Générateur électrique de vapeur La présente invention concerne un générateur électrique de vapeur comprenant une chaudière fer mée des moyens destinés à alimenter ladite chau dière en eau, des moyens destinés à évacuer la vapeur ou l'eau chaude de ladite chaudière et des moyens de chauffage à immersion disposés dans la chaudière.
Dans le brevet USA No 2681974 est décrit un appareil de chauffage de l'eau, dans lequel est prévue une paire d'électrodes stationnaires immer gées dans le liquide se trouvant dans la chaudière, de sorte que ce liquide est chauffé grâce au passage du courant électrique entre les électrodes à travers le liquide.
L'invention a pour objet un appareil de ce type amélioré de manière que l'on puisse utiliser diffé- rentes sources de courant électrique avec différentes tensions.
Le générateur selon l'invention est caractérisé à cet effet, en ce que lesdits moyens de chauffage comprennent plusieurs électrodes allongées, dispo sées l'une à côté de l'autre, espacées l'une de l'autre et immergées dans l'eau, pour chauffer cette eau au moyen d'un courant électrique s'écoulant entre lesdites électrodes et à travers l'eau et des moyens destinés à faire varier d'espacement entre lesdites électrodes.
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'objet de 3a présente invention.
La fig. 1 montre une vue en élévation, certaines parties étant arrachées .et montrées en coupe ver- ticale ; la fig. 2 montre à une échelle agrandie, une coupe verticale le long de la ligne 2-2 de la fig. 1 ; la fig. 3 est une coupe horizontale le long de la ligne 3-3 de -la fig. 2, qui montre plus .particulière ment la disposition des électrodes de chauffage dans la chaudière;
la fi-. 4 est une coupe horizontale le long de la ligne 4-4 de la fig. 2, qui montre l'extrémité inférieure de la chaudière, ainsi que la disposition des électrodes et leur montage dans la chaudière ; la fig. 5 montre une vue en plan de la fig. 1, et :la fig. 6 montre une vue en perspective de la plaque de fermeture de la chaudière, avec les électrodes de chauffage montées sur elle.
A lia fig. 1 .est représenté un générateur de vapeur avec :une chaudière 10. L'eau d'alimentation est fournie à la chaudière 10 au moyen d'une con duite 12, après l'actionnement à la main d'une soupape de réglage d'alimentation 14. Un réservoir 16 est ,monté du côté de l'alimentation de la soupape 14.
Une conduite de refoulement 18 est montée au sommet,de la chaudière au moyen de laquelle l'eau et/ou la vapeur sont fournies par le générateur dans des proportions voulues. Le courant électrique est fourni .au générateur au moyen des conducteurs 20. Une conduite de dérivation 22 munie d'une sou pape de retenue :sensible à la pression est prévue pour assurer un écoulement de la chaudière vers la conduite d'alimentation 12, pour des raisons décrites plus loin.
Comme montré à la fig. 2, la chaudière 10 comprend un réservoir qui est muni d'une paroi cylindrique 30 et d'un fond 32 en une seule pièce. Ce :réservoir est muni d'une bride 34 dirigée vers l'extérieur et située à l'extrémité supérieure. Sur cette bride est fixée au moyen de boulons une plaque amovible 38 qui constitue un couvercle destiné à rendre :la chaudière imperméable à l'air.
Pour obte nir un scellement imperméable à l'eau entre le cou- vercle et l'intérieur de la chaudière, la bride 34 est munie d'une rainure circonférentielle 40 sur sa sur face supérieure, dans laquelle est logé un moyen de scellement, tel que par exemple un anneau 42 pré sentant une coupe @tmans@versale :ayant la forme d'un O, ou un autre anneau de garniture.
L'intérieur de la chaudière est muni d'un enduit 44, ou d'un revêtement résistant à la corrosion, qui est -en urne matière diélectrique convenable. Ce revêtement s'étend sur la paroi intérieure cylindrique 30, et sur le fond 32, ainsi que sur le couvercle 38. On peut employer de différentes matières isolantes pour ce revêtement.
Toutefois, .i'1 est préférable d'employer une matière connue dans le commerce sous le nom de Silastic (marque déposée).
Le fond 32 de la chaudière est muni d'un trou fileté, dans lequel aboutit la conduite d'alimentation 12. Dans ce fond est aménagée une autre ouverture filetée qui reçoit la conduite de dérivation 22. Cette ouverture porte l'indice 46 à la fig. 4.
Comme montré à la fig. 3, le couvercle ou la pla que de fermeture 38 .est muni d'un trou fileté, ou d'une ouverture 50 dans laquelle aboutit la conduite de refoulement 18.
Le chauffage de la chaudière est effectué au moyen d'urne série d'électrodes supportées par le cou- vecrcle 38 et par le fond 32 de la chaudière 10, de ma nière que ces électrodes puissent être ajustées. Comme montré aux fig. 2, 3, 4 et 6,
chaque électrode est formée par une plaque en une matière électrique con ductrice, de préférence en acier inoxydable ou en une autre matière résistante à -la corrosion. Dans le mode d'exécution représenté, une paire d'électrodes exté rieures 52 et 54 est prévue avec une paire d'électrodes intérieures 56. Comme montré aux fig. 3 et 4, ces électrodes sont de préférence espacées et disposées de manière que la distance entre elles soit la même et que l'espacement :entre les électrodes s'étende sensible ment sur la section transversale totale de d'intérieur de la chaudière.
Chaque électrode est munie à son extré mité supérieure et à son extrémité inférieure d'un axe en saillie. Les axes supérieurs sont indiqués par le signe de référence 58, cependant que les axes infé rieurs sont indiqués par le signe de référence 60. A la fig. 3, les axes sont disposés les uns à côté des autres, de ,manière qu'ils soient adjacents à une extrémité des électrodes extérieures 52 et 54, mais qu'ils soient plus près du centre des deux électrodes 56.
Les quatre axes supérieurs sont disposés le long d'un diamètre de la chaudière. Comme montré à la fig. 4, les axes 60 sont de même disposés le long d'un diamètre de la chaudière, lesdits deux diamètres étant situés dans le môme plan vertical s'étendant au centre de la chau dière. Ainsi, la rotation des électrodes et de leurs axes provoque la variation de l'espacement entre les élec trodes, cependant que la distance entre les surfaces adjacentes desdites électrodes reste toujours la même.
Cela est vrai, quelle que soit la forme des électrodes, c'est-àdire qu'elles peuvent être constituées par des plaques planes ou par des plaques courbes.
Lorsque les électrodes ont été tournées de manière que l'espacement entre leurs surfaces soit maximum, comme montré aux fig. 3 et 4, des arêtes verticales opposées des électrodes sont adjacentes au revête ment résistant à la corrosion 44, cependant que les électrodes sont uniformément espacées sur la surface de la section transversale intérieure de la chaudière.
Lorsque l'on tourne les électrodes de manière qu'elles soient plus près les unes des autres, comme montré en lignes pointillées à la fig. 4, la distance entre les faces adjacentes des électrodes est minimum et les électro des occupent une moindre partie de la surface de la section transversale de la chaudière. Ainsi, on .peut faire varier ,les distances entre les électrodes, de manière qu'on obtienne la longueur d'écoulement du courant entre les électrodes la plus efficace et par conséquent la longueur la .plus efficace de passage du courant à travers le liquide devant être chauffé.
Cette variabilité est nécessaire, puisque la teneur en miné raux et par conséquent la conductibilité électrique de l'eau dans les différentes localités d'un pays est sou mise aux grandes variations et un espacement fixe entre les électrodes ne permet pas au générateur de fonctionner avec la même efficacité, lorsqu'il s'agit de chauffer des eaux dont la teneur en minéraux varie dans de larges limites. Par conséquent,
de montage ajustable des électrodes permet de régler le générateur de manière qu'il puisse fonctionner avec maximum d'efficacité, lorsqu'il s'agit de chauffer des eaux dont la teneur en minéraux est très variable.
Les axes supérieurs 58 sont montés de manière qu'ils puissent tourner dans des coussinets 62 en une matière isolante, par exemple en Téflon (marque déposée), les extrémités supérieures des axes faisant saillie au-dessus des coussinets 62. Les axes inférieurs 60 sont montés dans des douilles 64 aménagées dans un corps diélectrique constituant un bloc 66, qui pré sente des trous de montage 68 dans sa partie infé rieure, dans lesquels sont logés des pivots 70 sortants du fond 32.
Une ouverture centrale 72 aménagée dans ledit corps diélectrique correspond à l'entrée de la conduite d'alimentation 12, pour faciliter l'entrée de l'eau d'alimentation dans la chaudière.
De ce qui précède il résulte que les électrodes sont montées dans des organes de support en une matière diélectrique, de manière qu'elles puissent tourner. Ces organes sont situés dans la plaque amovi ble 38, de sorte que des électrodes peuvent être enle vées avec ladite plaque, comme montré à la fig. 6, lieurs extrémités inférieures étant fixées dans le corps diélectrique 66, qui peut être enlevé avec la plaque 38, ou qui peut rester attaché à la paroi inférieure de la chaudière,
lorsque le couvercle et l'ensemble des électrodes sont enlevés.
Aux extrémités faisant ,saillie des axes supérieurs 58 sont fixés ides bras amovibles 74, comme montré à la fig. 5. Les extrémités de ces bras sont reliées de manière qu'elles puissent pivoter dans le bras bifur- qué 76 du corps diélectrique 78. Las bras des diffé- rentes électrodes sont reliés l'un à l'autre, de sorte que ces bras peuvent être actionnés simultanément au moyen d'une poussée et d'une force de traction exer cée sur le corps 78.
Les conducteurs électriques 20 sont reliés respectivement à l'extrémité faisant saillie des axes 58, de manière qu'ils établissent un bon con tact électrique avec eux au moyen d'un filetage exté rieur prévu sur lesdites extrémités, sur lesquelles sont montés des écrous 82.
Le générateur peut être alimenté au moyen d'une source dont la tension est par exemple égale à 110 V, 220 V, 440 V, etc. En outre, :les différentes électrodes peuvent être reliées de ,différentes façons les unes aux autres. Par exemple, le courant peut entrer à travers les électrodes extérieures 52 et 54 et il .peut passer vers les électrodes 56. On peut faire varier le nombre d'électrodes dans de larges limites.
Toutefois, il est nécessaire que le courant électrique passe à partir d'une électrode dans l'eau de la chaudière, qu'il passe à travers cette eau vers l'électrode adjacente, afin que la résistance électrique opposée au passage du courant par l'eau soit utilisée :pour chauffer cette eau. Vu que des aires relativement grandes des électrodes adjacen tes sont actives, on peut utiliser des courants intenses, pour obtenir un chauffage rapide.
En effet, le fonc tionnement du générateur décrit auparavant -est pra tiquement instantané et ce générateur est capable d'augmenter la température de l'eau d'alimentation de manière qu'elle atteigne une température voulue, ou il peut fournir la vapeur humide ou surchauffée dans un temps relativement court. Le courant électrique s'écoulant à travers la chau dière peut être contrôlé par des moyens électriques de contrôle conventionnels, par exemple au moyen d'un rhéostat ou au moyen d'un transformateur réglable, pour faire varier le chauffage de la chaudière.
Ces moyens de contrôle peuvent être facilement asservis aux différentes conditions -de fonctionnement des appareils auxquels doit être fournie l'eau chaude ou la vapeur. L'ajustage à la main de la distance entre les électrodes peut être effectué de différentes manières. Un mode d'ajustage est montré aux fig. 2, 3 et 5. Une console 90 est fixée sur le couvercle 38 de la chaudière au moyen d'un boulon 36. Cette console possède une partie en saillie 92 munie d'une ouver ture, qui est adjacente à l'extrémité de la partie élar gie 78 du corps diélectrique.
Une vis à oreilles 94 est fixée dans cette ouverture de manière qu'elle puisse tourner, mais qu'elle ne puisse pas se déplacer dans le sens axial. Cette vis possède un tronc 96 muni d'un filetage extérieur qui peut être introduit dans un trou fileté 98 formé dans l'extrémité du corps diélectrique 78. Lorsque la vis à oreilles 94 tourne, elle est empêchée de se déplacer dans le sens axial par le bras 92 de la console 90, de sorte qu'elle applique une poussée longitudinale ou une force de traction au corps diélectrique, à travers le bras bifur- qué 76 et les bras 74, de sorte qu'il en résulte une rotation simultanée des électrodes.
Au lieu d'une vis à oreilles on peut utiliser des solénoïdes, des moyens sensibles à la pression d'un fluide, des thermostats, ou une combinaison de ces moyens peut être prévue pour effectuer l'ajustage des électrodes, dans le but de .faire varier la vitesse de l'échauffement.
A la fig. 1, la conduite de dérivation 22 est munie d'une soupape de retenue 24. Cette soupape doit s'ouvrir pour permettre .au fluide de s'écouler de l'intérieur de la chaudière, de haut en bas, vers la conduite d'alimentation 12, à travers une arma ture<B>100.</B> La soupape de retenue doit être de préfé rence réglable, afin que la pression pour laquelle cette soupape s'ouvre, puisse être réglée. Vu que les soupapes de ce type sont bien connues, elles ne seront pas décrites en détail.
Pendant le fonctionnement, la soupape 24 est réglée de manière qu'elle s'ouvre à une pression déterminée à l'avance, qui doit être maintenue dans la chaudière. Lorsque cette pression devient plus grande à cause de la production @de la vapeur dans la chaudière, la soupape 24 s'ouvre et elle permet au fluide de s'échapper de la partie inférieure de la chaudière.
Ce fluide .est déchargé dans la conduite d'alimentation 12, le réservoir 16 étant muni de moyens destinés à recevoir ce fluide qui déplace le fluide se trouvant dans le réservoir, vers le bas dans la conduite -d'alimentation. Ainsi, en continuant à fournir la chaleur à la chaudière et en produisant ainsi da vapeur dans la chaudière, plus vite que celle- ci peut être évacuée, à cause du contrôle de la con duite de refoulement 18,
la pression augmente dans la chaudière et cette augmentation de la pression provoque l'éjection de l'eau de la partie inférieure de la chaudière. Ainsi, grâce à cette éjection contrôlée de l'eau, le niveau du ,liquide s'abaisse jusqu'au niveau 102, de sorte qu'au-dessus de ce niveau il y a de 1_a vapeur dans la chaudière, tandis que l'eau chauffée se trouve au-dessous de ce niveau. Il est évident que l'abaissement du niveau 102 provoque la réduction de la surface totale des plaques des électrodes, qui est immergée dans :
le liquide, de sorte qu'il en résulte une diminution des surfaces à partir desquelles le courant électrique s'écoule et une dimi nution de la capacité de chauffage.
Ce fonctionnement peut être contrôlé et il peut continuer jusqu'à ce que le niveau du liquide s'abaisse entièrement au,dessous des électrodes, ou jusqu'à ce que la chaudière entière soit remplie avec la vapeur.
Dans ces conditions, de chauffage peut être utilisé pour produire une vapeur sèche et surchauffée, ou une vapeur présentant,de différents degrés de l'humi dité, pour rendre le générateur capable de fournir la vapeur aux différents appareils, suivant leur besoin spécifique. Le liquide chaud éjecté de la chaudière n'est pas perdu, mais il est temporairement emma gasiné dans le réservoir 16 pour être utilisé plus tard.
Sans le réservoir 16, l'eau chaude serait rafou- lée dans la conduite 12 et elle serait rapidement refroidie.
Le générateur décrit auparavant est en outre muni de moyens permettant d'utiliser .la vapeur fournie par la conduite 18, après son utilisation. Lorsque la vapeur a été utilisée dans l'appareil auquel elle a été fournie, elle peut être condensée et l'eau condensée ainsi obtenue peut être refoulée dans la conduite de retour du liquide condensé 104 et vers la conduite d'alimentation 12.
Dans ce but, on a prévu une arma ture 106 qui est constituée de préférence par un tube de Venturi, de sorte que l'écoulement de l'eau d'alimentation à travers ce tube sous le contrôle de la soupape 14 provoque l'entraînement de l'eau con densée dans la conduite 104, d'où elle retourne dans la chaudière. L'armature 106 est constituée par un tube de Venturi conventionnel, qui possède un pas sage conique. Ce passage présente une section réduite au centre du tube et il est élargi aux extrémités du tube. La partie centrale du tube -de Venturi comprend une gorge de Venturi.
La vitesse de l'écoulement du fluide à travers la partie centrale du tube de Venturi est relativement grande, de sorte qu'il en résulte une diminution de la pression et l'entraînement du fluide dans la conduite 104. Il en résulte une grande éco nomie de l'eau utilisée par le générateur, ainsi qu'une économie de la chaleur nécessaire pour le fonction nement du générateur.
Le générateur électrique de vapeur décrit aupa ravant est capable de fournir la vapeur à partir d'une eau dont la teneur en minéraux varie suivant sa pro venance. La vitesse de production de la vapeur peut être contrôlée d'une façon exacte. Ce générateur est d'une construction telle, qu'il résiste aux effets nuisi bles de la corrosion .provoquée par l'eau chauffée dans la chaudière.
Il permet de fournir de l'eau chaude dont la température peut être comprise entre la température de l'eau fournie par la conduite d'ali mentation et la température du point d'ébullition ; il permet de fournir une quantité voulue de vapeur et d'eau chaude séparément ou simultanément, la vapeur ainsi fournie pouvant être surchauffée ou sèche suivant le besoin. Ce générateur est chauffé avec des moyens électriques qui peuvent être con nectés de différentes manières et qui peuvent être alimentés au moyen de différents courants.
Il est très important que la conversion de l'eau en vapeur par des moyens électriques puisse être contrôlée, en réglant le niveau d'eau dans la chau dière, pour faire varier la surface des électrodes immergées dans le -liquide et contrôler ainsi la cha leur fournie par les électrodes. La distance antre les électrodes peut varier, de sorte qu'il est possible de faire varier l'effet de chauffage et de traiter effica cement des eaux dont la teneur en minéraux est différente. On peut de même faire varier la vitesse de l'échauffement de l'eau en faisant varier la quan tité de l'énergie fournie au générateur.
Le générateur décrit auparavant est simple, robus te, durable et compact. Vu que les électrodes sont ajustables, c'est-à-dire la distance entre les électrodes peut varier, il en résulte une réduction au minimum de la tendance des électrodes à former des chemins carbonisés sur les isolateurs et de provoquer ainsi des court-circuits, ce qui pourrait nuire au fonctionnement du générateur.
La vapeur utilisée peut être condensée et refoulée dans la conduite d'alimentation de la chaudière, de sorte qu'il en résulte une économie dans le fonctionne ment et une élimination d'un dispositif d'évacuation de la vapeur usée. Les électrodes peuvent être formées par des plaques planes ou courbes, mais leurs surfa ces restent parallèles dans toutes conditions de leur ajustage.