CH685576A5 - Installation de surveillance automatique du niveau d'eau d'une chaudière. - Google Patents
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Description
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CH 685 576 A5
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Description
L'invention concerne une installation de surveillance automatique du niveau d'eau minimum d'une chaudière ainsi que la chaudière pour la production de vapeur ou d'eau surchauffée comprenant une telle installation. La mesure du niveau d'eau est faite automatiquement par le biais d'au moins une électrode sensible à la conductivité de l'eau.
Une chaudière à vapeur et eau surchauffée doit garantir un niveau d'eau minimum afin d'assurer la sécurité du bon fonctionnement du système de refroidissement. Un abaissement du niveau d'eau au dessous des tubes de fumée ou pire du foyer, provoquerait un affaiblissement par échauffement des tôles en contact avec la flamme et entraînerait inévitablement la destruction de la chaudière par explosion.
Le niveau minimum est contrôlé par des électrodes auto-surveillées travaillant sur le principe de la conductivité de l'eau. En cas de manque d'eau, donc manque de conductivité, le brûleur est mis automatiquement hors service.
Etant donné l'importance du bon fonctionnement de cette installation de surveillance du niveau d'eau minimum, les autorités compétentes (en Suisse l'ASCP/SVDB) exigent un contrôle quotidien de l'ensemble.
Depuis juin 1992, cette autorité permet le fonctionnement sans surveillance humaine permanente durant une période de 72 heures de l'installation de surveillance du manque d'eau de la chaudière par les électrodes sous certaines conditions: le niveau d'eau doit être abaissé automatiquement toutes les 6 heures, sans arrêt du brûleur, afin de tester sa parfaite fiabilité.
Jusqu'à présent, la société Gestra, qui avait déjà breveté des bouteilles de mesure à l'intérieur des chaudières telles que citées dans le brevet DE 2 536 822, fournit sur le marché mondial des électrodes auto-surveillées répondant parfaitement aux besoins de cette installation.
Suite aux exigences de fonctionnement de 72 heures en Autriche, la maison Silberbauer (DE 30 133 019 C2) a mis au point une installation d'abaissement du niveau d'eau des bouteilles intérieures par injection d'azote sous pression.
Cette façon de procéder exige une installation très coûteuse pour l'injection de l'azote: vannes, tuyauterie, bouteilles d'azote, entretien de l'installation, etc.
L'utilisation de bouteilles intérieures (et extérieures) ainsi que l'abaissement automatique du niveau à l'intérieur de ces bouteilles n'est pas une nouveauté.
L'invention décrite ci-après a pour avantage principal de n'utiliser que la pression du fluide concerné pour assurer la vidange nécessaire, dans la ou les bouteilles, au contrôle requis.
L'autre point important étant la possibilité d'extraire la ou les bouteilles de mesure du récipient de la chaudière pour en assurer son entretien: nettoyage et contrôles divers.
Un autre avantage de la ou des bouteilles amovibles est de pouvoir équiper des chaudières existantes d'une telle installation sans intervenir directement sur ses dernières au niveau des travaux de soudures.
L'installation telle que revendiquée comprend des moyens à brides pour venir se fixer sur un bossage ou prise quelconque situé sur le dessus de la chaudière.
Sur cette bride vient se fixer notamment la bouteille de mesure contenant la ou les électrodes de mesure du niveau d'eau ainsi que le tube intérieur équipé d'un venturi et d'une vanne électro-magnétique ou électro-pneumatique.
Si nécessaire, il est possible de monter plusieurs venturi ou plusieurs électrodes dans la même bouteille de mesure.
L'ouverture de la vanne magnétique, ainsi que la durée de l'ouverture, est assurée par un automate programmé en fonction des exigences des autorités compétentes.
Lors de l'ouverture de la vanne magnétique, la vapeur prise dans la zone supérieure de la chaudière passe au travers du venturi. Celui-ci est situé en dessous du niveau d'eau à contrôler. L'eau aspirée est rejetée à l'extérieur par le tube d'extraction.
L'avantage de l'installation équipée d'un venturi consiste dans le fait de pouvoir fonctionner également à basse pression: l'effet dynamique provoqué par le venturi (ainsi que l'augmentation de volume de la vapeur détendue) aspire et repousse un volume d'eau plus important que si la bouteille n'était équipée d'un simple tube relié avec l'atmosphère (système Loos).
L'installation ainsi que la chaudière munie de l'installation selon l'invention seront mieux comprises à l'aide d'une forme d'exécution représentée sur les dessins sur lesquels:
La fig. 1 représente schématiquement une chaudière vapeur/eau surchauffée,
la fig. 2 représente l'installation au niveau de travail normal, c'est-à-dire avec la vanne fermée,
la fig. 3 représente l'installation au niveau de contrôle, c'est-à-dire avec la vanne ouverte.
La fig. 1 montre une chaudière à vapeur et eau surchauffée. L'énergie nécessaire à la production de chaleur est apportée par un brûleur à mazout ou à gaz.
La chaudière comporte un foyer 1 dans lequel brûle une flamme 2. Les gaz de combustion ainsi obtenus sont envoyés vers la cheminée 3 au travers de tubes 4 destinés à l'échange thermique et à la production de vapeur.
Toute la surface d'échange (foyer et tubes) se situe sous le niveau d'eau de travail NTN. Ce niveau d'eau est maintenu par un dispositif de régulation 5 indépendant de l'installation de surveillance du niveau d'eau minimum 6. La ou les bouteilles de mesure 6, destinées à la surveillance du niveau d'eau minimum, sont installées sur la partie supérieure de la chaudière.
La vapeur s'échappe par le bossage 7.
La fig. 2 montre un agrandissement de l'installation destinée au contrôle du niveau d'eau trop bas.
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L'ensemble se présente sous la forme d'un cylindre 1 comportant sur la partie supérieure une bride 6 où sont fixés l'électrode de contrôle 5 du niveau trop bas NTB ainsi que la vanne manuelle 12 d'isolement de la vanne magnétique 10. Le diamètre et la longueur de ce cylindre sont dépendants des critères de construction de la chaudière. La partie inférieure du cylindre comporte un orifice 4. Les parois sont rétrécies vers l'orifice 4 avec un angle de 45° afin d'éviter tout dépôt indésirable sur la paroi interne. Cette orifice 4 a pour but de retarder la montée de l'eau provenant du reste de la chaudière pendant la phase de test de l'installation quand l'eau contenue dans la bouteille est aspirée par le tube d'échappement. Un orifice 3 permet l'équilibre de pression et de niveau avec le reste du volume d'eau de la chaudière.
Un petit tube 6 en acier inoxydable est intégré au cylindre 1. Il comporte d'un côté une prise d'entrée de vapeur 11, un venturi miniature 9, traverse la bride 6 et est surmonté à son autre extrémité d'une vanne manuelle d'isolement 12 et d'une vanne magnétique 10.
En service normal, la vanne 12 est toujours ouverte. La vanne magnétique 10, par contre, ne s'ouvre que pendant la phase de test.
Après ouverture de la vanne magnétique 10, la vapeur pénètre par l'orifice 11 dans le tube 5 et atteint le venturi 9. Par effet de succion, la garde d'eau située dans la bouteille de mesure 1 est aspirée jusqu'au niveau NTV et rejetée à l'atmosphère. La vapeur sert de fluide moteur et garantit ainsi un fonctionnement de l'installation pour les basses pressions de vapeur.
Le dimensionnement du cylindre ainsi que du venturi 9, du tube 5 et de la vanne magnétique 10 doit être réalisé de façon à garantir un abaissement très rapide du niveau d'eau.
Le contrôle de fonctionnement de l'installation de surveillance peut alors se faire durant la période de niveau abaissé.
Cette invention permet un contrôle efficace, répondant aux exigences des instances officielles, sans grand équipement sophistiqué ni pertes d'énergie importantes comme l'exigerait un abaissement complet du niveau d'eau de la chaudière.
L'installation permet l'équipement de nouvelles chaudières ou générateurs, aussi bien à l'intérieur du ballon qu'à l'extérieur, et de chaudières existantes désirant être modernisées.
Claims (11)
1. Installation de surveillance automatique du niveau d'eau minimum d'une chaudière à vapeur et eau surchauffée, comprenant au moins une bouteille de mesure destinée à être montée sur la chaudière de façon amovible et à plonger partiellement dans l'eau surchauffée afin qu'une partie de cette eau soit contenue dans la bouteille, ladite bouteille contenant au moins une électrode auto-surveillée, pour la mesure du niveau d'eau, reliée à un dispositif de détection électronique, ainsi qu'au moins un tube d'échappement d'eau, caractérisée par le fait que sur le tube d'échappement d'eau sont placés un venturi (9) et une vanne magnétique ou pneumatique (10) permettant d'abaisser le niveau d'eau contenue dans ladite bouteille lorsque ladite vanne est ouverte pour le contrôle du fonctionnement du dispositif de détection électronique relié à l'électrode de mesure (5).
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tube d'échappement est obtu-rable manuellement à l'aide d'une vanne manuelle (12).
3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le venturi est situé en dessous de l'électrode détectant le niveau bas (NTB) de l'eau d'une chaudière.
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le tube possède un orifice supérieur (11) débouchant hors de la périphérie de la bouteille de mesure destiné à recevoir la vapeur contenue dans le ballon d'une chaudière pour extraire l'eau contenue dans la bouteille par le venturi à l'ouverture de la vanne magnétique ou pneumatique (12).
5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la vanne magnétique ou pneumatique est commandée par un automate programmable afin d'assurer son ouverture à des périodes prédéterminées pour le contrôle du dispositif de détection du niveau d'eau d'une chaudière.
6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'extrémité supérieure du tube est fixée sur une bride (6) de la bouteille de mesure.
7. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la bride se présente sous la forme d'un couvercle destiné à être fixé de façon démontable sur un bossage supérieur d'une chaudière.
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la partie inférieure de la bouteille de mesure possède une ouverture pour le passage de l'eau surchauffée d'une chaudière que la bouteille doit contenir, et a une forme d'entonnoir dont la surface périphérique présente un angle de 45° par rapport à l'axe de la bouteille.
9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que sur la périphérie de la bouteille est placée une autre ouverture destinée à laisser passer la vapeur du ballon d'une chaudière pour équilibrer la pression dans ladite bouteille.
10. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la bouteille comprend plusieurs électrodes de mesure et plusieurs tubes d'échappement d'eau.
11. Chaudière pour la production de vapeur ou d'eau surchauffée obtenue par combustion solide, gazeuse, électrique, nucléaire ou par échangeur à fluides thermiques et comprenant un ballon de vaporisation, caractérisée par le fait qu'elle comprend une installation de surveillance automatique du niveau d'eau (NTN) selon l'une des revendications précédentes.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105156242A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-16 | 蚌埠森瑟尔测控系统工程有限公司 | 柴油滤清器自动放水装置 |
-
1993
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