<Desc/Clms Page number 1>
perfectionnements aux appareils de condensation de vapeurs / et appareilsanalogues
Dans touà les appareils utilisant un fluide,, par exemple de la vapeur d'eau, lorsqu'une certaine quantité de liquide, par exemple l'eau de condensation, se tiouve en présence de ce fluide dans une même chambre et qu'on dé- sire utiliser la pression du fluide pour évacuer tout ou partie du liquide se trouvant dans tout ou partie de cette chambre, cette évacuation est toujours accompagne, d'une certaine perte de fluide si l'on n'emploie pas de diaposi tiens spéciales; cette perte est d'autant plus difficile à éviter que la pression du fluide est plus élevée.
L'invention a pour objet;un dispositif permettant d'évacuer un liquide d'une densité déterminée provenant d'une chambre contenant en même temps un fluide d'une den- sité moindre et à une pression quelconque, sans aucune perte de fluide, tout en évacuant le liquide sous la pression du fluide, ce dispositif étant caractérisé essen- tiellement en ce qu'on utilise la différende entre les
<Desc/Clms Page number 2>
densités du liquide et du fluide, et comportant par exemple un clapet disposé dans un tuber d'évacuation du liquide, ce clapet étant soumis, sur l'une de ses faces, à une pression dépendant uniquement de la pression qui règne à chaque instant dans la dite chambre et, sur son autre face, à une pression dépendant à la fois de la pression régnant.
dans ladite chambre et du poids de la colonne de liquide contenue dans ledit tube, de façon que ce clapet se ferme automatiquement dès que le niveau du liquide s'abaisse au-dessous d'une limite déterminée.
Dans une construction particulièrement simple, ledit tube est un tube en U dont les deux branches débouchent dans le fond de ladite chambre;. ledit clapet étant monté dans l'une de ces branches de façon que sa face supérieure soit alternativement soumise à la pression du liquide dans cette branche ou à la pression du fluide seule, tondis que sa face inférieure e 3t constamment soumise à la pression du liquide dans l'autre branche.
L'invention est particulièrement applicable aux inslallations de réchauffage de l'eau d'alimentation des chaudières, chaudières fixes ou chaudières de locomotives et autres, quelque soit le type de réchauffeur employé, par surface ou par mélange. En effet, pour ce réchauffage, on a toujours un grand intérêt à pouvoir utiliser de la vapeur à la plus grande pression possible, c'est-à-dire à une hautes température, de façon à porter l'eau à une température élevée;
mais d'une part dans un réchauffeur par surface il faut pouvoir évacuer l'eau de condensation sans perte. de vapeur à haute pression, et d'autre part dans un réchauffeur par mélange faut également poùvoir' évacuer rec perte mélange il faut également pouvoir évacuer sans perte de
<Desc/Clms Page number 3>
vapeur soit l'excès d'eau chaude normal, soit l'excès anormal qui peut provenir d'un défaut de synchronisme entre l'arrivée d'eau froide au réchauffeur et le départ d'eau chaude ..vers la chaudière,
En conséquence, l'invention a également pour objet un réchauffeur, par surface ou par mélange, muni du dispo.. sitif sus-indiqué, et pouvant ainsi utiliser de la vapeur à une pression relativement élevée,
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante qui se réfère aux dessins @i- annexés, représentés à titre d'exemple dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement le principe de l'invention; la figure 2 est une vue de détail en coupe d'une réa- lisation du clapet; la figure 3 montre un mode d'application de l'inven- tion à un réchauffeur par surface; la figure 4 montre un mode d'application de l'inven- tion à un réchauffeur par mélange; les figures 5 à 7 montrent des variantes du réchauffeur par mélange suivant l'invention. la figure 8 montre schématiquement un autre mode de réalisation du dispositif de la figure 1, et la figure 9 montre une variante de réalisation dans la- quelle le clapet est remplacé par une paroi déformable.
Sur la schéma de la figure 1, la chambre 1 d'un appareil quelconque utilisant de la vapeur à une pressi on faible ou forte, contient à la fois de la vapeur entrant en a et de l'eau, cette eau provenant par exemple de la condensation d'une partie- de la vapeur; suivant l'invention, du fond de ladite chambre partent les deux branches *et 3 d'un tube
<Desc/Clms Page number 4>
en U et la partie inférieure de l'une de ces deux branches forme un petit cylindre 4 dans lequel peut se déplacer un pis- ton 5 formant clapet et de poids déterminé. Comme on le voit, sur la figure 2, ce piston ést de préférence creux, de façon à pouvoir contenir une charge variable de plombs ou autres pour modifier son poids suivant les circonstances.
Sur le côté du cylindre débouche un tuyau 6 ouvert à l'air libre, par exemple ce tuyau fait communiquer laL'partie supérieure du cy- lindre avecun réservoir 7 en communication avecl'atmosphère en 8.
Dans ces conditions, l'eau de la chambre 1 remplit les deux branches 2 et 3 du tube en U, de sorte que lesdeux faces du piston 5 sont soumises à des pressions de sens can- traires, respectivement égales à la pression de la vapeur dans la chambre 1, plus les poids descolonnes d'eau rerres- pondantes dams les branches 2 et 3. Le piston tombe dans le fond du cylindre en ouvrant la comminication entre la branche 2 et le tuyau 6. L'eau contenue dans le fond de la chambre 1 est chassée par la vapeur à travers la branche 2 et le tuyau 6 et arrive dans le réservoir 7 d'où elle peut être reprise par un tuyau 9 pour un usage quelconque.
Lorsque toutecette eau s'est écoulée; la vapeur de la chambre 1 remplit la brancne 2; à ce moment la charge sur la race supérieure du piston o se trouve diminuée du poids de l'eau, tandis que la charge sur la face inférieure est restée constante puisque la branche 3 reste pleine d'eau, le piston 5 obturant la partie inférieure du cylindre 4 Le poids du piston est déter" miné de façon qu'à ce moment le piston remonte sous l'action de la colonne d'eau dans la branche 3, et ferme ) la brahche 2; la vapeur qui rempli t la chambre 1 et la chambre 2 ne peut donc pas s'échapper.
<Desc/Clms Page number 5>
Puis, si l'eau continue à se rassembler dans la chambre 1, elle retombe dans la branche 2 et,au moment où celle-ci est de nouveau pleine, ou quand le niveau de l'eau dans cette branche est suffisamment élevé, le piston 5 retombe à nouveau et l'eau est évacuée, etainsi de suite. Ce dispositif fonctions ne donc comme un purgeur automatique empêchant toute perte de vapeur.
Naturellement le diamètre de la branche 2 du tube en U peut être plus grand que celui de la branche 3, de façon à assurer une évacuation rapide de l'eau; les dimensions du pis- ton et son poids sont calculés en conséquence..
Sur le schéma de la figure 8, du fond de ladite chambre 1 par un tube 2 d'évacuation du liquide, présentant, à sa partie inférieure , un petit cylindre 4 dans le quel peut de déplacer un piston 5, formant clapet, et de poids déterminé. Sur le c8té du cylindre débouche un ttiyab 6 faisant communiquer le cylindre avec un réservoir 7 qui peut être à une pression quel- conque ou être en communication avec l'atmosphère, comme indiqua en 8.
A la partie supérieure du cylindre 4 débouche un tube 3 a relié à la chambre 1 en un point situé au-dessus du niveau maximum du liquide dans cette chambre Dans ces conditions, on voit que les deux faces du piston 5 sont soumises à des pressions de sens contraires respecti- vement égales à la pression du fluide dans la chambre 1 et à cette dernière pression augmentée du poids de la colonne de liquide dans le tube 2. Sous l'action du poids de cette colonne de liquide,le piston est soulevédans le cylindre et établit la communication entre le tube 2 et le tuyau 6.
Le liquide- contenu dans le fond de la chambre 1 est chassé par .LE, fluide sous pression â travers le tube 2 et le tuyau 6 et arrive dans le réservoir 7, d'où ce liquidepeut être
<Desc/Clms Page number 6>
repris par un tuyau 9 pour un usage quelconque. Lorsque tout ce liquide s'est écoulé, son niveau a baissé dans la chambre 1 et dans le tube 2, de sorte que la pression sur la face inférieure du piston 5 se trouve diminuée. Il en résulte que le pi ston 5 s'abaisse et vient couper la com- munication entre le tube 2 et le tuyau 6. Le fluide qui remplit la chambre 1 ne peut donc pas s'échapper.
Si le liquide continue à se rassembler dans la chambre 1, le niveau remonte dans le tube 2 et dans cette chambre, de sorte que le piston 5 remonte à nouveau et le liquide est évacué, et ainsi de suite.
Le piston 5 peut, dans tous les cas, être remplacé par un organe obturateur quelconque, et en particulier par une membrane 60, comme représenté à la figure 9,. Cette mem- brame est contenue dans une chambre 61 qu'elle divise, de façon étanche, en deux compartiments, dont l'un e'st relié au tube 2 et l'autre au tube 3a de la figure 9, ou au tube 3 de la figure 1. En regard de l'orifice'du tube 6, la mem- brane porte un pointeau 62 ou autre, dont les déplacements se sont provoqués par la déformation de la membrane sous l'effet des. variations de pression agissant sur ses deux faces.Cette membrane pourrait être remplacée par toute autre paroi dé- formable, diaphragme, capsule anéroïde, etc...
Dans le cas où le fluide est une vapeur et où le liquide est produit par la condensation de cette vapeur, cette der- nière peut se condenser plus ou moins dans le tube 3 a.Pour éviter le léger dérèglage qui pourrait provenir de l'accumu- lation du liquide de condensation sur la partie supérieure du piston 5 ou sur l'un des côtés de la membrane 60, on disposera un purgeur quel conque, automatique ou non, A la figure 8, ce purgeur est simplement: constitué
<Desc/Clms Page number 7>
par un orifice 63 mettant le cylindre 4 en. communication avec l'atmosphère. Le liquide se rassemblant dans la chambre 1 d'une façon continue, le piston 5 occupera normalement une position élevée établissant la communication entre le tube 2 et le tuyau 6.
Dans cette position, le piston 5 masquera l'orifice de purge 63, ce qui évitera toute perte de vapeur.
Si, pour une raison quelconque, le niveau baisse acciden- tellementdans la chambre 1, le piston 5 s'abaissera et démasquera l'orifice de purgeur 63, par lequel le liquide de condensation pourra s'échapper. Les périodes pendant les- quelles le niveau du liquide a tendance à s'abaisser dans la chambre 1 étant, par hypothèse, relativement courtes, et l'orifice 63 étant de petit diamètre, la perte de vapeur par cet orifice sera négligeable.
On remarquera que, même dans l'hypothèse où le niveau du liquide dans la chambre 1 ne s'abaisserait pas pendant une période relativement longue, il; axrivera un, moment où le poids de liquid.e de condensation au-dessus du piston 5 atteindra une valeur suffisante pour provoquer l'abaissement de ce piston et démasquer l'orifice 63. A ce moment, le liquide de condensation sera chassé par cet orifice et le piston 5, immédiatement soulagé, reviendra dans sa position normale.
Bien entendu, ce dispositif de purge automatique peut être remplacé par tout autre dispositif équivalente
A la figure 9., on a supposé que ce dispositif de purge est constitué par un simple robinet 64 manoeuvré à. la main au moment voulu, directement ou par toute transmission con- venable,
On comprend que les dispositifs ci-dessus décrits peuvent en particulier être utilisés dans tous les appareils de condensation de la vapeur, par exemple dans les réchauf- feurs pour l'alimentation des chaudières.., .
<Desc/Clms Page number 8>
La figure 3 montre un réchauffeur par surface d'un type connu dans lequel la caisse 10 contient l'eau à réchauffer tandis que la vapeur de chauffage traverse un faisceau tu- bulaire 11 et les collecteurs d'entrée 12 et de sortie 13.
Dans ce cas le dispositif suivant l'invention est relié au fond du collecteur 13 dans lequel l'eau (le condensation ce rassemble. Cette eau de condensation est ainsi renvoyée par exemple dans le réservoir 7 dont la position peut être absolument quelconque, par rapport au réchauffeur, quelle que soit la pression de la vapeur utilisée. On peut donc employer de la vapeur ayant une'pression de plusieurs atmos phères, c'est-à-dire que l'eau de la caisse 10 peut être portée à une très haute température.
Dans la figure 4 on retrouve un réchauffeur par mélange d'un type général connu et décrit par exemple dans le brevet français n 634.489 du 16 Mai 1927 de la même Société demanderesse. Ce réchauffeur comporte deux corps 2D et 21, le corps 20 formant la cambre de mélange, et le corps21 la chambre de distribution. La vapeur de chauffage pénètre en 22 dans le corps 20, tandis que l'eau froide est injectée en 23 au moyen d'une pompe 24. L'eau chaude passe par le tuyau 25 dans le corps 21 d'où elle est reprise en 26 par une pompe à eau chaude 27 qui la refoule en 28 dans la chau- dière.
L'excès d'eau chaude se déverse dans le compartimert 29, puis est évacué dans un réservoir 30 ouvert à l'air libre au moyen du dispositif décrit à la figure 1 et cet excès d'eau chaude est par exemple renvoyée à la tuyauterie 31 d'admission de la pompe à eau froide. Les corps 20 et 21 ne sont en communication dire cte avecl'atmosphère que par deux petits orifices 32 et 33 qui permettent le dégazage de l'eau tout en n'occasionnant qu'une perte négligeable de vapeur, de sorte que la pression à, l'intérieur de ces
<Desc/Clms Page number 9>
deux corps ne s'en trouve sensiblement pas affectée.
La vapeur de chauffage peut provenir soit de 1' échappe- ment de la machine, soit du réservoir intermédiaire dit "receiver" si la machine est à double expansion ; lecorps 20 peut également recevoir en 34 et 35 la vapeur d'échappement des machines auxiliaires telles que :pompe à eau, pompe à air, etc..... L'application du dispositif de la figure 1 présente dans ce cas parti culier des avantages très impor- tants.
En effet, les diverses vapeurs employées pour le chauffage de l'eau provoquent dans le corps 20 des pullsa- tions violentes; à chaque pulsation l'eau réchauffée qui se trouve dans le fond de ce corps est chassée par le tuyau 25 dans le corps 21, de sorte que le joint hydraulique formé par l'eau contenue dans ce tuyau est basculé.
La vapeur se répand donc dans le corps 21, chasse l'excès d'eau par les tuyaux;2 et 6, et sa pression assure le remplissage de 'chaque cylindrée de la pompe à eau chaude; cette vapeur ne peuts'échapper à l'atmosphère grâce au piston 5 qui femme la branche 2 dès que l'excès d'eau chaude est évacué. on voit donc d'une part qu'on peut ainsi évacuer à l'atmosphère toute la quantité d'eau que la pompe à eau chaude ne prend pas, quelle que soit la pression de la vapeur utilisée pour le réchauffage, cette vapeur po--uvant être même de la vapeur vive à la pression de la chaudière, sans craindre de pertes de vapeur qui seraient particuliè- rement désastreuses dans ce cas. Ce résultat n'a jamais été obtenu précédemment.
Mais, d'autre part, le joint hydraulique constitué par le tuyau 25 se trouvant basculéà chaque pulsation de la vapeur, et cela, sans perte de vapeur, il en résulte que le corps 20 ne contient jamais une masse d'eau appréciable.
<Desc/Clms Page number 10>
Toute la capacité du corps 20 est ainsi libre et peut être utilisée pour le mélange intime de l'eau froide et de la vapeur sous pression, et cette circonstance est éminemment favorable à l'obtention du réchauffage maximum. En outre, la température obtenue est constante puisqu'elle n'est pas sujette à une variation éventuelle d'une masse d'eau dans le corps 20, et par suite du volume de ce corps.
La figure 5 montre un réchauffeur par mélange analogue au précédent,mais nE) comportant plusqu'un seul corps 40, le joint hydraulique séparant la chambre de mélange 43 de la chambre de distribution 44 étant constitué par les deux cloisons 41 et 42. Le fonctionnement est absolument le même que pour le réchauffeur de la figure 4 et tous les avantages obtenus par ce dernier s'y retouvent également.
L'invention s'applique également aux réchauffeurs par mélange ne comprenant qu'un seul corps 50 dans lequel la chambre de mélange constitue également la chambre de distri- bution, comme représenté sur la figure 6. Dans ce cas, la vapeur et l'eau froide arrivent respectivement en 51 et 52 dans le réchauffeur;53 est l'orifice de dégazage. L'eau chaude est reprise'en 54 par la pompe à eau chaude, Les deux branches du tube en U débouchent dans le fond du réchauffeur et l'excès d'eau chaude est évacuée dans le compartiment ou réservoir séparé de position quelconque 57, à l'air libre.
Dans tous les cas, quel que soit le type du réchauffeur employé, par surface ou par mélange, le tube en U précédemment décrit, ou dispositif analogue, peut être employé comme dispositif de sécurité pour éviter l'engorgement de la chambre de mélange, comme représenté à titre d'exemple sur la figure 6.
Ce tube est alors formé de deux branches 2a et 3a, et la branche 2a remonte à l'intérieur du réchauffeur jusque un niveau supérieur au niveau normal de1'eau chaude et inférieur au sommet de la buae 51 'arrivée de vapeur,
<Desc/Clms Page number 11>
Dans ces conditions la branche 2a est normalement remplie de vapeur, de sorte que le piston 5a est maintenu dans sa position supérieure et empêche la vapeur de s'échapper, Mais, par exemple, si la pompe à eau chaude fonctionne mal, et si le niveau de l'eau monte dans le réchauffeur et dépasse l'extrémité supérieure de la branche 2a, l'excès d'eau s'écoule par ce dernier et le remplit.
Lorsque le niveau décela branche 2a est suffisamment haut, le piston 5a retombe et l'excès d'eau est librement évacué par le tuyau 6a, Ce dernier peut être relié ou non au tuyau 9.
Naturellement, dans le cas d'application aux réchauffeurs desfigures 4 et 5, letube en U 2a-3a déboucheraitsoit dans le corps 20 (figure 4), soit dans la chambre de mélange 43 du corps unique 40 (figure 5). Dans le cas d'application aux réchauffeurs par surface (figure 3), ce tube déboucherait dans le collecteur 12 d'entrée de vapeur.
La figure 7 montre un autre mode d'application du dispositif à un réchauffeur par mélange, ce réchauffeur représenté étant, à titre d'exemple, du même type que celui de la figure 4. Dans cet exemple, et en'..plus du tube en U faisant communiquer le corps avec le réservoir 7, le réchauffeur est muni d'un tube 2b-3b,, avec c cylindre 4b et piston 5b, établissant une communication entre le fond du corps 20 et la chambre 36 de déshuilage de la vapeur de chauffage. En temps normal la branche 2b est pleine de vapeur et la branche 3b est pleine d'eau de sorte que le piston 5b est dans sa position de fermeture.
Mais par suite de l'huile qui se dépose peu à peu dans le fond de la chambre 36 et des condensations de vapeur qui peuvent se produire, le tube 2b se remplit peu à peu, et lorsqu'il est plein le piston 5b retombe et laisse évacuer ce liquide par le tuyau 6b, De même si le réchauf- feur tend à s'engorger Et que l'eau chaude arrive à. retomber dans la buse 22, cetteeau tombe dans la chambre 36 et remplit le tube 2b; 'le piston 5b retombe et assure l'évacuati@ n de cette
<Desc/Clms Page number 12>
eau sans perte de vapeur.
Il y a lieu de noter que, dans les réchauffeurs des figures 4 à 7, le diamètre des branches 2$ 2a ou 2b du tube en U peut être choisi de façon à permettre l'évacuation d'un grand excès d'eau chaude. Il s'en suit que le fonctionnement du dispositif d'injection d'eau froide dans le réchauffeur peut être indépen- dant du fonctionnement de la pompe à eau chaude, la seule condi- tion étant d'envoyer dans le réchauffeur un volume d'eau froide au moins égal au débit maximum de la pompe à eau chaude afin d'éviter que celle-ci puisse se désamorcer,
En particulier)au lieu d'employer ùne pompe à eau froi de, on peututiliser un injecteur fonctionnant au moyen de vapeur d'échappement de la machine ou d'une machine auxiliaire.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés. Dans la figure 4,le réservoir 30 peut être complètement indépendant du corps 21 du réchauffeur, et dans une position absolument. quelconque par rapport au réchauffeur. De même le tube en U peut être plus ou moins ouvert, et ses branches peuvent avoih;; toutes dimensions et formes désirées. Le piston 5 peut être remplacé par tout organe obturateur équivalent: soupape, clapet, etc...
Dans les différents rodes de réalisation sus-indiqués la branche 3 du tube en U pourrait être remplacée par un tube amenant de la vapeur sur la face inférieure du piston, le poids de l'eau contenue dans cette branche étant remplacé par un ressort de tension ap- propriée et agissant sur cette même face du piston. Enfin, les dispositifs .des fig. 8 et 9 peuvent être utilisés dans l'une quel conque des applications représentées aux fig. 3 à 7.
<Desc / Clms Page number 1>
improvements to vapor condensers / and similar devices
In all devices using a fluid, for example water vapor, when a certain quantity of liquid, for example condensation water, is in the presence of this fluid in the same chamber and that - If the pressure of the fluid is used to evacuate all or part of the liquid found in all or part of this chamber, this evacuation is always accompanied by a certain loss of fluid if one does not use special slides; this loss is all the more difficult to avoid the higher the pressure of the fluid.
The object of the invention is: a device making it possible to evacuate a liquid of a determined density coming from a chamber simultaneously containing a fluid of a lower density and at any pressure, without any loss of fluid, while removing the liquid under the pressure of the fluid, this device being characterized essentially in that the difference between the
<Desc / Clms Page number 2>
densities of the liquid and the fluid, and comprising for example a valve arranged in a liquid discharge tube, this valve being subjected, on one of its faces, to a pressure depending only on the pressure which prevails at each instant in said chamber and, on its other face, to a pressure depending both on the prevailing pressure.
in said chamber and the weight of the liquid column contained in said tube, so that this valve closes automatically as soon as the level of the liquid drops below a determined limit.
In a particularly simple construction, said tube is a U-shaped tube, the two branches of which open into the bottom of said chamber ;. said valve being mounted in one of these branches so that its upper face is alternately subjected to the pressure of the liquid in this branch or to the pressure of the fluid alone, even that its lower face is constantly subjected to the pressure of the liquid in the other branch.
The invention is particularly applicable to installations for reheating the feed water of boilers, stationary boilers or locomotive boilers and others, whatever the type of heater employed, by surface or by mixture. In fact, for this reheating, there is always a great advantage in being able to use steam at the greatest possible pressure, that is to say at a high temperature, so as to bring the water to a high temperature;
but on the one hand, in a surface heater, it is necessary to be able to evacuate the condensation water without loss. steam at high pressure, and on the other hand in a mixing heater must also be able to evacuate any loss of mixture it is also necessary to be able to evacuate without loss of
<Desc / Clms Page number 3>
steam either the normal hot water excess, or the abnormal excess which may result from a lack of synchronism between the cold water inlet to the heater and the hot water outlet .. to the boiler,
Consequently, the invention also relates to a heater, by surface or by mixture, provided with the aforementioned device .. and thus being able to use steam at a relatively high pressure,
Other characteristics of the invention will emerge from the following description which refers to the appended drawings @ i-, shown by way of example in which: FIG. 1 shows schematically the principle of the invention; FIG. 2 is a detailed sectional view of an embodiment of the valve; FIG. 3 shows one mode of application of the invention to one heater per surface; FIG. 4 shows one mode of application of the invention to a heater by mixing; FIGS. 5 to 7 show variants of the heater by mixing according to the invention. FIG. 8 schematically shows another embodiment of the device of FIG. 1, and FIG. 9 shows an alternative embodiment in which the valve is replaced by a deformable wall.
In the diagram of figure 1, the chamber 1 of any apparatus using steam at a low or high pressure, contains both steam entering a and water, this water coming for example from the condensation of part of the vapor; according to the invention, from the bottom of said chamber leave the two branches * and 3 of a tube
<Desc / Clms Page number 4>
U-shaped and the lower part of one of these two branches forms a small cylinder 4 in which can move a piston 5 forming a valve and of determined weight. As can be seen in FIG. 2, this piston is preferably hollow, so as to be able to contain a variable load of weights or the like to modify its weight depending on the circumstances.
On the side of the cylinder opens a pipe 6 open to the air, for example this pipe communicates the upper part of the cylinder with a reservoir 7 in communication with the atmosphere at 8.
Under these conditions, the water in chamber 1 fills the two branches 2 and 3 of the U-tube, so that the two faces of the piston 5 are subjected to pressures in opposite directions, respectively equal to the pressure of the vapor. in chamber 1, plus the weights of the water columns corresponding to branches 2 and 3. The piston falls into the bottom of the cylinder, opening the communication between branch 2 and pipe 6. The water contained in the bottom of the chamber 1 is expelled by the steam through the branch 2 and the pipe 6 and arrives in the tank 7 from where it can be taken up by a pipe 9 for any use.
When all this water has drained; steam from chamber 1 fills branch 2; at this time the load on the upper race of the piston o is reduced by the weight of the water, while the load on the lower face has remained constant since the branch 3 remains full of water, the piston 5 closing off the lower part cylinder 4 The weight of the piston is determined so that at this moment the piston rises under the action of the water column in branch 3, and closes) the brahche 2; the steam which fills the chamber 1 and chamber 2 therefore cannot escape.
<Desc / Clms Page number 5>
Then, if the water continues to collect in chamber 1, it falls back into branch 2 and, when the latter is full again, or when the water level in this branch is sufficiently high, the piston 5 drops again and the water is evacuated, and so on. This device therefore functions as an automatic drain preventing any loss of steam.
Naturally, the diameter of the branch 2 of the U-shaped tube can be larger than that of the branch 3, so as to ensure rapid evacuation of the water; the dimensions of the piston and its weight are calculated accordingly.
In the diagram of Figure 8, from the bottom of said chamber 1 by a liquid discharge tube 2, having, at its lower part, a small cylinder 4 in which can move a piston 5, forming a valve, and determined weight. On the side of the cylinder opens a ttiyab 6 communicating the cylinder with a reservoir 7 which may be at any pressure or be in communication with the atmosphere, as indicated at 8.
At the upper part of the cylinder 4 opens a tube 3 a connected to the chamber 1 at a point located above the maximum level of the liquid in this chamber Under these conditions, it can be seen that the two faces of the piston 5 are subjected to pressures opposite directions respectively equal to the pressure of the fluid in chamber 1 and to this latter pressure increased by the weight of the column of liquid in tube 2. Under the action of the weight of this column of liquid, the piston is raised in the cylinder and establishes communication between tube 2 and pipe 6.
The liquid contained in the bottom of the chamber 1 is expelled by .LE, pressurized fluid through the tube 2 and the pipe 6 and arrives in the reservoir 7, from where this liquid can be
<Desc / Clms Page number 6>
taken up by a pipe 9 for any use. When all this liquid has flowed out, its level has dropped in chamber 1 and in tube 2, so that the pressure on the underside of piston 5 is reduced. As a result, the pole 5 is lowered and cuts off the communication between the tube 2 and the pipe 6. The fluid which fills the chamber 1 therefore cannot escape.
If the liquid continues to collect in chamber 1, the level rises in tube 2 and in this chamber, so that the piston 5 rises again and the liquid is discharged, and so on.
The piston 5 can, in all cases, be replaced by any shutter member, and in particular by a membrane 60, as shown in FIG. 9 ,. This membrane is contained in a chamber 61 which it divides, in a sealed manner, into two compartments, one of which is connected to tube 2 and the other to tube 3a in FIG. 9, or to tube 3. of FIG. 1. Opposite the orifice of the tube 6, the membrane carries a needle 62 or the like, the movements of which are caused by the deformation of the membrane under the effect of. pressure variations acting on both sides. This membrane could be replaced by any other deformable wall, diaphragm, aneroid capsule, etc.
In the case where the fluid is a vapor and where the liquid is produced by the condensation of this vapor, the latter can condense to a greater or lesser extent in tube 3 a. To avoid the slight disturbance which could come from the accumu - Lation of the condensation liquid on the upper part of the piston 5 or on one of the sides of the membrane 60, there will be a purger whatever, automatic or not, In Figure 8, this purger is simply: constituted
<Desc / Clms Page number 7>
by an orifice 63 putting the cylinder 4 in. communication with the atmosphere. As the liquid collects in chamber 1 continuously, piston 5 will normally occupy an elevated position establishing communication between tube 2 and pipe 6.
In this position, the piston 5 will mask the bleed orifice 63, which will prevent any loss of steam.
If, for any reason, the level accidentally drops in chamber 1, piston 5 will lower and unmask the bleeder port 63, through which the condensate can escape. The periods during which the level of the liquid tends to fall in chamber 1 being, by assumption, relatively short, and the orifice 63 being of small diameter, the loss of vapor through this orifice will be negligible.
It will be noted that, even in the hypothesis where the level of the liquid in the chamber 1 would not drop for a relatively long period, it; There will be a moment when the weight of the condensate liquid above the piston 5 will reach a value sufficient to cause the lowering of this piston and unmask the orifice 63. At this moment, the condensate liquid will be expelled by this orifice and the piston 5, immediately relieved, will return to its normal position.
Of course, this automatic purge device can be replaced by any other equivalent device.
In FIG. 9., it has been assumed that this purge device is constituted by a simple valve 64 operated at. by hand at the right time, directly or by any suitable transmission,
It will be understood that the devices described above can in particular be used in all devices for condensing steam, for example in heaters for supplying boilers.
<Desc / Clms Page number 8>
FIG. 3 shows a surface heater of a known type in which the box 10 contains the water to be heated while the heating vapor passes through a tube bundle 11 and the inlet 12 and outlet 13 manifolds.
In this case the device according to the invention is connected to the bottom of the collector 13 in which the water (the condensation collects. This condensation water is thus returned for example to the tank 7, the position of which can be absolutely any, relative to to the heater regardless of the steam pressure used, so steam can be employed having a pressure of several atmospheres, that is, the water in crate 10 can be brought to a very high temperature. high temperature.
In Figure 4 there is a heater by mixing of a general type known and described for example in French Patent No. 634,489 of May 16, 1927 from the same Applicant Company. This heater comprises two bodies 2D and 21, the body 20 forming the mixing camber, and the body 21 the distribution chamber. The heating steam enters the body 20 at 22, while the cold water is injected at 23 by means of a pump 24. The hot water passes through the pipe 25 into the body 21 from where it is taken up. 26 by a hot water pump 27 which delivers it at 28 into the boiler.
The excess hot water pours into compartment 29, then is discharged into a tank 30 open to the air by means of the device described in FIG. 1 and this excess hot water is for example returned to the piping 31 inlet of the cold water pump. The bodies 20 and 21 are in direct communication with the atmosphere only through two small orifices 32 and 33 which allow the degassing of the water while causing only a negligible loss of vapor, so that the pressure at, inside these
<Desc / Clms Page number 9>
two bodies are not substantially affected.
The heating steam can come either from the exhaust of the machine, or from the intermediate reservoir called "receiver" if the machine is double expansion; the body 20 can also receive at 34 and 35 the exhaust steam from auxiliary machines such as: water pump, air pump, etc ..... The application of the device of FIG. 1 presents in this particular case very important advantages.
In fact, the various vapors employed for heating the water cause violent pulls in the body 20; at each pulsation, the heated water which is in the bottom of this body is driven through the pipe 25 into the body 21, so that the hydraulic seal formed by the water contained in this pipe is tilted.
The steam therefore spreads in the body 21, drives out the excess water through the pipes 2 and 6, and its pressure ensures the filling of 'each displacement of the hot water pump; this vapor can not escape to the atmosphere thanks to the piston 5 which woman the branch 2 as soon as the excess hot water is evacuated. we therefore see on the one hand that we can thus evacuate to the atmosphere all the quantity of water that the hot water pump does not take, whatever the pressure of the steam used for heating, this steam po- - can even be live steam at the pressure of the boiler, without fear of losses of steam which would be particularly disastrous in this case. This result has never been obtained previously.
But, on the other hand, the hydraulic seal formed by the pipe 25 being tilted with each pulsation of the steam, and this, without loss of steam, it follows that the body 20 never contains an appreciable mass of water.
<Desc / Clms Page number 10>
The entire capacity of the body 20 is thus free and can be used for the intimate mixing of cold water and pressurized steam, and this circumstance is eminently favorable to obtaining maximum heating. In addition, the temperature obtained is constant since it is not subject to a possible variation of a mass of water in the body 20, and consequently of the volume of this body.
FIG. 5 shows a heater by mixing similar to the previous one, but nE) comprising more than a single body 40, the hydraulic seal separating the mixing chamber 43 from the distribution chamber 44 being formed by the two partitions 41 and 42. Operation is absolutely the same as for the heater of Figure 4 and all the advantages obtained by the latter are also reflected there.
The invention also applies to mix heaters comprising only a single body 50 in which the mixing chamber also constitutes the distribution chamber, as shown in FIG. 6. In this case, the steam and the vapor. cold water enters the heater at 51 and 52 respectively; 53 is the degassing orifice. The hot water is taken up in 54 by the hot water pump, The two branches of the U-shaped tube open into the bottom of the heater and the excess hot water is discharged into the separate compartment or tank at any position 57, outdoors.
In any case, whatever the type of heater employed, by surface or by mixing, the U-tube previously described, or similar device, can be used as a safety device to avoid clogging of the mixing chamber, as shown by way of example in Figure 6.
This tube is then formed of two branches 2a and 3a, and the branch 2a rises inside the heater to a level above the normal level of hot water and below the top of the buae 51 'steam inlet,
<Desc / Clms Page number 11>
Under these conditions branch 2a is normally filled with steam, so that piston 5a is held in its upper position and prevents steam from escaping, But, for example, if the hot water pump is malfunctioning, and if the water level rises in the heater and exceeds the upper end of branch 2a, excess water flows through the latter and fills it.
When the level detected at branch 2a is high enough, piston 5a drops and excess water is freely discharged through pipe 6a, the latter may or may not be connected to pipe 9.
Naturally, in the case of application to the heaters desfigures 4 and 5, the U-shaped tube 2a-3a would open either into the body 20 (FIG. 4) or into the mixing chamber 43 of the single body 40 (FIG. 5). In the case of application to heaters by surface (Figure 3), this tube would open into the vapor inlet manifold 12.
FIG. 7 shows another mode of application of the device to a heater by mixing, this heater shown being, by way of example, of the same type as that of FIG. 4. In this example, and in addition to the U-shaped tube communicating the body with the reservoir 7, the heater is provided with a tube 2b-3b ,, with c cylinder 4b and piston 5b, establishing communication between the bottom of the body 20 and the chamber 36 for de-oiling the heating steam. Normally, branch 2b is full of steam and branch 3b is full of water so that piston 5b is in its closed position.
But as a result of the oil which gradually settles in the bottom of the chamber 36 and the vapor condensations which may occur, the tube 2b gradually fills up, and when it is full the piston 5b falls back and let this liquid evacuate through pipe 6b, the same if the heater tends to clog and hot water arrives at. fall back into the nozzle 22, this water falls into the chamber 36 and fills the tube 2b; 'the piston 5b falls back and ensures the evacuati @ n of this
<Desc / Clms Page number 12>
water without loss of steam.
It should be noted that, in the heaters of Figures 4 to 7, the diameter of the legs 2 $ 2a or 2b of the U-tube can be chosen so as to allow the discharge of a large excess of hot water. It follows that the operation of the device for injecting cold water into the heater can be independent of the operation of the hot water pump, the only condition being to send into the heater a volume of. cold water at least equal to the maximum flow rate of the hot water pump in order to prevent it from being deactivated,
In particular) instead of employing a cold water pump, an injector operating by means of steam exhaust from the machine or from an auxiliary machine can be used.
It is understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments described and shown above. In figure 4, the reservoir 30 can be completely independent of the body 21 of the heater, and in one position absolutely. any relative to the heater. Likewise the U-shaped tube can be more or less open, and its branches can be avoih ;; all sizes and shapes desired. The piston 5 can be replaced by any equivalent shutter member: valve, valve, etc.
In the various embodiments indicated above, the branch 3 of the U-shaped tube could be replaced by a tube bringing steam to the underside of the piston, the weight of the water contained in this branch being replaced by a tension spring appropriate and acting on the same face of the piston. Finally, the devices. Of FIGS. 8 and 9 can be used in any of the applications shown in FIGS. 3 to 7.