<Desc/Clms Page number 1>
PLONGEUR - CHAUFFEUR ELECTRIQUE EN PARTICULIER POUR LE
CHAUFFAGE DE BAINS DE SEL FONDU.
L'invention se rapporte à un appareil comportant des plongeurs-chauffeurs. électriques pour le chauffage de bains qui, comme les bains de sel fondu, ont tendance à pénétrer à l'intz- rieur des chauffeurs et à détériorer les organes chauffants.
Il est connu en soi de chauffer des liquides, par exemple de l'eau,au moyen de plongeurs-ohauffeurs électriques. Ces appa- reils sont généralement constitues par un tube plongeur conte** nant les éléments d'entrée et de sortie du courant et comportant des prolongements en matière convenable, par exemple en métal, dans lesquels sont logés les organes chauffants par exemple les résistances enroulées en spirale.
Dans le but de réaliser une surface de chauffage aussi grande que possible, on donne à ces prolongements la forme de serpentins par exemple avec de nombreuses spires, branches, etc.
Cependant, les chauffeurs de ce genre n'ont jusqu*à pré- sent pu être utilisés pour le chauffage de bains de sel fondu, quoiqu'ils offrent, à plusieurs points de vue de grands avanta- ges, en particulier en ce qui concerne leur conduite, Il a été
<Desc/Clms Page number 2>
constaté que ces chauffeurs ne conviennent pas pour les bains de sel parce que le sel fondu ou les matières que contiennent les bains ont la propriété de pouvoir pénétrer à l'intérieur des chauffeurs et que le mode de construction actuel des enveloppes des chauffeurs, par exemple les tubes, favorise cette pénétra- tion, car le grand nombre de spires ou d'autres éléments., destig nés à augmenter la surface de chauffage, exige la disposition de nombreux point$ de liaison,.
surtout de nombreuses soudures et de sont précisément ces points de liaison qui, par la aonatitu.. tion de couples électriques ou similaires, forment des- points d'attaque particulièrement favorables à la destruction dea cons- tituants de ces bains.
Ces difficultés ne sont pas présentées pour l'utilisation des chauffeurs dans des bains d'eau, ou pour le chauffage de li- quides qui n'attaquent pas les tubes. Le remplacement des organes chauffants proprement dits n'est donc pratiquement pas nécessai- re dans ces chauffeurs. Par contre, leur remplacement facile est particulièrement important quand il s'agit de traiter des bains de sel fondu, car, dans ces installations à grande puis- sance, on ne peut complètement éviter les interruptions et d'au** tre part, les variations prolongées de la température de régime peuvent entraîner des inconvénients considérables et conduire notamment à la solidification intempestive du sel fondu.
Il est donc nécessaire que les organes chauffante soient montés dans leurs enveloppes protectrices de façon qu'on puisse les rempla- cer facilement et rapidement ou qu'ils permettent tout au moins une vérification facile sans qu'il soit nécessaire pour cela de démonter le chauffeur en entier.
Les chauffeurs suivant l'invention évitent ces inconvé- nient$ et permettent de construire des appareils de chauffage avec lesquels il est possible de chauffer sans aucune perturba- tion des bains de sel ou similaires, Il s'est avéré qu'on peut
<Desc/Clms Page number 3>
augmenter la durée du plongeur-chauffeur, en évitant les formes compliquées, par exemple les branches, les spires, etc., et en supprimant ainsi les soudures et les liaisons analogues; qu'on peut en outre rendre possible le remplacement, des fils chauffants tout en évitant les opérations- qui, comme par exemple le démonta- ge du chauffeur, exigent une interruption du fonctionnement;
on a également constaté qu'on peut assurer ainsi un chauffage suf- fiaant ,
Le chauffeur suivant l'invention est essentiellement constitué par un tube protecteur de section quelconque dans le- quel sont glisséer les conducteurs chauffants flexibles sous for- me de boudins faciles à introduire et à. sortir par une ouverture située en dehors du bain, les conducteurs étant eux-mêmes mainte- nus dans la position désirée: les uns par rapport aux autres et par rapport à la paroi du tube, par des supports d'éaartement en matière isolante, la partie du tube protecteur plongeant dans le bain se raccordant par une simple aourbure à l'élément chauf- tant proprement dit formé par un tronçon de tube substantielle- ment horizontal.
Les supports d'écartement, par exemple en stéatite ou en matière céramique, favorisent l'introduction et l'enlèvement du boudin chauffant. Mais, abstraction faite des fils de résistance proprement dits, on prévoit de préférence un fil-support qui re- lie entre eux les différents supports d'éoartement et auquel on donne une solidité particulière et qui évite par conséquent aux fils de résistance tout effort lorsque le boudin chauffant est introduit et retiré.
Par suite de la construction du plongeur chauffant, dans laquelle la partie chauffante proprement dite ou la-partie cor- respondante du tube protecteur est raccordée par une simple courbure au tronçon d'amenée substantiellement vertical plon- geant dans le bain, il est totalement inutile de prévoir des
<Desc/Clms Page number 4>
lignes de soudure. Fême la fermeture de l'extrémité antérieure du tronçon de tube plongeant dans le bain peut être obtenue sans soudure, si on emploie des tubez convenablement fermés par for- geage.
L'appareil de chauffage peut également comporter plusieurs éléments, o'est-à-dire qu'il peut être constitué par plusieurs. tubes se raccordant de préférence par une faible courbure à une branche substantiellement horizontale et contenant tous des bou- dins chauffants du genre décrit, une telle disposition offre l'avantage qu'en cas de court-circuit le boudin accidenté peut être facilement remplace, sans que la puissance totale de chauf- fage en soit influencée, car les autres boudins peuvent rester en fonctionnement.
On a en outre constaté que les courts-circuits, provoqués par la constitution spéciale de la matière fondue, par exemple du sel en fusion, pénétrant dans le tube après une certaine du- rée de fonctionnement, ne se produisent généralement que dans le plan de contact entre le bain et l'atmosphère.
De minutieuses, observations ont montré qu'il se produit une accumulation de sel précisément aux endroits à l'intérieur des tubes chauffants qui se trouvent à la hauteur ou à peu prèa à la hauteur du niveau du bain, mais de préférence au-dessus, tandis qu'on ne peut constater la présence de ces accumulations aux autres points du boudin chauffant.
Il s'est avéré qu'on peut parfaitement remédier à ces ac- cumulations nuisibles et à la possibilité de naissance de ponts conducteurs de courant, en supprimant dans cette zone les sup- ports d'écartement, car on a pu constater que ce sont précisé- ment ces supports d'écartement qui offrent aux vapeurs de sel la possibilité de s'y condenser et qui favorisent la. croissance par exemple des cristaux du sel introduit, (J'est ainsi que se forment en relativement peu de temps des ponts conducteurs sur
<Desc/Clms Page number 5>
les pièces isolantes. Ces ponts conducteurs sont cependant sup- primes si on évite de prévoir des supports d'écartement dans cet- te zone dangereuse.
Mais, pour empêcher que les fils de résis- tance ne viennent se toucher ou qu'ils viennent en contact avec la paroi intérieure du tuba protecteur, on peut de préférence, tout au moins dans ces tronçons dangereux, remplacer lea conduc- leurs flexibles par des conducteurs rigides, par exemple des. ti- ges métalliques, auxquelles les fils chauffants sont reliés par des bornes., et- qui, pour leur maintien, n'exigent que des sup- parta largement écartes,, se trouvant loin au-dessus et loin au- dessous;
de la zone dangereuse:. Le boudin chauffant ne reçoit dans ce cas que la longueur nécessaire pour remplir l'élément chauffant proprement dit, mais il n'atteint pas, dans le tube vertical,la hauteur du niveau du bain,,ses fils en spirale se raccordant assez loin au-dessous du niveau du bain aux tiges métalliques ou similaires.
Un autre moyen,permettant d'éviter les accumulations nui- sibles de sel ou similaires à l'intérieur des tubes, c'est-à- dire d'empêcher la. formation de ponts conducteurs par ces accu- mulations-, résulte enfin de la possibilité de donner aux sup- parts: d'écartement mêmes une forma telle qu'ils ne touchent qu'une partie de la périphérie interne du tube protecteur; dans le cas d'un tube à section circulaire, par exemple, les supports d'écartement ne reçoivent pas la forme de disques circulaires pleins, mais ne touchent qu'une partie de la périphérie interne du tube;
dans le cas d'un tube à section circulaire, on peut également prévoir des supporta d'écartement ayant une forme polygonale,, par exemple en carrée en pentagone, en étoile, etc., ne s'appuyant contre la paroi interne du tube qu'aux points ex- térieurs:, c'est-à-dire aux angles, Il en résulte un avantage par- ticulier non seulement du fait que le sel ne peut que difficile- ment s'insinuer et que la surface sur laquelle les sels peuvent
<Desc/Clms Page number 6>
se condenser est considérablement réduite, mais en outre du fait que les supports du fil chauffant et par conséquent l'ensemble du boudin formé par les supports et le fil chauffant n'opposent que très peu de résistance a l'introduction dans les tubes, sur- tout lorsque ceux-ci sont longe,. fermés à une extrémité et cin- très.
Gomme les supports ne contiennent en outre de ce fait que très peu d'eau, ils accumulent mains de chaleur et opposent moins de résistance au rayonnement direct de la chaleur des fils chauf- fants sur la paroi du tube.
De préférence, la section des supports du fil chauffant, qui correspond à la section du tube protecteur sous la forme de polygones réguliers, par exemple de carrés, d'octogones, etc., comporte au moins un angle coupé et au. moins un angle non noupé et les fils chauffants passent à dès distances constantes du centre et entr'eux. Un support de ce genre peut recevoir la for- me d'un quadrilatère équilatéral, par exemple d'un carré, qu'on transforme ensuite en un pentagone irrégulier par suppression d'un angle, on peut alors éventuellement couper les angles de façon que le support n'offre en ces points plus d'appui, pour le fil et que celui-ci passe librement, tandis que les autres fila sont guidés.
Les supports, comportant au moins un angle coupé et au moins un angle non coupé, sont répartis le long du boudin de façon telle que les angles correspondants soient décalés les uns par rapport aux autres de distances égales dans un même sens de rotation. En employant par exemple des supports d'écartement ayant une section carrée avec un angle coupé, les supports peu- vent être successivement décalés chacun de 90 par rapport au précédent, Si dans ce cas,, un angle est coupée de façon qu'un des quatre. trous de passage du fil, répartis aux angles d'un carré autour du centre:
, est supprimé par la. suppression de l'angle, la fil passe librement à cet endroit, mais trouve un appui sur les
<Desc/Clms Page number 7>
trois supports qui suivent, pour repasser librement sur le qua- trième, etc,.. Les angles coupés reçoivent, par conséquent dans le sens de la longueur du tube une disposition hélicoïdale, com- me d'ailleurs les angles correspondants non coupés.
Il en est naturellement de même dans le cas où. on ne lais- se subsister qu'un seul angle non coupé,,les autres angles étant plus ou moins fortement coupes. Les points de contact des sup- parts successifs sont alors également situés s.ur une ligne héli- coidale et maintiennent. par conséquent le fil chauffant dans une position déterminée à l'intérieur du tube protecteur. La trans- mission de la chaleur par le tube. et des fils chauffants au tube en est grandement favorisée, on évite ainsi les accumulas tiens de chaleur. Les dépôts du sel et sa pénétration vers les conducteurs aont réduits, à un minimum et même pratiquement sup- primas, tandis que l'introduction du boudin flexible est extrême- ment facilitée, surtout dans la courbure du tube.
Pour éviter l'accumulation de la chaleur dans les supports isolante, on peut. en outre: ménager dans ceux-ci des évidements, par exemple en diminuant leur section perpendiculaire par rapport à 1a section droite du tube-. Les supports d'écartement, ayant par exemple une section carrée dans le sens de la seation droite du tube, peuvent être évidés sur chaque coté suivant une coupe lon- gitudinal.e par rapport au tube; il est particulièrement avanta- geux d'effiler vers les bords cette section du support de sorte que la surface, de contact avec la. paroi intérieure du tube en est réduite et que l'espace libre pour le rayonnement de la cha- leur vers la paroi intérieure du tube en est d'autant augmenté.
On a même constaté que le choix de la matière de l'enve- loppe protectrice, en particulier du tronçon plongeant dans le bain, joue un rôle très important, certaines conditions de fonc- tionnement ont permis, de constater que la pénétration du sel par les parois chauffées du plongeur chauffant, comme d'ailleurs par
<Desc/Clms Page number 8>
les parois des réservoirs, ne peut être empêchée avec une certi- tude suffisante dans tous les cas.
Ce phénomène & beaucoup con- tribué à la non-utilisation pratique des plongeurs-chauffeurs pour les bains de sel. quoiqu'on puisse empêcher les détériora- tions par les sels pénétrants avec la disposition décrite, on peut considérablement augmenter la durée des appareils de chauf- fage et éviter autant que possible le remplacement des chauffeurs si, suivant une autre particularité de l'invention, on remplace la matière- usuelle, c'est-à-dire le fer, tout au moins, aux points exposés à l'action du bain de sel, par des matières, telles que le nickel ou d'autres métaux inoxydables qui ne sont pas atta- qués par le bain de sel.
On obtient ainsi une parfaite garantie contre la pénétration du sel, c'est-à-dire que ces matières sont non seulement protégées- contre la destruction, mais qu'elles s'opposent suffisamment, à la.pénétration des constituants: du. bain et protègent ainsi les conducteurs chauffants contre 1a destruction, l'accumulation de sel amenant le court-circuit, etc.
Des essais ont montré qu'un revêtement de nickel, ayant par exemple une épaisseur supérieure à. 0,08 mm. empêchent la pénétration des. sels. Ces revêtements épais de nickel sur les tubes protecteurs peuvent être réalisés avec des frais suffisais ment réduits par application galvanique.
Il est vrai qu'on a proposé de prévoir des enveloppes nickelées sur des bouilleurs électriques, appareils ménagers qu'on utilise par exemple pour le chauffage de l'eau et de liqui- des aqueux. Mais le revêtement en nickel de ces bouilleurs n'a dans ce cas que le but de les protéger contre l'oxydation et de leur donner un aspect élégant. La construction de plongeurs-chauf. feurs de grandes dimensions destinés à la fusion de bains pose cependant des problèmes totalement différents à plusieurs pointa de vue. La question du revêtement anti-rouille n'a ici qu'une importance secondaire. L'aspect élégant ne joue également aucun rôle.
<Desc/Clms Page number 9>
Il n'était donc pas évident de remplacer par des tubes en nickel ou avec revêtement de nickel les tubes protecteurs usuels en fer des plongeurs-chauffeurs pour bains industriels de sels ou similaires. En particulier, il est connu, que par exemple les bains contenant du salpêtre produisent à certaines températures avec le fer des réactions exothermiques. Ces réactions exother- miques provoquent très facilement la fusion subite du fer et oc- casionnent par conséquent des explosions. Il n*était nullement prévisible, jusqu'à quel point ces phénomènes non expliqués pou- vaient se reproduire avec le nickel, qui s'apparente de très près au fer, ou avec d'autres matières, comme par exemple l'acier V2A, etc.
Il est surprenant que les revêtement de nickel ou d'au- tres matières similaires du genre des alliages inoxydables ne conduisent pas à des surohauffages locaux, ne provoquent par conséquent pas d'explosions et ne permettent pas la pénétration du sel ou d'autres constituants du bain.
Il s'est montré que ces revêtements masquent même les soudures du tube avec une certitu- de telle qu'elles ne peuvent plus provoquer des destructions sous 1 action du sel. on a trouvé que de tels revêtements ne doi- vent pas être prévus seulement sur les surfaces directement ex- posées à l'action du bain, c'est-à-dire sur les surfaces exté- rieures des tubes protecteurs, mais qu'ils doivent également être prévus sur la paroi interne des tubes, c'est-à-dire sur les surfaces faisant directement face aux fils chauffants. Enfin, ces revêtements protecteurs ont également une valeur élevée pour la protection des parois de réservoirs exposées au bain et même pour les parois extérieures de ces réservoirs, si ceux-ci sont chauffés extérieurement.
On a pu constater que l'application de couches de ces matières offre encore, l'avantage que la tension entre le revête- ment protecteur et la matière de la paroi peut, comme dans les
<Desc/Clms Page number 10>
thermo-éléments, être utilisée pour la mesure directe de la tem- pérature de la paroi et du bain. Cette mesure sur les parois of- fre l'avantage qu'on peut déterminer et supprimer les'points de chauffage des parois plus facilement et plus rapidement que ceci n'était possible avec la mesure usuelle de la température dans le bain de sels, car dans ce cas, les augmentations de la tempes rature sur les parois ne peuvent atteindre le thermo-élément qu'en passant par le sel.
En amplifiant les therma-courants, on peut facilement observer ces phénomènes, mêmes avec des instru- ments peu sensibles.
A titre d'exemple, le dessin montre un mode d'exécution du plongeur-chauffeur suivant l'invention: la fig, 1 montre en aoupe longitudinale un bain de sel dans lequel sont plongés plusieurs chauffeurs de construction différente.
La fig. 2 montre en plan la disposition des chauffeurs.
1 désigne la cuve contenant le bain de sel 1a. Le niveau de ce bain se trouve en 1b. Le chauffage est réalisé par le disposi- tif de chauffage 2 composé de quatre tubes. Chacun de ces tubes se compose d'une branche horizontale constituant le tronçon chauffant proprement dit, et d'une branche verticale, servant essentiellement de tronçon d'amenée. Les deur branches sont re- liées entr'elles par un coude d'une courbure telle qu'on puisse, par l'ouverture du tube située en dehors du bain, facilement in- troduire et retirer un boudin chauffant flexible. Deux de ces tubes sont coupés longitudinalement.
Comme le montre le dessin, le tube supérieur coupé contient un boudin de chauffage, cons- Titué par den fils de résistance flexibles ou par un fil enroulé en spirale 3, et par des supports d'écartement 4 en matière iso- lante, répartis sur toute la longueur du tube protecteur . des distances régulières, c'est-à-dire même à la hauteur du niveau du bain et en particulier très peu au-dessus de ce niveau dans La zone 5 ;
ces supports maintiennent les fils chauffants 3 à
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
1-béF Oartelnent Voulu entre eux et à la distance désirée de la paroi intérieure du tube. comme il a été dit, il se produit dans le tube un dépôt de sel particulièrement important dans le voisinage du niveau du bain, c'est-à-dire aussi bien exaotement au niveau qu'à une certaine distance au-dessus et au-dessous, et ce dépôt est avant tout.
favorise par la présence des supports d'écartement, Dans le tube inférieur, représenté en coupe, le boudin de chauffage, composé de tiges en équerre et de supports d'écartement et que contient le tronçon de chauffage proprement dit, n'est donc pas suivant l'invention prolongé vers le haut jusqu'à la hauteur du niveau du bain, mais, par contre, les fils enroulés 3 sont prolongés par des tiges métalliques 6 (lui permettent d'assurer la position des conducteurs dans le tube par un support d'écarte- ment unique 4 se trouvant à une distance suffisante au-dessous du niveau du bain. Les tiges métalliques sont en outre mainte- nues dans la position désirée par un organe analogue ou par un moyen de fixation quelconque, placé loin en dehors du bain.
Cette disposition empêche le dépot de sel aux points dangereux à l'intérieur du tube ainsi que la formation de courts-circuits ; par contre, elle ne gêne en aucune manière l'introduction et l'enlèvement faciles du boudin de chauffage, Les orifices ouverts de tous les tubes 8 se trouvent à l'intérieur d'une caisse fermée 7 contenant également les barres collectrices sous tension 8 auxquelles sont reliés les fils chauffants par l'intermédiaire des tiges métalliques 6.
D'après 1a fig. de détail 3, les différents fils de chauffage, par exemple l'enroulement 9, sont maintenus dans la position désirée à l'intérieur du tube 10 par des supports d'écartement 11. Cea supports sont constitués par des plaquettes carrées, dont un des angles a été largement goupé. Dans ces plaquettes sont ménagés des trous de passage la, dans lesquels on fait passer les fils de chauffage.
<Desc/Clms Page number 12>
Les trous sont répartis dans le support de façon qu'ils forment un cercle autour du centre du carré et qu'ils soient disposés à des distances égales entr'eux; la suppression de l'un des angles du carré entratne également celle d*un trou de passa- ge du fil chauffante Ce fil n'est par conséquent pas guidé .. cet endroit. Les différents supports 11 sont disposés sur les quatre fils chauffants de façon que les supports successifs soient décalés l'un par rapport aux: autres d'un trou. Les angles non coupés se trouvent par conséquent situés sur une ligne héli- coidale dans le sens de la longueur du tube.
Les fige, 4 et 5 montrent un fragment d'un boudin de chauffage basé sur le même principe. Dans le tube 13 sont logés les fils chauffants 14 enroulés en spirale ainsi que le fil por- teur 15, sur lequel sont montés concentriquement les supports 16.
Ces supports ont une section à peu près carrée, comme le montre la fig. 5, mais leur section est bombée. Deux des angles sont coupés, tandis que les deux autres angles voisins ont été main- tenua. comme le montre la fig. 4, les trois supports superposés, par exemple en stéatite ou de préférence d'une matière plus com- pacte encore, sont décalés les uns par rapport aux autres de sorte que les angles- non coupés des supports successifs forment une ligne hélicoïdale. Comme le montre la fig. 4, les angles des supports en contact avec la. paroi du tube, sont pointue, de sor- te que la paroi du tube, directement soumise au rayonnement des fils chauffants, est le moins possible masquée.
La coupe longitudinale d'un support suivant la fig. 6 montre en outre un évidage pour diminuer la masse formant obsta- le au rayonnement. Le support 17, comme le montre la figure, est concave sur chaque face, un angle 18 est maintenu, un autre angle 19 est coupé. Comme le montre la fig. 4, on peut renforcer le trou de passage du fil porteur en ménageant un moyeu. sur chaque face du support.
<Desc/Clms Page number 13>
Dans la. forme d'exécution suivant la fig. 7, le chauf- feur 19a est muni d'un prolongement tubulaire annulaire 20 qui se trouve dans le bain dans le voisinage du fond. Le tube 21 est réserve, à l'alimentation. Dans le corps chauffant 20 sont logés les boudins chauffants électriques 22. Le récipient 23 contenant le bain peut éventuellement être entouré d'un enroulement de chauffage. Sa paroi extérieure est recouverte d'un revêtement protecteur 24, par exemple en nickel au une autre matière réais- tant à 1a corrosion.
Le plongeur-chauffeur est également recouvert d'un revê- tement protecteur 25 en nickel ou une autre matière convenable, par exemple un alliage inoxydable, sur la partie chauffante pro- prement dite, c'est-à-dire sur la partie annulaire tubulaire horizontale, Ce revêtement protecteur 25 est prévu aussi bien sur la paroi intérieure que sur la paroi extérieure et protège ces deux surfaces contre la pénétration du sel.
En résumé, la disposition suivant l'invention permet donc l'utilisation de plongeurs-chauffeurs électriques même pour les bains de sel pénétrant facilement à l'intérieur des tubes, les parois de ces tubes pouvant éventuellement être recouvertes de revêtements protecteurs, les parois entourant les parties chauf- fantes pouvant être recouvertes intérieurement et extérieurement de fortes couches de nickel ou d'autres métaux inoxydables.
En outre, même en cas de pénétration de constituantes du bain, pou- vant s'accumuler et provoquer des courts-circuits, la zone ainsi menacée est, suivant l'invention, particulièrement protégée, et même en cas de courts-circuits, provoqués par la pénétration du sel, le boudin chauffant peut très facilement être remplacé sans que le fonctionnement de l'installation en soit interrompu et sans que le rendement en souffre. En particulier, les éléments protecteurs restent dans le bain. Le boudin même peut être retiré en bloc et peut être réintroduit par simple glissement.
<Desc/Clms Page number 14>
Ceci rend possible à tout instant le contrôle de l'état des éléments chauffants en fonctionnement.
Le glissement du boudin chauffante au besoin produit par le fil-support, est dans ce cas extrêmement facilité par l'uti- lisation de supports ne remplissant pas entièrement la section du tube; le rendement de la résistance en est augmenté et on évite les accumulations de chaleur qui occasionnent des pertur- bations dans le fonctionnement. Enfin, l'emploi de revêtements protecteurs augmente la durée de l'appareil.
EMI14.1
RliNDICAIQ1 ET RESUJm.
1. Installation de chauffage électrique à plongeurs-chauffeurs, en particulier pour le chauffage de bains de sel fondu et de bains en fusion ayant tendance à pénétrer à l'intérieur des corps chauffants et à les détériorer, caractérisée en ce que la partie du tube protecteur à extrémité fermée, plongeant dans le bain et contenant les éléments chauffants, ne comporte qu'une courbure simple, permettant l'introduction et l'enlèvement faci les du boudin de chauffage flexible, composé de fils chauffants et de supports d'écartement isolants, enfilés sur ces fils et les maintenant à la distance désirée entr*eux et par rapport à la paroi intérieure du tube protecteur.
2. installation telle que revendiquée sous 1, caractérisée en ce que les supports d'écartement sont supprimés à l'intérieur du tube à la hauteur du niveau du bain ou environ à cette hau- teur.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
DIVER - ELECTRIC HEATER IN PARTICULAR FOR THE
HEATING OF MELTED SALT BATHS.
The invention relates to an apparatus comprising divers-drivers. electric for heating baths which, like molten salt baths, have a tendency to penetrate inside the heaters and damage the heating elements.
It is known per se to heat liquids, for example water, by means of electric plunger-heaters. These devices generally consist of a dip tube containing the input and output elements of the current and comprising extensions of suitable material, for example metal, in which the heating elements are housed, for example the wound resistors. spiral.
In order to achieve as large a heating surface as possible, these extensions are given the form of coils, for example with many turns, branches, etc.
However, heaters of this kind have heretofore not been able to be used for the heating of molten salt baths, although they offer great advantages from several points of view, in particular as regards their conduct, It was
<Desc / Clms Page number 2>
found that these heaters are not suitable for salt baths because the molten salt or the materials contained in the baths have the property of being able to penetrate inside the heaters and that the current construction method of the drivers' envelopes, for example the tubes, favors this penetration, because the large number of turns or other elements, intended to increase the heating surface, requires the provision of many points of connection ,.
especially numerous welds and are precisely these points of connection which, by the aonatitu .. tion of electric couples or the like, form points of attack particularly favorable to the destruction of the constituents of these baths.
These difficulties are not presented for the use of heaters in water baths, or for heating liquids which do not attack the tubes. The replacement of the heating elements proper is therefore practically not necessary in these drivers. On the other hand, their easy replacement is particularly important when it comes to treating molten salt baths, because, in these high-power installations, it is not possible to completely avoid interruptions and on the other hand, Prolonged variations in the operating temperature can cause considerable drawbacks and lead in particular to the untimely solidification of the molten salt.
It is therefore necessary that the heating elements are mounted in their protective casings so that they can be replaced easily and quickly or that they at least allow easy checking without it being necessary for this to disassemble the driver. in full.
The heaters according to the invention avoid these drawbacks and make it possible to construct heaters with which it is possible to heat without any disturbance of salt baths or the like.
<Desc / Clms Page number 3>
increase the duration of the plunger-heater, avoiding complicated shapes, for example branches, turns, etc., and thus eliminating welds and similar connections; that it is also possible to make the replacement of the heating wires possible while avoiding operations which, such as for example the dismantling of the driver, require an interruption of the operation;
it has also been found that sufficient heating can thus be ensured,
The heater according to the invention is essentially constituted by a protective tube of any cross-section in which the flexible heating conductors are slid in the form of rods easy to insert and to. exit through an opening located outside the bath, the conductors themselves being held in the desired position: relative to each other and relative to the wall of the tube, by spacing supports made of insulating material, the part of the protective tube immersed in the bath which is connected by a simple bend to the actual heating element formed by a substantially horizontal section of tube.
The spacers, for example made of soapstone or ceramic material, facilitate the introduction and removal of the heating rod. But, apart from the resistance wires proper, there is preferably provided a support wire which binds together the different spacing supports and to which a particular strength is given and which consequently avoids any force on the resistance wires when the heating rod is introduced and withdrawn.
Due to the construction of the heating plunger, in which the heating part proper or the corresponding part of the protective tube is connected by a simple curvature to the substantially vertical supply section immersed in the bath, it is completely unnecessary to plan
<Desc / Clms Page number 4>
weld lines. Even the closing of the anterior end of the tube section immersed in the bath can be obtained without welding, if tubes suitably closed by forging are employed.
The heater can also have several elements, that is to say it can be made up of several. tubes preferably connecting by a slight curvature to a substantially horizontal branch and all containing heating pads of the kind described, such an arrangement offers the advantage that in the event of a short circuit the damaged coil can be easily replaced, without that the total heating power is influenced, because the other tubes can remain in operation.
It has furthermore been found that the short circuits, caused by the special constitution of the molten material, for example molten salt, entering the tube after a certain period of operation, generally only occur in the plane of. contact between the bath and the atmosphere.
Careful observations have shown that there is an accumulation of salt precisely at the places inside the heating tubes which are at or about the height of the bath level, but preferably above, while we cannot see the presence of these accumulations at other points of the heating rod.
It has turned out that we can perfectly remedy these harmful accumulations and the possibility of creating current conducting bridges, by eliminating the spacing supports in this zone, because it has been observed that they are precisely those spacing supports which offer the possibility of condensing salt vapors therein and which promote the. growth, for example, of the crystals of the salt introduced, (I thus form in a relatively short time conductive bridges on
<Desc / Clms Page number 5>
insulating parts. These conductive bridges are however eliminated if one avoids providing spacing supports in this danger zone.
However, to prevent the resistance wires from touching each other or from coming into contact with the inner wall of the protective snorkel, it is preferably possible, at least in these dangerous sections, to replace the flexible conduits with rigid conductors, for example. metal rods, to which the heating wires are connected by terminals., and which, for their maintenance, require only widely spaced supports, lying far above and far below;
of the danger zone :. The heating coil in this case receives only the length necessary to fill the heating element itself, but it does not reach, in the vertical tube, the height of the level of the bath, its spiral wires connecting quite far to the -below the level of the bath with metal rods or the like.
Another means of preventing harmful accumulations of salt or the like inside the tubes, that is to say of preventing the. formation of conductive bridges by these accumulations results finally from the possibility of giving the supports: the spacing themselves a shape such that they only touch part of the internal periphery of the protective tube; in the case of a tube with a circular section, for example, the spacing supports do not take the form of solid circular discs, but only touch part of the internal periphery of the tube;
in the case of a tube with a circular section, it is also possible to provide spacing supports having a polygonal shape, for example in a square, pentagon, star, etc., resting against the internal wall of the tube only 'at the external points :, that is to say at the angles, This results in a particular advantage not only from the fact that the salt can only penetrate with difficulty and that the surface on which the salts can
<Desc / Clms Page number 6>
condense is considerably reduced, but also due to the fact that the supports of the heating wire and consequently the whole of the coil formed by the supports and the heating wire oppose very little resistance to the introduction into the tubes, on - everything when these are long ,. closed at one end and cin- very.
As the supports therefore contain very little water, they accumulate heat and offer less resistance to the direct radiation of heat from the heating wires on the wall of the tube.
Preferably, the section of the supports of the heating wire, which corresponds to the section of the protective tube in the form of regular polygons, for example squares, octagons, etc., has at least one cut angle and at. minus an uncut angle and the heating wires pass at constant distances from the center and between them. A support of this kind can take the form of an equilateral quadrilateral, for example of a square, which is then transformed into an irregular pentagon by removing an angle, then the angles can optionally be cut so that the support at these points no longer offers support for the wire and that the latter passes freely, while the other fila are guided.
The supports, comprising at least one cut angle and at least one uncut angle, are distributed along the coil so that the corresponding angles are offset with respect to each other by equal distances in the same direction of rotation. By employing, for example, spacer brackets having a square section with a cut angle, the brackets can be successively offset each by 90 from the previous one, If in this case an angle is cut so that one of the four. wire passage holes, distributed at the angles of a square around the center:
, is deleted by the. removal of the angle, the wire passes freely at this location, but finds support on the
<Desc / Clms Page number 7>
three supports which follow, to pass again freely on the fourth, etc. The cut angles consequently receive, in the direction of the length of the tube, a helical arrangement, like the corresponding uncut angles.
It is naturally the same in the case where. only one uncut angle is left, the other angles being more or less sharply cut. The points of contact of the successive supports are then also situated on a helical line and maintain. therefore the heating wire in a determined position inside the protective tube. The transmission of heat through the tube. and heating wires to the tube is greatly favored, thus avoiding the accumulation of heat. The salt deposits and their penetration towards the conductors have been reduced to a minimum and even practically eliminated, while the introduction of the flexible coil is extremely facilitated, especially in the curvature of the tube.
To prevent heat build-up in the insulating supports, one can. in addition: to provide recesses in them, for example by reducing their cross section perpendicular to the cross section of the tube. The spacing supports, having for example a square section in the direction of the right seation of the tube, can be hollowed out on each side in a longitudinal section with respect to the tube; it is particularly advantageous to taper towards the edges this section of the support so that the surface in contact with the. the inner wall of the tube is reduced and the free space for heat radiation to the inner wall of the tube is accordingly increased.
It has even been observed that the choice of the material of the protective casing, in particular of the section immersed in the bath, plays a very important role; certain operating conditions have made it possible to observe that the penetration of the salt by the heated walls of the heating plunger, as by the way
<Desc / Clms Page number 8>
the walls of the tanks cannot be prevented with sufficient certainty in all cases.
This phenomenon has greatly contributed to the practical non-use of divers-heaters for salt baths. although deterioration by penetrating salts can be prevented with the arrangement described, the duration of the heating apparatus can be considerably increased and the replacement of the heaters avoided as far as possible if, according to another feature of the invention, we replace the usual material, that is to say iron, at least, at the points exposed to the action of the salt bath, by materials, such as nickel or other stainless metals which are not not attacked by the salt bath.
A perfect guarantee is thus obtained against the penetration of salt, that is to say that these materials are not only protected against destruction, but that they are sufficiently opposed to the penetration of the constituents: of. bath and thus protect the heating conductors against destruction, salt build-up leading to short circuit, etc.
Tests have shown that a nickel coating, for example having a thickness greater than. 0.08 mm. prevent penetration of. salts. These thick nickel coatings on the protective tubes can be achieved at a sufficiently low cost by galvanic application.
It is true that it has been proposed to provide nickel-plated envelopes on electric boilers, household appliances which are used for example for heating water and aqueous liquids. But the nickel coating of these boilers in this case is only intended to protect them against oxidation and to give them an elegant appearance. The construction of hotplates. Large dimensions feurs intended for the melting of baths, however, pose totally different problems from several points of view. The issue of anti-rust coating is of secondary importance here. The elegant appearance also plays no role.
<Desc / Clms Page number 9>
It was therefore not easy to replace with nickel tubes or with nickel coating the usual protective iron tubes of plunger-heaters for industrial salt baths or the like. In particular, it is known that, for example, baths containing saltpeter produce exothermic reactions with iron at certain temperatures. These exothermic reactions very easily cause the iron to melt suddenly and consequently cause explosions. It was by no means foreseeable, to what extent these unexplained phenomena could be reproduced with nickel, which is very closely related to iron, or with other materials, such as V2A steel, for example, etc.
It is surprising that coatings of nickel or other similar materials of the type of stainless alloys do not lead to local overheating, therefore do not cause explosions and do not allow the penetration of salt or other constituents. of the bath.
It has been shown that these coatings even mask the welds of the tube with such certainty that they can no longer cause destruction under the action of salt. it has been found that such coatings should not be provided only on the surfaces directly exposed to the action of the bath, that is to say on the outer surfaces of the protective tubes, but that they must also be provided on the internal wall of the tubes, that is to say on the surfaces directly facing the heating wires. Finally, these protective coatings also have a high value for the protection of the walls of tanks exposed to the bath and even for the outer walls of these tanks, if the latter are heated externally.
It has been found that the application of layers of these materials still offers the advantage that the tension between the protective coating and the wall material can, as in
<Desc / Clms Page number 10>
thermo-elements, to be used for direct measurement of the temperature of the wall and of the bath. This measurement on the walls offers the advantage that the wall heating points can be determined and eliminated more easily and quickly than was possible with the usual measurement of the temperature in the salt bath, since in this case, the rature increases in the temples on the walls can reach the thermoelement only through the salt.
By amplifying the thermal currents, we can easily observe these phenomena, even with insensitive instruments.
By way of example, the drawing shows an embodiment of the plunger-heater according to the invention: FIG. 1 shows a longitudinal section of a salt bath in which several heaters of different construction are immersed.
Fig. 2 shows in plan the arrangement of the drivers.
1 designates the tank containing the salt bath 1a. The level of this bath is at 1b. The heating is carried out by the heating device 2 composed of four tubes. Each of these tubes is made up of a horizontal branch constituting the heating section proper, and a vertical branch, essentially serving as a supply section. The two branches are connected together by an elbow of such curvature that, through the opening of the tube situated outside the bath, a flexible heating rod can be easily inserted and withdrawn. Two of these tubes are cut lengthwise.
As shown in the drawing, the cut upper tube contains a heating coil, made up of flexible resistance wires or of a spiral wound wire 3, and by spacers 4 of insulating material, distributed over the entire length of the protective tube. regular distances, that is to say even at the height of the level of the bath and in particular very little above this level in zone 5;
these supports hold the heating wires 3 to
<Desc / Clms Page number 11>
EMI11.1
1-béF Oartelnent Wanted between them and at the desired distance from the inner wall of the tube. as has been said, there is produced in the tube a particularly important salt deposit in the vicinity of the level of the bath, that is to say both above and at a certain distance above and below the level of the bath. below, and this deposit is above all.
promotes by the presence of the spacing supports, In the lower tube, shown in section, the heating coil, composed of angled rods and spacing supports and which contains the heating section itself, is therefore not according to the invention extended upwards to the height of the level of the bath, but, on the other hand, the wound wires 3 are extended by metal rods 6 (allow it to ensure the position of the conductors in the tube by a support a single spacer 4 located at a sufficient distance below the level of the bath. The metal rods are furthermore held in the desired position by a similar member or by some fixing means, placed far outside of the bath.
This arrangement prevents the deposit of salt at dangerous points inside the tube as well as the formation of short circuits; on the other hand, it does not in any way hamper the easy introduction and removal of the heating coil, The open orifices of all the tubes 8 are inside a closed box 7 also containing the bus bars under tension 8 to which the heating wires are connected via metal rods 6.
According to fig. detail 3, the different heating wires, for example the winding 9, are held in the desired position inside the tube 10 by spacing supports 11. These supports consist of square plates, one of which angles has been heavily pinned. In these plates, passage holes la, through which the heating wires are passed.
<Desc / Clms Page number 12>
The holes are distributed in the support so that they form a circle around the center of the square and that they are arranged at equal distances between them; the removal of one of the corners of the square also results in the removal of a hole for the heating wire. This wire is therefore not guided at this place. The various supports 11 are arranged on the four heating wires so that the successive supports are offset with respect to each other by a hole. The uncut angles are therefore located on a helical line along the length of the tube.
Figures 4 and 5 show a fragment of a heating rod based on the same principle. In the tube 13 are housed the heating wires 14 wound in a spiral as well as the carrier wire 15, on which the supports 16 are concentrically mounted.
These supports have an approximately square cross section, as shown in fig. 5, but their section is bulging. Two of the angles are cut, while the other two neighboring angles have been main- tained. as shown in fig. 4, the three superimposed supports, for example made of soapstone or preferably of an even more compact material, are offset with respect to one another so that the uncut angles of the successive supports form a helical line. As shown in fig. 4, the angles of the supports in contact with the. wall of the tube, are pointed, so that the wall of the tube, directly subjected to the radiation of the heating wires, is masked as little as possible.
The longitudinal section of a support according to FIG. 6 further shows a recess for reducing the mass forming a radiation barrier. The support 17, as shown in the figure, is concave on each side, an angle 18 is maintained, another angle 19 is cut. As shown in fig. 4, the through hole for the carrier wire can be reinforced by providing a hub. on each side of the support.
<Desc / Clms Page number 13>
In the. embodiment according to FIG. 7, the heater 19a is provided with an annular tubular extension 20 which is located in the bath near the bottom. Tube 21 is reserved for the power supply. In the heating body 20 are housed the electric heating tubes 22. The receptacle 23 containing the bath can optionally be surrounded by a heating coil. Its outer wall is covered with a protective coating 24, for example of nickel or another corrosion-resistant material.
The plunger-heater is also covered with a protective coating of nickel or other suitable material, for example a stainless alloy, on the heating part itself, i.e. on the annular tubular part. horizontal, This protective coating 25 is provided both on the inner wall and on the outer wall and protects these two surfaces against the penetration of salt.
In summary, the arrangement according to the invention therefore allows the use of electric plungers-heaters even for salt baths easily penetrating inside the tubes, the walls of these tubes possibly being covered with protective coatings, the walls surrounding the heating parts being able to be coated internally and externally with strong layers of nickel or other stainless metals.
In addition, even in the event of penetration of constituents of the bath, which can accumulate and cause short circuits, the zone thus endangered is, according to the invention, particularly protected, and even in the event of short circuits, caused. by the penetration of salt, the heating coil can very easily be replaced without the operation of the installation being interrupted and without the performance being affected. In particular, the protective elements remain in the bath. The roll itself can be removed as a whole and can be reinserted by simply sliding it.
<Desc / Clms Page number 14>
This makes it possible at any time to check the state of the heating elements in operation.
The sliding of the heating coil as required produced by the support wire is in this case extremely facilitated by the use of supports which do not entirely fill the section of the tube; the efficiency of the resistor is increased and the accumulation of heat which causes disturbances in operation is avoided. Finally, the use of protective coatings increases the life of the device.
EMI14.1
RliNDICAIQ1 AND RESUJm.
1. Electric heating installation with plunger-heaters, in particular for heating molten salt baths and molten baths having a tendency to penetrate inside the heating bodies and to damage them, characterized in that the part of the tube closed end protector, immersed in the bath and containing the heating elements, has only a simple curvature, allowing the easy introduction and removal of the flexible heating rod, composed of heating wires and insulating spacers , threaded on these son and maintaining them at the desired distance between * them and relative to the inner wall of the protective tube.
2. installation as claimed in 1, characterized in that the spacing supports are removed inside the tube at the height of the level of the bath or approximately at this height.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.