1'exterieur, tont en creant avee la paroi du conduit c, des tubes de Venturi ä hauteur des fentes e qui para- chevent Feffet de Separation.
Pour permettre de deconcentrer Feau presente dans 1e tube a pour diminuer sa teneur en sels, ou autres residus, 1e tube evaporateur a contient au voi- sinage de Forifice du tube de retour h, un tube dont 1'orifice evase capte une partie de 1'eau presente et 1'envoie par un tube n vers 1'exterieur du tube oü un robinet o, schematiquement represente, permet d'effectuer la purge dune certaine quantite de cette eau ä forte concentration, qui est remplacee par un apport d'eau neuve en tont point du circuit.
Sur les volutes de 1'helice d peuvent egalement eire pratiquees des fentes (non representees), dispo- sees suivant des rayons de cette hdlice, et qui ont pour effet d'accentuer la Separation de Feau et de la vapeur au meme titre que les fentes e pratiquees dans 1e conduit cylindrique c. Les levres de ces fen- tes de 1'helice tendent ä rabattre Feau vers 1'amont tandis que la vapeur passe, et s'achemine directement vers les fentes verticales e.
Un tube p est destind ä evacuer un exces syste- matique du liquide vers 1'exterieur, par exemple vers un ballon afin d'assurer un reglage automatique de 1'alimentation en liquide.
La forme d'execution comprend encore un pas- sage (non representd) d'admission d'eau d'alimenta- tion dans 1e tube a.
Dans la forme d'execution representee ä la fig. 6, un conduit ä vapeur axial c, dispose ä 1'intdrieur d'un tube a, presente Sur sa periphdrie une rampe Mi- coidale d, ä pas constant, s'etendant Sur tonte la hau- teur du conduit cylindrique central c et dont 1e bord vient au contact de la paroi interne du tube a. Ce dernier est situe dans un courant de fluide chaud cir- culant dans 1e sens de la fleche G exterieurement au tube, ä Finterieur dune enveloppe b.
L'eau ä vaporiser, introduite par une pompe q, sous pression ä la base du tube a, est alors soumise du fait de 1'helice d ä un mouvement de giration dann 1'intervalle compris entre 1e tube a et 1e conduit c. Le fluide circule dans 1e sens de la fleche H entre deux spires de 1'helice d. Ce mouvement de giration du melange d'eau et de vapeur fait que, par la forte centrifuge, 1'eau est appliquee sur la paroi interne du tube a, tandis que la vapeur reste plus proche de Faxe et passe par les fentes e pratiquees dans la paroi du conduit c, pour s'echapper dans 1e sens de la fleche F par la partie superieure du conduit c.
Les bords des fentes e sont rabattus vers 1'exte- rieur de maniere ä former des volets il qui, comme an 1e voit Sur la fig. 10, sont diriges ä 1'encontre du mouvement de giration H du melange d'eau et de vapeur, de maniere ä capter la vapeur qui circule autour du tube c.
Dans une variante representee ä la fig. 7, ces fentes sont remplacees par des tubulures r dont 1'ou- verture r1 est, eile aussi, comme an 1e voit fig. 8, dirigee ä Fencontre du mouvement de giration H, pour capter la vapeur. Les tubulures r sont situees irnmediatement sous chaque spire, dans la region oü se forme 1e plus de vapeur.
Le melange d'eau et de vapeur s'elevant ä la partie superieure du conduit c traverse un separateur d'eau et de vapeur s en lui-meme connu, forme de deux disques ä angle droit, et Feau separee au som- met de ce separateur s est captee en s1 et renvoyee en partie vers 1'exterieur par 1e tuyau p et en partie vers 1'interieur par 1e tuyau hl qui debouche ä la base du tobe a, oü elle se melange ä nouveau ä Feau entrant dans 1e tube. De meme ä la partie superieure du tube <I>a</I> se trouve un tuyau <I>t</I> ä ouverture en formede bee qui capte Feau residuelle pouvant subsister ä cet endroit et la renvoie par 1e tuyau hl ä la base du tube a.
Dans 1e RTI ID="0002.0550" WI="5" HE="4" LX="1325" LY="1913"> cas oü 1e dispositif evaporateur serait amene ä prendre des inclinaisons sur la verticale, pouvant atteindre par exemple 30 , il importe que la vapeur s'elevant dans 1e conduit central c ne puisse s'echapper par les fentes pratiquees entre les spires de 1'hdlice. A cet effet, la forme d'execution repre- sentee ä la fig. 11 comporte ä 1'interieur du conduit c une surface en helice u, dont chaque spire a une section trapezoidale, et qui forme, ä 1'interieur du conduit c, une Suite d'ajutages obligeant la vapeur ä s'e1ever dans 1e sens de laxe du tube suivant la f che F. En ce qui concerne les parties non repr6sen- tees, cette forme d'execution est semblable aux pre- cedentes.
Dans la forme d'execution representee ä la fig. 12, une bande metallique v enroulee helicoidalement affecte pour chaque spire une forme tronconique v1, et 1'embase de chaque spire est elargie en forme de disque v2, pour venir contre la paroi interne du tube a. De la sorte, comme an 1e voit sur la fig. 12 en coupe ä la partie inferieure, chaque spire de la Bande v revet la forme dune calotte de chapeau, ä Bords ä peu pres plats. L'avantage de cette disposition, qui est dune realisation plus harmonieuse, est que les troncs de cdnes v1 successifs embdtes en partie les uns dans les autres, constituent entre eux des ajuta- ges aspirants du genre Giffard qui empechent, dune part, Feau d'entrer facilement par ces ajutages et, d'autre part, permettent une meilleure aspiration de la vapeur par 1e jet de vapeur provenant de la partie inferieure.
La forme d'execution preferee, qui est repr6sen- t6e aux fig. 13 ä 21, est destinee ä eire montee verti- calement en parallele dans une chaudiere de r6cupe- ration, ä 1'interieur dune gaine b parcourue par des gaz chauds. Le dispositif evaporateur est constitue par un tube cylindrique a ä 1'interieur duquel est dis- pose une rampe helicoidale d enroulee sur un con- duit tubulaire interne c. L'eau ä vaporiser arrive ä la partie inferieure par un collecteur 4 dans Finter- valle compris entre les tubes a et c oü se trouve 1'helice d.
La giration du melange provoque la separation de 1'eau d'avec la vapeur, la vapeur s'elevant dans faxe du tube c, oü elle est canalisee par des tubes u disposes bout ä bout dans 1e conduit c, et dont 1e diametre externe est inferieur au diametre interne du conduit c. L'extremitd inferieure de chacun des tubes u est evasee pour former un joint avec 1e con- dwit c, et l'extremite superieure des tubes u est amin- cie en tronc de cöne pour former un ajutage. Les tubes u sont partiellement emboites les uns dans les autres, sur toute la hauteur du tute evaporateur. La vapeur gagne finalement un separateur d'eau et de vapeur s, dispose ä la partie superieure. De 1ä, la vapeur est finalement rassemblee Jans un collecteur superieur 1 .
Le fluide chaud destine ä transformer 1'eau en va- peur arrive ä la partie superieure par un collecteur 2, auquel est reliee la gaine b qui entoure tout 1e dis- positif, et qui est assemblee ä la partie inferieure avec un collecteur 3 servant ä 1'evacuation du fluide chaud.
La gaine b est ondulee en b1 sur une certaine por- tion de sa hauteur, de maniere ä absorber les efforts dus aux differences de dilatations entre elle et 1e tube a et eviter la transmission de ces efforts aux soudures des collecteurs 2 et 3.
RTI ID="0003.0279" WI="6" HE="4"LX="334" LY="2169"> Les deux tubes a et b ne doivent pas avoir de points faibles susceptibles de se dechirer sous Fef- fet de ces efforts, ce qui implique une certaine 6pais- seur de ces tubes pour 1e diametre adopte.
A la partie superieure du dispositif, Feau subsis- tant dans 1e melange d'eau et de vapeur qui gire entre les tubes b et c est ramenee par un tube hl, ondule ä sa Base en h2, ä la partie inferieure du dis- positif, pour etre renvoyee ä Finterieur du tube c, d'oü elle passe par les ouvertures pratiquees dans ledit tube c, vers 1'exterieur, dans Fintervalle com- pris entre les tubes a et c oü se trouve la rampe helicoidale d. La partie inferieure du dispositif fonc- tionne ainsi en economiseur et la vaporisation com- mence ä une certaine hauteur ä 1'interieur des tubes. Le melange eau-vapeur gire sous Feffet de la rampe helicoidale d. A la partie superieure qui fonctionne en surchauffeur, une partie de 1'eau qui peut subsis- ter, au lieu d'etre remise en circulation, peut etre soustraite par une ouverture tangentielle, aboutissant ä un tuyau p uruni d'un pointeau p1 permettant 1'eva- cuation de cette eau (fig. 14).
Les tuyaux de remise en circulation de Feau hl et d'evacuation p sont relies, par des ouvertures tan- gentielles decalees en hauteur, ä 1'espace separant les tubes a et c, comme an 1e voit sur la fig. 14, de maniere que 1e mouvement de giration de Feau (dans 1e sens de la fleche 1) facilite 1'evacuation de ladite eau vers les tubes hl et p.
Le tube a porte ä 1'exterieur des ailettes longitu- dinales diametrales 5, pouvant etre ondulees, qui aug- mentent la surface d'echange de chaleur entre 1e tube a et 1e fluide chaud circulant dans 1'espace compris entre les tubes <I>a</I> et<I>b,</I> sur la hauteur qui sdpare 1e collecteur 2 du collecteur 3 (fig. 16).
Comme an 1e voit sur la fig. 15, 1e tube a tra verse, ä la partie inferieure, 1e collecteur 3 d'evacua- tion du fluide chaud, et un bourrelet 6, fa@onnd sur ce tube <I>a,</I> permet la soudure en 7 dudit tube <I>a</I> sur 1e collecteur 3. La meine disposition est adoptde ä la partie superieure pour la traversee par 1e tube a du collecteur 2 d'arrivee du fluide chaud.
Comme an 1e voit sur la fig. 17, 1e tube hl, qui permet 1e renvoi de 1'eau, debouche ä la partie infe- rieure du conduit c qui s'eleve dans Faxe du tube evaporateur, et qui est pourvu RTI ID="0003.0556" WI="5" HE="4" LX="1594" LY="1549"> sur sa surface externe de la rampe helicoidale d.
Ce conduit c est entierement obture dans sa par- tie inferieure, en dessous des tubes u, par une cloi- son 12 et des orifices 8 sont pratiques au-dessous Jans 1e conduit c, pour etablir la communication avec 1'espace compris entre les tubes <I>c et a</I> oü est placee la rampe helicoidale d. Ces orifices 8 ont la forme representee en coupe sur la fig. 18 de maniere que 1'eau ou 1e melange d'eau et de vapeur circulant dans 1e sens de la fleche F Jans Fespace compris entre les tubes a et c, provoque par aspiration 1'en- trainement de Feau remise en circulation qui d6bou- che des ouvertures 8 dans le sens des fleches G. 11 en resulte que, plus 1e debit d'eau circulant dans 1e sens de la fleche F est eleve, plus Faspiration joue sur les orifices 8 et une plus grande quantite d'eau est alors remise en circulation. Le dispositif est auto- r6gulateur, aspirant plus d'eau quand 1e debit de vapeur est plus grand.
0n remarquera que les levres des ouvertures 8 sont en sens inverse des volets j1 des fentes g' (fig. 19) qui se trouvent diriges ä Fencontre du mouve- ment de giration F du melange d'eau et de vapeur, dans la partie du tube a qui fonctionne en 6vapora- teur, et captent la vapeur Jans 1e melange eau et vapeur, comme il a ete expose ei-dessus. L'eau d'alimentation arrive par 1e collecteur 4 d'oü eile s'eleve dans 1'espace compris entre les tubes <I>c et a.</I> Le ddbit de cette eau est calibr6 par un disque 9, dans lequel sont pratiquees des entailles radiales 10 (fig. 20) par lesquelles passe Feau.
La fig. 21 montre, en coupe, 1e profil 11 du fond de ces entailles 10, qui a la forme d'un Venturi, de maniere que Feau s'elevant dans 1e sens de la fleche H, soit injectee dans Fintervalle compris entre les deux tubes <I>c et a.</I>
Les dispositifs dvaporateurs ddcrits peuvent 6ga- lement eire apphquds ä la vaporisation d'un liquide sous 1'effet dune variation de pression, ou sous Fef- fet d'un mdlange avec un autre fluide.

Claims (7)

  1. REVENDICATION Dispositif dvaporateur, notamment pour chau- diere, caracterise en ce qu'il comprend un tube 6va- porateur (a) destin6 ä recevoir un liquide ä vapori- ser, ledit tube renfermant une campe Micoxdale coaxiale (d), dans Faxe de laquelle est menage un passage communiquant avec Fespace compris entre des spires successives de ladite campe et destin6 ä 1'6vacuation de la vapeur, et en ce qu'il comprend en outre un orifice (4) pour Fadmission du liquide ä vaporiser dans ledit tube. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, destine ä etre mont6 verticalement dans une chaudiere de recup6ration, ä 1'int6rieur dune gaine (b) parcourue par des gaz chauds, et comprenant de bas en haut une tone d'economiseur, une zorie de vaporisation et une zone de surchauffe, caracterise en ce que ledit passage est forma par un conduit presentaitt des ouvertures dans sa paroi, Jans lequel sont disposds bout ä bout et coaxialement, dans la zone de vapo- risation, au moins deux tubes ä ajutage (u) dopt 1e diametre externe est infdrieur au diametre interne dudit conduit, 1'extremite inMrieure de chacun des- dits tubes ä ajutage (u) dtant dvasde pour former Joint avec ledit conduit, et 1'extremit6 sup6rieure dtant amincie en tronc de cöne pour former ajutage.
  2. 2. Dispositif selon la sous-revendication 1, com- portant ä sa partie sup6rieure un s6parateur (s) d'eau et de vapeur, et un tube ext6rieur (hl) de retour de 1'eau separee pour ramener cette eau ä la base du dispositif et la m61anger ä 1'eau d'alimentation, carac- t6rise en ce qu'une cloison (12) obture entierement ledit conduit (c) en dessous des tubes ä ajutage (u), en ce que ledit tube exterieur ddbouche ä la base dudit conduit, ce dernier comportant, entre sa base etRTI ID="0004.0275" WI="9" HE="4" LX="1163" LY="749"> ladite cloison, des orifices (8) pour faire passec 1'eau sdparee dans Fespace occup6 par ladite campe hdlicoidale.
  3. 3. Dispositif selon la sous-revendication 1, carac- t6ris6 en ce que chacune desdites ouvertures presente une leere (j1) en saillie dans ledit espace et orientee contre 1e sens de rotation (F) du liquide circulant dans ledit espace (fig. 19).
  4. 4. Dispositif selon la sous-revendication 2, carac- terise en ce que chacun desdits orifices pr6sente une leere en saillie dans ledit espace et orientee dans 1e sens de rotation (F) du liquide circulant dans ledit espace (fig. 18).
  5. 5. Dispositif selon la sous-revendication 1, carac- t6rise en ce qu'un disque de calibrage du debit de Feau d'alimentation (9) est dispose transversalement entre 1e tube 6vaporateur et ledit conduit, ä la partie inf6rieure dudit tube, ledit disque presentant des entailles (10) (fig. 20).
  6. 6. Dispositif selon la sous-revendication 5, carac- t6ris6 en ce que lesdites entailles presentent un dtranglement (11) formant Venturi (fig. 21).
  7. 7. Dispositif selon les sous-revendications 3, 4 et 6.
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