Machine à vapeur à condensation, pour la traction.
La présente description se rapporte à un développement de l'invention qui fait l'objet du brevet suisse n 80477 du 16 juillet 1919.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et schématiquement, quatre formes d'exécution. La première forme d'exécution est représentée dans les fig. 1 à 5, la deuxième dans la fig. 6, la troisième dans la fig. 7 et la quatrième dans la fig. 8.
Première forme d'exécutioyt :
La fig. 1 représente en coupe et en élé- vation un réfrigérant d'eau de condensation, un condenseur à mélange et ses pompes à vide, installés sur un wagon spécial ; la fig. 2 en donne une coupe transversale, la fig. 3 est une coupe en plan du réfrigérant et du condenseur à mélange, la fig. 4 une vue en plan du servo-moteur et des pompes à vide, et la fig. 5 représente à une échelle plus grande le dispositif de distribution d'eau et les tubes réfrigérants.
Dans ces fig. 1 à 5, L indique le bac distributeur d'eau de condensa, tion, 1'I'les tubulures pour l'arrosage des tubes réfrigé- rants C. Ar est le bac collecteur d'eau de condensation, A'le condenseur à mélange, 7''un tuyau qui est relié par une conduite R au tuyau d'échappement de la locomotive et qui amène la vapeur d'échappement dans le condenseur a mélange.
Ii'est la pompe à vide qui évacue la vapeur condensée et l'eau de condensation ; elle est reliée au condenseur à mélange par la eonduite daspiration G' et, d'autre part, au bac distributeur L par les conduites I. B est une deuxième pompe à vide, évacuant l'air, H sa conduite d'aspiration et 1'sa conduite de refoulement à l'air libre. J'est le tuyau d'injection d'eau de condensation, R'désigne une petite conduite amenant dans la pompe B'la vapeur qui a pu se condenser dans la conduite de communication.
B, conduite qui relie la locomotive au condenseur, 12"est un séparateur d'eau, D le servo-moteur, < S'ladynamo,0 des persiennes horizontales et verticales, dont le but est d'empêcher les entraînements d'eau et E est le ventilateur destiné à assurer le tirage artificiel.
Le mode de fonctionnement est le suivant :
La vapeur d'échappement de la locomotive est amenée par la conduite Xi et par le tuyau F dans le condenseur à mélange A', où elle se condense, en se mélangeant à l'eau qui a été refroidie sur le réfrigérant C' et qui, sous l'action du vide qui règne dans le condenseur J/, y est aspirée par le tuyau U qui prend naissance au fond du bac collec tueur 19 ;
Au sommet du condenseur A'règne la plus basse température, puisque l'eau de condensation froide entre par H dans le haut de l'appareil. Dans le bas du condenseur, par contre, la température est plus élevée, puisque l'eau de condensation a absorbé la chaleur latente de condensation de la vapeur.
L'aspiration de la vapeur condensée et de l'eau de condensation qui s'effectue par la pompe à vide B'et le tuyau G'a, par conséquent, lieu dans la partie la plus chaude du condenseur, tandis qu'au contraire l'air qui est aspiré par la pompe à air B au sommet du condenseur en H, a été obligé de traverser les couches les plus froides de l'eau de condensation, de sorte que sa température est sensiblement inférieure à celle de la vapeur condensée.
Grâce à ce refroidissement intense de l'air, sa pression partielle sera diminuée et, partant de là, le travail de la pompe à air deviendra plus petit. L'évacuation des produits de la condensation a lieu par deux pompes distinctes et indépendantes l'une de l'autre, à savoir, la pompe à air. B qui éva- cue et la pompe à vide B'qui élimine la vapeur condensée et l'eau de condensation ; ceci, afin d'éviter que 1'air auquel, par le processus de refroidissement, on a soustrait une partie de la vapeur d'eau qu'il contenait en suspens, ne puisse de nouveau en rencon- trant la vapeur condensée se saturer de vapeur d'eau ; ce qui aurait pour conséquence d'augmenter sa pression partielle et, par consequent, le travail de la pompe à air B.
La pompe à eau B'refoule la vapeur condensée et l'eau de condensation par les conduites I dans le bac distributeur L, d'où elle se déverse par les tubulures M'dans et sur les tubes réfrigérants C'. Ces tubes sont coupés en sifflet dans leur partie inférieure, afin que le courant d'air puisse les frôler aussi bien intérieurement qu'extérieurement.
Afin d'utiliser la surface réfrigérante intérieure et extérieure des tubes C', les tubulures M'munies d'un fond plat, sont percées axialement et radialement. Par l'orifice axial l'eau se déverse à l'intérieur des tubes C', tandis que les orifices radiaux arrosent les parois extérieures des tubes réfrigérants voisins.
Le refroidissement de l'eau ruisselant à l'intérieur et à l'extérieur des tubes réfrigérants C's'opère par son évaporation partielle au contact de l'air. La vapeur d'échappement condensée fournit l'appoint d'eau destiné à récupérer les pertes dues à cette évaporation.
Sous l'influence du vide qui règne dans le condenseur à métange, l'eau de condensa- tion réfrigérée est de nouveau aspirée dans cet appareil par le tube d'injection J. Celuici prend l'eau dans une auge au fond du bac collecteur 1X et il est muni d'un flotteur ayant pour but de régler le débit de l'eau et d'éviter que le condenseur ne puisse se désamorcer.
La vapeur qui a pu se condenser à son parcours dans la conduite E qui relie les cylindres moteurs de la locomotive au condenseur à mélange, ne se rend pas dans celui-ci, mais directement dans la pompe à vide B'. Dans ce but, la conduite d'aspiration G'est reliée au tuyau de vapeur d'échappement F par une conduite auxiliaire Jus', dans laquelle est intercalé le séparateur d'eau R", dont la mission consiste à ne laisser pénétrer dans la pompe a vide que la vapeur condensée seulement et non de la vapeur saturée.
Les pompes à vide B et B"sont action- nées par le servo-moteul D qui est juméllé avec la dynamo S qui fournit l'énergie nécessaire au ventilateur électrique. E chargé de produire un tirage artificiel dans le générateur de la locomotive.
Detftième for Ze d'e./eettio8 :
Dans le cas d'un réfrigérant d'eau, monté sur un wagon dont la direction de parcours reste invariablement la même, il est possible de provoquer une circulation d'air à l'inté- rieur des tubes réfrigérants C', si ceux-ci sont coupés en sifflet à leur base (fig. 1 et 5). Il n'en est plus de même, si la direction de parcours du réfrigérant est réversible.
Dans ce cas, les tubes réfrigérants seront munis (i leur base de coudes mobiles C" représentes dans la fig. 6. Ces coudes qui portent des plaques en tôle Cs peuvent, à l'instar d'une girouette, tourner librement autour de l'axe des tubes C'et s'orienter dans la direction du vent.
Tnoisienae forrrae d'exécution :
Le réfrigérant d'eau de condensation, le condenseur à mélange, les deux pompes à vide et le servo-moteur avec sa dynamo sont installés au dessus du tender, comme 1'iodai- que la fig. 7. La construction et le mode de fonctionnement des organes opérant la con- densation de la vapeur et le refroidissement de l'eau de condensation, sont les mêmes que pour la première forme d'exécution.
Qttataièsee fo} e d'exécutios :
Elle est représentée dans la fig. 8. Le réfrigérant d'eau de condensation est installé au dessus du corps de la chaudière et au dessus de la guérite du mécanicien, les pompes à vide et le servo-moteur sont groupés sur les passerelles de la locomotive et le ventilateur placé à l'avant de la boîte à fumée. Le mode de fonctionnement est le même que pour la première forme d'exécution.
Condensing steam engine, for traction.
The present description relates to a development of the invention which is the subject of Swiss Patent No. 80477 of July 16, 1919.
The appended drawing represents, by way of example and schematically, four embodiments. The first embodiment is shown in FIGS. 1 to 5, the second in fig. 6, the third in fig. 7 and the fourth in fig. 8.
First form of execution:
Fig. 1 shows in section and in elevation a condensing water cooler, a mixing condenser and its vacuum pumps, installed on a special wagon; fig. 2 gives a cross section thereof, FIG. 3 is a plan section of the condenser and the mixing condenser, FIG. 4 a plan view of the servomotor and the vacuum pumps, and FIG. 5 shows on a larger scale the water distribution device and the refrigerant tubes.
In these figs. 1 to 5, L indicates the condensing water distributor pan, the tubing for watering the refrigerant tubes C. Ar is the condensation water collecting pan, A the condenser with mixture, 7 '' a pipe which is connected by an R line to the exhaust pipe of the locomotive and which brings the exhaust vapor into the mixture condenser.
It is the vacuum pump which evacuates the condensed vapor and the condensed water; it is connected to the mixing condenser by the suction line G 'and, on the other hand, to the distributor tank L by the lines I. B is a second vacuum pump, evacuating the air, H its suction line and 1 '' its discharge pipe in the open air. I is the condensation water injection pipe, R 'denotes a small pipe bringing into the pump B' the vapor which may have condensed in the communication pipe.
B, pipe that connects the locomotive to the condenser, 12 "is a water separator, D the servo-motor, <S'ladynamo, 0 horizontal and vertical louvers, the purpose of which is to prevent water entrainment and E is the fan intended to ensure the artificial draft.
The operating mode is as follows:
The exhaust steam from the locomotive is brought through line Xi and through pipe F into the mixing condenser A ', where it condenses, mixing with the water which has been cooled on the refrigerant C' and which , under the action of the vacuum which prevails in the condenser J /, is sucked there by the pipe U which originates at the bottom of the collec killer tank 19;
At the top of the condenser A 'reigns the lowest temperature, since the cold condensed water enters through H at the top of the device. At the bottom of the condenser, on the other hand, the temperature is higher, since the condensed water has absorbed the latent heat of condensation of the vapor.
The suction of the condensed vapor and the condensed water which is carried out by the vacuum pump B 'and the pipe G'a, therefore, takes place in the hottest part of the condenser, while on the contrary the air that is sucked in by the air pump B at the top of the H-shaped condenser, has been forced to pass through the colder layers of the condensed water, so that its temperature is significantly lower than that of the condensed vapor .
Due to this intense cooling of the air, its partial pressure will be lowered, and hence the work of the air pump will become smaller. The evacuation of the condensation products takes place by two separate and independent pumps, namely, the air pump. B which evacuates and the vacuum pump B 'which removes the condensed vapor and the condensed water; this, in order to prevent the air from which, by the cooling process, part of the water vapor which it contained in suspension has been removed, cannot again, on meeting the condensed vapor, become saturated with water. water vapour ; which would have the consequence of increasing its partial pressure and, consequently, the work of the air pump B.
The water pump B 'pumps the condensed steam and the condensation water through the pipes I into the distributor tank L, from where it flows through the pipes M' into and onto the refrigerant pipes C '. These tubes are cut in a whistle in their lower part, so that the air current can brush them both inside and outside.
In order to use the internal and external cooling surface of the tubes C ', the tubes M'mitted with a flat bottom, are drilled axially and radially. Through the axial orifice, the water flows inside the tubes C ', while the radial orifices spray the outer walls of the neighboring refrigerant tubes.
The cooling of the water flowing inside and outside the refrigeration tubes C 'operates by its partial evaporation in contact with the air. The condensed exhaust vapor provides the water make-up intended to recover the losses due to this evaporation.
Under the influence of the vacuum which reigns in the condenser with metange, the chilled condensing water is again sucked in this apparatus by the injection tube J. This takes the water in a trough at the bottom of the collecting tank. 1X and it is fitted with a float designed to regulate the water flow and prevent the condenser from being deactivated.
The steam which may have condensed as it travels in line E which connects the engine cylinders of the locomotive to the mixture condenser does not go into the latter, but directly into the vacuum pump B '. For this purpose, the suction pipe G is connected to the exhaust steam pipe F by an auxiliary pipe Jus', in which is interposed the water separator R ", the task of which consists of not letting it penetrate into the vacuum pump only condensed steam and not saturated steam.
The vacuum pumps B and B "are operated by the servomotor D which is twinned with the dynamo S which supplies the energy necessary for the electric fan. E responsible for producing an artificial draft in the locomotive generator.
Detftième for Ze by e. / Eettio8:
In the case of a water cooler mounted on a wagon whose direction of travel invariably remains the same, it is possible to cause air to circulate inside the coolant tubes C ', if these these are cut into a whistle at their base (fig. 1 and 5). This is no longer the same, if the direction of flow of the refrigerant is reversible.
In this case, the refrigerant tubes will be fitted (at their base with movable elbows C "shown in fig. 6. These elbows which carry sheet metal plates Cs can, like a weather vane, turn freely around the tube. 'tube axis C' and orient yourself in the direction of the wind.
Tnoisienae forrrae of execution:
The condensed water cooler, the mixing condenser, the two vacuum pumps and the servomotor with its dynamo are installed above the tender, like the iodai in fig. 7. The construction and the mode of operation of the members operating the condensation of the vapor and the cooling of the condensed water are the same as for the first embodiment.
Qttataièsee fo} e of executions:
It is represented in fig. 8. The condensed water cooler is installed above the boiler body and above the engineer's cabin, the vacuum pumps and the servomotor are grouped together on the locomotive catwalks and the fan placed at the top. 'front of the smoke box. The operating mode is the same as for the first embodiment.