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Ernst Werner G f e 1 1 e r , à B à 1 e (Sui).p Installation de chauffage avec utilisation de la chaleur de l'eau de condensation ou de la vapeur d'échappement de machines à fonctionnement périodique.
La présente invention se rapporte à une installation de chauffage, dans laquelle on utilise la chaleur de l'eau de condensation ou de la vapeur d'échappement de machines à fonctionnement périodique. Cette installation est essentiellement caractérisée en ce qu'on emploie, comme agent de chauffage, l'eau de condensation ou le condensat de la vapeur d'échappement, les vapeurs s'élevant par évaporation ultérieure étant condensées par l'eau de retour de l'installation de chauffage.
Dans les installations connues de ce genre, dans lesquelles une telle utilisation de chaleur doit avoir lieu, on rencontre des difficultés par suite du fait que les quantités de vapeurs ou de condensat disponibles qui
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proviennent de presses, d'autoclaves, de marteaux-pilons à vapeur et d'autres machines, varient fortement tant au point de vue de leur pression qu'au point de vue de leur importance, ce qui fait que le fonctionnement des appareils utilisant cette chaleur est défavorablement affecté.
On a, par suite, tendance à renoncer à des installations de ce genre et laisse travailler les dites machines soit à l'échappement libre, d'où résultent des pertes de chaleur considérables, ou bien on conduit l'eau de condensation dans un réservoir d'eau d'alimentation en renonçant à la chaleur d .évaporation.. Il est alors nécessaire d'alimenter la chaudière d'eau fraiche en quantité correspondante, ce qui donne lieu, comme l'on sait, à la formation de dépôts calcaires, redoutés qui portent préjudice à l'économie de l'installation ou occasionnent des frais d'établissement et de service élevés par suite de la nécessité de l'adjonction de moyens servant à l'adoucissement de l'eau.
L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients d'une manière simple et de résoudre le problème de l'utilisation rationnelle des vapeurs d'évaporation pour le chauffage et pour l'alimentation des chaudières.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Dans l'exemple suivant la fig. 1 de ce dessin, 1 désigne la source de chaleur (chaudière a, vapeur) et 2 la conduite à vapeur allant aux différents consommateurs de vapeur à fonc tionnement périodique 3. Une conduite 4 (ou plus d'une) recevant la vapeur d'échappement ou le condensat des machines à fonctionnement périodique 5 débouche dans le collecteur d'eau de condensation 5, où le conden sat se rassemble, se mélange et se détende ce qui donne lieu à l'évaporation ultérieure bien connue.
De la partie inférieure de ce collecteur 5 part la
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conduite de chauffage 6 dans laquelle est interposée la pompe de circulation 7 pour le réseau de chauffage. sur cette conduite sont br anohés les divers appareils à chauffer 8- (radiateurs, par exemple) dont leau de chauffage refroidie est ramenée à la partie supérieure du collecteur 5 par la conduite de retour commune 9. L'eau de retour tombante condense les vapeurs d'éva- poration qui s'élèvent dans le collecteur 5 ou celles qui n'ont pas été con ensées, se chauffe par la et se mélange avec le condensat chaud', de façon qu'il se produit une égalisation de température.
Par les variations, dans l'admission d'eau de condensation, d'une part, et les variations dans la quantité d'eau de chauffage dans le réseau de chauffage, d'autre part, la quantité d'eau dans le collecteur 5 est soumise à de grandes variations, et augmenterait graduellement. On empêche la montée inadmissible du niveau d'eau dans le collecteur en soutirant de l'eau de la conduite 6 par une conduite d'embranchement 10 pour l'amener à un réservoir à eau d'alimentation 11. Le réglage du niveau d'eau dans le collecteur 5 peut être effectué % la main ou automatiquement.
Suivant l'admission de la quantité d'eau de condensation au collecteur 5, la quantité de vapeurs d'évaporation ultérieure varie, de sorte qu'il peut arriver que la quantité d'eau de re- tour se rendant du réseau de chauffage au collecteur 5 ne suffise plus pour garantir une condensation complète. L'augmen- tation de pression qui se manifeste alors dans le collecteur 5 doit, toutefois, être évitée en raison des températures précises à maintenir dans les appareils à chauffer. A cet effet, on a
5/ prévu; au sommet du collecteur, une conduite à vapeur 12 qui fait passer la vapeur dans un accumulateur de chaleur 13, où elle est condensée et d'où l'eau retourne ensuite par la con- duite 14 au réservoir d'alimentation 11.
La chaleur d'évapora,-
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tien qui est ainsi libérée peut par exemple servir au chauffage d'eau d'utilisation. Au cas.par exemple où l'accumulateur 13 serait déjà chargé et que l'accumulation d'une nouvelle quantité de chaleur d'évaporation ne serait plus possible sans emprunt de chaleur à l'accumulateur, on peut soutirer de l'eau chaude de ce dernier par .une conduite 15 en ouvrant à la main un organe obturateur prévu dans cette conduite. Geci peut, toutefois, aussi être effectué automatiquement en dépendance par exemple de la température de condensat dans la conduite 14.
Il peut en outre arriver que par suite d'un service d'exploitation réduit ou complètement arrêté, l'admission d'eau de cond ensation soit interrompue partiellement ou complètement, de sorte que l'eau de retour venant du réseau de chauffage ne peut plus être chauffée à un degré suffisamment élevé. Dans un cas pareil, on amènera au collecteur de condensat de la vapeur fraîche par le moyen de la conduite 16, cette vapeur étant d'ailleurs utilisée comme la vapeur d'échappement des dites machines.
La fig. 2 représente une installation similaire à celle montrée par la fig. 1. Dans ce second exemple, on a toutefois supposé qu'un certain vide existait dans le collecteur d'eau de cond ensation 5. 4 désigne de nouveau une conduite (il pourrait aussi y en avoir plusieurs) pour l'amenée de la vapeur d'échappement et de condensât provenant des machines% fonctionnement périodique. La vapeur déchappement et le condensât sont rassemblés dans le collecteur 5 où ils subissent encore l'évaporation ultérieure bien connue, comme dans l'exemple 1.
Au collecteur 5 est reliée la conduite de chauffage 6 menant par l'intermédiaire de la pompe de circulation 7 aux différents consommateurs de chaleur 8, dont l'eau de chauffage refroidie revient par la conduite 9 au collecteur 5. Le réchauffement de cette eau de retour est effectué, comme dans l'exemple de la fig. 1, par ruissellement de celle-ci dans le collecteur 5
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vers le bas et par condensation des vapeurs y contenues.
L'élévation inadmissible du niveau d'eau dans le collecteur 5 est empêchée en soutirant de nouveau de l'eau de la conduite de chauffage 6 par la conduite d'embranchement 10 pour l'amener au réservoir d'alimentation 11.par l'intermédiaire d'un tuyau de chute 17, dont la hauteur-h doit correspondre pour le moins au vide régnant dans le collecteur 5.
La mission de la conduite 12 du cond enseur ou accumulateur 13 a été expliquée en regard du premier exemple. Après cet accumulateur 15 est disposée une pompe à vide 18, qui est destinée à maintenir le vide dans l'ensemble du système de condensation. L teau de précipitation du condenseur ou accumulateur 13 se rend par le tuyau de chute 14, dont la hauteur .!!:. doit également correspondre à la dépression régnant dans le système de condensation, au réservoir d'eau d'alimentation 11.
Le but de la conduite 14 a également été expliqué en regard de l'exemple de la fig. 1.
La fig. 3 montre un troisième exemple qui se rapporte au même genre d'installation de chauffage que la fig. 1. Le fonctionnement de cette, installation ressort bien des; explica- tions, précédentes. La seule différence est que l'installation de la fig. 3 est complétée par un régulateur de température.
Les consommateurs de chaleur sont constitués ici par des réchauffeurs d'air servant ;par exemple au chauffage rapide de grands espacea.En dehors de ces réchauffeurs d'air il y a toutefois encore des surfaces de chauffe, statiques pour maintenir la température dans l'espace au degré voulu et pour chauf- fer des bureaux etc., ces surfaces de chauffe étant représentées ici par les consommateurs 8 et chauffées, par conséquent, au moyen de l'eau chaude venant du collecteur 5. La quantité de vapeur soutirée de la chaudière 1 par la conduite à vapeur 2
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et amenée aux consommateurs de vapeur 3 est réglée ici par un organe régulateur 17, en dépendance de la pression ou de la température régant dans le collecteur 5.
Quand l'espace est chauffé par exemple le matin à la température désirée au moyen des réchauffeurs d'air 3, ce qui fait que du condensat plus chaud et par conséquent une quantité de vapeur plus grande arrive au collecteur 5, la température de l'eau, de chauffage qui est refoulée aux surfaces de chauffe statiques 8 par la conduite 6 au moyen de la pompe 7 monte jusqu'à un certain degré désiré. L'eau, de chauffage refroidie revient au collecteur 5 par la conduite de retour 9, comme on l'a déjà fait remarquer pour l'exemple de la fig. 1. L'organe de réglage 17 a pour but de régler la température de l'eau, de chauffage contenue dans le collecteur 5 de façon qu'elle ne dépasse pas une valeur désirée.
Cet organe régulateur commence par conséquent à intercepter l'arrivée de vapeur à l'instant ou. l'espace à chauffer est suffisamment chauffé par les réchauffeurs d'air 3 et où il ne s'agit plus que de maintenir cette température au degré voulu, (le qui peut être effectué avec un débit de chaleur considérablement plus petit, c'est-à-dire avec les surfaces de chauffe statiques 8.
. Il est évident qu'ici aussi l'ensemble du système de condensation peut être soumis à l'effet d'un certain vide, comme cela a. été dit en regard de l'exemple de la fig. 2.
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Ernst Werner G f e 1 1 e r, to B to 1 e (Sui) .p Heating installation using heat from condensed water or exhaust steam from periodically operating machines.
The present invention relates to a heating installation, in which the heat of the condensation water or of the exhaust steam of machines operating periodically is used. This installation is essentially characterized in that one uses, as heating agent, the condensation water or the condensate of the exhaust vapor, the vapors rising by subsequent evaporation being condensed by the return water from the heating installation.
In known installations of this kind, in which such a use of heat is to take place, difficulties are encountered owing to the fact that the quantities of vapors or condensate available which
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come from presses, autoclaves, steam hammers and other machines, vary greatly both in pressure and in size, so that the operation of devices using this heat is adversely affected.
As a result, there is a tendency to give up installations of this kind and let the said machines work either with the free exhaust, from which considerable heat losses result, or else the condensed water is conducted in a tank. of feed water by giving up the heat of evaporation. It is then necessary to feed the boiler with fresh water in corresponding quantity, which gives rise, as we know, to the formation of lime deposits , feared which damage the economy of the installation or cause high establishment and service costs due to the need for the addition of means for water softening.
The object of the invention is to eliminate these drawbacks in a simple manner and to solve the problem of the rational use of evaporative vapors for heating and for supplying boilers.
The appended schematic drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
In the example following fig. 1 of this drawing, 1 designates the heat source (a boiler, steam) and 2 the steam line going to the various periodically operating steam consumers 3. A line 4 (or more than one) receiving the steam from The exhaust or condensate from periodically operating machines 5 opens into the condensation water collector 5, where the condensate collects, mixes and expands, which gives rise to the well-known subsequent evaporation.
From the lower part of this collector 5 leaves the
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heating pipe 6 in which the circulation pump 7 for the heating network is interposed. on this pipe are br anohes the various heating devices 8- (radiators, for example) of which the cooled heating water is returned to the upper part of the collector 5 by the common return pipe 9. The falling return water condenses the vapors evaporation which rise in the collector 5 or those which have not been preserved, heat up by the and mix with the hot condensate ', so that a temperature equalization takes place.
By the variations in the condensation water inlet, on the one hand, and the variations in the quantity of heating water in the heating network, on the other hand, the quantity of water in the collector 5 is subject to great variations, and would increase gradually. The inadmissible rise of the water level in the collector is prevented by withdrawing water from line 6 through a branch line 10 to bring it to a feed water tank 11. Adjusting the level of water. water in the collector 5 can be carried out% by hand or automatically.
Depending on the admission of the quantity of condensed water to the collector 5, the quantity of subsequent evaporation vapors varies, so that the quantity of return water flowing from the heating network to the collector 5 is no longer sufficient to guarantee complete condensation. The increase in pressure which then manifests itself in the manifold 5 must, however, be avoided because of the precise temperatures to be maintained in the apparatus to be heated. For this purpose, we have
5 / planned; at the top of the collector, a steam pipe 12 which passes the steam into a heat accumulator 13, where it is condensed and from which the water then returns through the pipe 14 to the supply tank 11.
The heat of evaporating, -
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tien which is thus released can for example be used for heating water use. If, for example, the accumulator 13 is already charged and the accumulation of a new quantity of evaporative heat is no longer possible without borrowing heat from the accumulator, hot water can be drawn off from the latter by a pipe 15 by manually opening a shutter member provided in this pipe. This can, however, also be carried out automatically depending, for example, on the temperature of the condensate in line 14.
It may also happen that due to a reduced or completely stopped operating service, the supply of condensed water is partially or completely interrupted, so that the return water from the heating network cannot no longer be heated to a sufficiently high degree. In such a case, fresh steam will be brought to the condensate collector by means of line 16, this steam being moreover used as the exhaust steam of said machines.
Fig. 2 shows an installation similar to that shown in FIG. 1. In this second example, however, it was assumed that a certain vacuum existed in the condensing water collector 5. 4 again designates a pipe (there could also be several) for the steam supply. exhaust and condensate from machines% periodic operation. The exhaust steam and the condensate are collected in the collector 5 where they still undergo the well-known subsequent evaporation, as in Example 1.
To the manifold 5 is connected the heating pipe 6 leading via the circulation pump 7 to the various heat consumers 8, of which the cooled heating water returns through the pipe 9 to the manifold 5. The heating of this heating water return is carried out, as in the example of fig. 1, by streaming it into the collector 5
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downwards and by condensation of the vapors contained therein.
The inadmissible rise in the water level in the collector 5 is prevented by drawing water again from the heating line 6 through the branch line 10 to bring it to the supply tank 11 through the. intermediate of a drop pipe 17, the height-h of which must correspond at least to the vacuum prevailing in the collector 5.
The mission of the pipe 12 of the condenser or accumulator 13 has been explained with regard to the first example. After this accumulator 15 is disposed a vacuum pump 18, which is intended to maintain the vacuum in the entire condensation system. The precipitation water from the condenser or accumulator 13 goes through the drop pipe 14, the height of which. !!:. must also correspond to the negative pressure in the condensing system, at the feed water tank 11.
The purpose of pipe 14 has also been explained with reference to the example of FIG. 1.
Fig. 3 shows a third example which relates to the same type of heating installation as in FIG. 1. The operation of this installation is clear from; explanations, previous. The only difference is that the installation of fig. 3 is completed by a temperature regulator.
The heat consumers here are constituted by air heaters serving; for example for the rapid heating of large spaces. Apart from these air heaters there are however still heating surfaces, static to maintain the temperature in the space to the desired degree and for heating offices etc., these heating surfaces being represented here by consumers 8 and therefore heated by means of hot water coming from the collector 5. The quantity of steam withdrawn from the boiler 1 via steam pipe 2
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and supplied to the steam consumers 3 is regulated here by a regulator 17, depending on the pressure or the temperature prevailing in the manifold 5.
When the space is heated for example in the morning to the desired temperature by means of the air heaters 3, so that hotter condensate and consequently a larger quantity of steam arrives at the collector 5, the temperature of the The heating water which is delivered to the static heating surfaces 8 through the pipe 6 by means of the pump 7 rises to a certain desired degree. The cooled heating water returns to the collector 5 via the return line 9, as has already been pointed out for the example of FIG. 1. The purpose of the adjustment member 17 is to adjust the temperature of the heating water contained in the collector 5 so that it does not exceed a desired value.
This regulator therefore begins to intercept the arrival of steam at the instant or. the space to be heated is sufficiently heated by the air heaters 3 and where it is only a matter of maintaining this temperature at the desired degree, (which can be carried out with a considerably smaller heat output, this is i.e. with static heating surfaces 8.
. It is obvious that here also the whole condensing system can be subjected to the effect of a certain vacuum, as has. been said with regard to the example of FIG. 2.