<Desc/Clms Page number 1>
Vaporisateur électrique.
L'objet de l'invention est un appareil électrique d'évaporation pour l'échauffement et en même temps pour la mise en circulation, l'injection, la pulvérisation, etc... de la matière chauffée.
@
Au point de vue théorique, un'bon vaporisateur électrique peut avoir beaucoup d'avantages en comparaison avec un vaporisateur par voie de combustion. On sait, qu'un conduc- teur traversé par le courant électrique s'échauffe et que toute la puissance disponible du courant apparaît sans pertes sous forme de la chaleur. Le procédé de dégagement de la chaleur par le conducteur électrique (résistance) et l'encombrement du conducteur même, sont tels qu'on peut facilement réaliser le dégagement d'une grande quantité de la chaleur dans un endroit très réduit tandis que le porteur de la chaleur - le conducteur (résistance) peut rester pratiquement, presque dans tous les cas, entouré par la matière échauffée. Ce fait permet d'éviter toutes pertes de calories.
De cette manière la vaporisation d'une matière quelconque pour n'importe quel but pratique, peut être effectuée par un moyen électrique avec un maximum de rendement et par l'intermédiaire d'un appareil d'un encombrement minimum.
<Desc/Clms Page number 2>
Ni les foyers, ni les chaudières ne sont nécessaires dans ce cas, vu qu'ils sont remplacés par une mince résistance élec- trique. Ces faits sont déjà connus, mais pour des causes d'ordre plutôt psychologique, on évitait jusqu'à présent la transformation d'une énergie "noble" en simple chaleur commune.
Il est évident que des combustibles, tels que le charbon etc... que l'on brûle maintenant en état brut avec un rendement insuffisant dans des milliers de foyers domes- tiques, il est utile d'extraire d'abord leurs dérivés qui ont une grande valeur. On utilisera alors leurs rester(coke, etc...) avec un rendement plus élevé en les brûlant,dans des grandes centrales électriques. En utilisant cette énergie électrique ou celle des grandes stations hydro-électriques en la transformant en chaleur avec l'aide de l'objet de l'invention, on réalisera de grands profits pour l'économie nationale.
Or, les appareils électriques existant pour l'évaporisation et pour le chauffage, utilisés jusqu'à main- tenant n'étaient pas répandus dans la pratique, non seulement par esprit de conservation mais aussi parce que l'imperfec- tion de certains appareils existants ne permet pas de les employer dans de nombreux domaines industriels ni dans le domaine de l'usage domestique. Ces appareils existants pour le chauffage et l'évaporisation ne consistent qu'en une résistance électrique introduite tout simplement dans un milieu qui doit être chauffé.
L'objet de l'invention est un nouveau procédé de l'évaporisation par moyen électrique.
Ce nouveau procédé est régulier et complètement maîtrisé dans toutes ses phases de développement et de ce fait, il donne la possibilité de réaliser des appareils de toutes les puissances pour les usages domestiques, indus- triels et urbains.
Par exemple, on peut l'utiliser sous forme
<Desc/Clms Page number 3>
d'appareil de chauffage individuel ou central à l'eau chaude par circulation accélérée, sous forme d'une centrale de distribution d'eau chaude ou de vapeur de différentes pressions, sous forme d'un appareil d'injection de combustible dans les moteurs, ou bien sous forme d'un producteur de la vapeur de tout genre, surtout pour pompage des liquides extraits d'une grande profondeur et enfin pour les cas de l'évapori- sation instantanée qui pourraient remplacer un explosif, aussi bien que pour d'autres applications nombreuses.
Les avantages pratiques du procédé selon l'in- vention seront mieux expliqués par la description de deux applications concrètes et les plus typiques, p.ex. 1 ) pour le chauffage par la distribution de l'eau chaude et de la vapeur et 2 ) pour l'évaporisation d'un liquide, par exemple dans le cas de l'injection du combustible dans le moteur ou de la vapeur d'eau dans une machine à vapeur, etc...
Mais il est évident, que cette invention ne se limite pas seulement aux applications citées ci-dessus mais beaucoup d'autres sont rendues possibles dans le cadre de ce brevet .
C'est pourquoi, les schémas ci-joints ne servent qu'aux explications des exemples indiqués ci-dessus..
Fig. I, 2, 3, 4,5 et 6 montrent schématiquement des exemples d'application d'un évaporisateur selon l'invention pour le chauffage à l'eau chaude et à la vapeur et pour la distribu- tion de l'eau chaude ou de la vapeur.
Fig.? expose un schéma d'un évaporisateur appliqué comme un injecteur des vapeurs de combustible dans le moteur à combus- tion interne, à production de la vapeur dans une machine à vapeur quelconque, qu'elle soit pourvue, @ du foyer et de la chaudière habituels.
Selon la fig.I, l'évaporisateur fait la partie du tuyau vertical raccordant le tuyau du départ (2) et celui du retour (3) d'un système central ou individuel du chauffage à
<Desc/Clms Page number 4>
vapeur ou à l'eau chaude, ou, tout simplement le vapori- sateur est incorporé de la même façon dans un corps à chauffe indépendant (voir la fig.2).
Le support (10) à l'intérieur de l'évapori- sateur soutient un ou plusieurs tubes (5) faits en matière isolante quelconque (p.ex. en verre, en steatit, etc ...).
A l'intérieur de ces tubes passe un conducteur électrique (6) d'une résistance considérable qui dégage la chaleur et chauffe directement l'eau, cette dernière se trouvant à l'intérieur des tubes (5). Les tubes (5) sont ouverts en haut et en bas. Dans ces mêmes tubes (5) à l'intérieur des spirales du conducteur (6) peuvent être introduits les réducteurs de volume (7) faits pareillement en matière isolante et ayant une forme cylindrique ou conique. Dans des cas spéciaux, la forme des réducteurs (7) peut être particulière.
Le conducteur (6) peut être aussi tendu en ligne droite dans les tubes (5) les canales(de très petit ou dans calibre ,même capillaires) ou bien roulé en spirale de pas constant ou de pas progressif. Dans les différentes parties des tubes (5) le pas de la spirale (6) peut être aussi différent selon le diamètre intérieur de la section et selon la destination de la partie dans laquelle se trouve la partie correspondante de la spirale.
S'il y a plusieurs tubes (5) leurs résis- tances (6) peuvent être groupées en série ou en parallèle selon l'intensité voulue du courant @@, la surface chauf- fante désirable etc...
Le vaporisateur (1) se trouve autant que possible dans la partie la plus basse du système afin que la pression statique près de l'ouverture inférieure du tuyau (5) soit la plus élevée.
Le volume total du liquide remplissant le système s'augmente à cause de l'échauffement qui provoque la dilatation du liquide même, de l'air et des gaz qui y
<Desc/Clms Page number 5>
sont dissouts et enfin la formation passagère de la vapeur dans le vaporisateur 1.
Pour éviter des pressions indésirables dans le système en question, il est adjoint selon le schéma fig. 1 un tube d'expansion (8).
Dans ce tube d'expansion (8) peut être installé, selon l'invention, l'interrupteur automatique du courant, se composant d'un flotteur (15) et des contacts électriques 12 et 13. L'isolant 21 sépare la pièce métallique 22 en deux parties. La partie inférieure avec le contact 13 est renfer- mée dans le circuit du courant chauffant. Le contact 12 peut changer de position. Cela change aussi la position du flotteur, c'est-à-dire la température limitée d'interruption du courant.
De cette façon on peut fixer d'avance la tempé- rature maxima ou de la température de la rupture automatique du courant.
Il est évident que cet interrupteur peut être remplacé par un autre interrupteur sur la base d'un thermostat.
Le fonctionnement d'un évaporisateur selon l'invention se produit de la manière suivante:
Dès que le courant traverse le conducteur (6), l'eau se trouvant dans les tubes (5) s'échauffe. La circulation quelconque de l'eau est nulle jusqu'à ce moment et cela aussi bien dans les tubes 2 et 3 qu'à l'intérieur des tubés (5).
Le conducteur (6) dégage une assez grande quan- tité de chaleur dans un laps de temps assez court, les tubes choisis (5) ont un diamètre relativement petit, et de ce fait, la quantité d'eau entourant le conducteur et qui absorbe la chaleur est réduite. L'eau sera donc bien vite échauffée jusqu'à l'ébullition tandis que toute la masse du liquide dans les tubes 2 et 3 reste encore froide. A ces conditions, cette petite quantité de liquide dans les tubes 5 s'évapori- sera dans un délai très court après l'établissement du courant.
Pour rendre possible l'évacuation des vapeurs de
<Desc/Clms Page number 6>
ces tubes 5 sans danger de grande pression, on prévoit, selon l'invention une certaine régularité dans le rapport entre la puissance calorifique de la résistance 6 et la quantité du liquide dans chaque section le long du tube 5.
Comme on peut le voir dans le dessin, ce rapport n'est jamais constant le long de la résistance 6 (tube 5), la puissance calorifique est croissante relativement vers la plus haute partie du tube 5 et cela est fait par la spirale 6 à pas diminuant ou par un diamètre croissant de la baguette 7 (réducteur de volume . Dans ce cas, l'évaporation commence à se produire d'abord à la plus haute partie du tube 5, en descen- dant un peuau fur et à mesure de l'évaporation.
Cette régularité d'évaporation est nécessaire surtout pour le premier moment, quand l'évaporation commence et que la circulation du liquide n'est pas encore entamée.
Dès le moment où l'évaporation a commencée, la vapeur se forme (durant le fonctionnement de l'appareil) dans la partie supérieure du tube 5 en créant une force hydromotrice considérable forçant la circulation du liquide dans le tube 5 qui aspire l'eau dans sa partie inférieure.
Ainsi l'évaporation, canalisée à l'intérieur du tube 5, produit l'injection régulière et intensive des vapeurs dans la masse d'eau entourant le tube 5 et cette injec- tion des vapeurs renforcée par l'effet d'aspiration stimule une circulation accélérée de l'eau dans les tubes 2 et
3 et en même temps la condensation des vapeurs injectées provoque l'échauffement de l'eau en circulation. Cette circu- lation accélérée, assure un bon fonctionnement du système entier.
Le tube (8) d'expansion est attaché p.ex. au tube 3 de retour et présente un espace d'expansion pour le liquide remplissant le système. Comme l'expansion du liquide est proportionnelle au degré de son échauffement pendant le fonctionnement, on peut, selon l'invention, utiliser, par l'intermédiaire d'un flotteur, l'augmentation du niveau du liquide dans le tube 8, comme le facteur produisant automatique-
<Desc/Clms Page number 7>
ment la rupture du courant électrique au moment où la tempéra- ture de l'eau du tube de retour dépasse une certaine limite.
Cette limite, comme on le voit, est règlable à volonté. De la même façon, on peut utiliser directement le changement de la température du liquide du système comme un facteur-régulateur de la rupture du courant électrique.
La figure 2 montre un cas spécial d'application de vaporisateur selon l'invention pour le chauffage à vapeur.
Le corps du chauffe (ou système des corps de chauffe) (radiateur) avec un vaporisateur raccordé à l'orifice "départ" et "retour" du système, est complètement isolé de la pression atmosphérique et n'est rempli d'eau que partiellement p.ex. à moitié. Dans la partie supérieure (à l'intérieur du système) se trouve la vapeur saturée de l'eau, dont la pression, comme on le sait, ne dépend que de la température.
Si le système s'est refroduit à une température ambiante, à l'intérieur du système de chauffe règne la sous- pression, nettement correspondante à la pression des vapeurs saturées à cette température. Dès le moment où le liquide est chauffé, le vaporisateur vaporise le liquide à l'intérieur des ubes 5 (fig.I), la vapeur monte et se condense en coulant sur les parois froides du radiateur et du,liquide froid, en provoquant leur échauffement.
La température augmente, la pression augmente aussi et atteint 1 atm. absolue quand le liquide s'échauffera à 1009 C. Un simple régulateur à diaphragme ou un thermostat ou le dispositif comme fig.I peuvent surement interrompre le courant automatiquement quand la pression ou la température atteignent le niveau désirable.
Le vaporisateur selon l'invention peut être attaché à un seul corps de chauffe (radiateur à l'eau chaude, à vapeur etc...) où il remplace un foyer quelconque d'un système de chauffage central à eau chaude, à vapeur, etc... en qualité d'un générateur de la chaleur tout en stimulant la
<Desc/Clms Page number 8>
circulation d'eau nécessaire. Dans tous les différents cas (vis.fig. 3,4, 5,6) d'exécution d'un vaporisateur selon l'invention, varient seulement les dimensions des tubes, la puissance calorifique, le mode d'accouplement des résistances, la pression et les autres détails de la construction. La vapori- sateur peut être appliqué dans tous les systèmes de distribution d'eau chaude (fig. 3 et 5) et de vapeur (fig.4 et 6) de toutes les pressions, même pour les centrales urbains de l'eau chaude et de la vapeur.
Les schémas 6 montrent le cas spécial. de cette application, où l'eau condensée, revenant des consommateurs, est pompée par une pompe d'alimentation 3 dans le vaporisateur I sous pression. Comme le tube (5) (figI) correspond toujours à la pression du liquide du système intérieur qui est soutenue par la pompe d'alimentation 3 et par la soupape 7 dans le tuyau 2 de départ, cette pression n'influencera d'aucune façon le procédé d'évaporât ion.
L'exécution selon la fig.5 donne la possibi- lité de profiter des tarifs bas du courant de nuit.
Il est évident, que le vaporisateur selon l'invention peut être raccordé aux conduites d'eau de la ville pour servir l'eau chaude ou la vapeur pour tous les besoins domestiques.
La figure 7 montre le vaporisateur selon l'invention dans l'application en qualité d'injecteur des vapeurs de combustibles dans le moteur à combustion interne ou en qualité de producteur et d'injecteur de la vapeur d'eau dans la machine à vapeur etc...
La construction du vaporisateur dans ces cas, est pareille à la construction d'une bougie de moteur à explosion.
Le liquide à évaporiser (combustible, l'eau, etc...) vient par l'orifice 3 et par les canaux 10 dans une chambre 7 de vaporisation exécutée en forme conique, où se trouve le conducteur 6 (résistance) du courant électrique qui vient de la borne 8. Le circuit du courant chauffant est composé
<Desc/Clms Page number 9>
de larésistance 6. à l'intérieur de la chambre 7 conique et de la résistance. 2 disposée sur la route du passage de vapeur. La résistance 2 va servir comme un surchauffeur de vapeur. Au moment où l'impulsion du courant électrique traverse la résis- tance 6, le liquide est vaporisé successivement d'abord dans la partie la plus étroite du canal 7 conique et l'évaporisation continue régulièrement, mais dans un temps très court (une fraction de la seconde).
Les vapeurs, en sortant de la chambre 7, ren- contrent la résistance 2, dont la forme et puissance calorifi- que sont telles, que le surchauffage des vapeurs est suffisant. vaporisateur présenté à l'échelle d'I: I selon le schéma fig.7 à la chambre 7 d'un volume de 750 mm3 environ.
Dans le cas de la vaporisation du combustible, cette chambre suffit pour la cylindrée du moteur de 25 1., c'est-à-dire jusqu'à 500 - 600 H.P.
En application du vaporisateur à la machine à vapeur, celui-ci indiqué à l'échelle 1: 1 du schéma fig.7 vaporise à peu près 0.75 gr de vapeur de haute pression et de haute qualité calorifique. Un tel vaporisateur peut remplacer la chaudière et le foyer d'une puissance de 2.7 Kg de vapeur par heure. On voit au schéma que la simplicité et le petit encombrement de ce vaporisateur ne permettent aucune comparaison avec la chaudière et le foyer à charbon qu'il remplace.
Les vaporisateurs de ce genre, sont alimentés, selon l'invention, par le courant électrique pulsant.
Le rendement thermique et général du vaporisa- teur selon l'invention est très élevé, malgré le fait, qu'on emploie l'énergie électrique. Dans tous les cas où l'énergie électrique provient de l'utilisation de la force hydraulique naturelle ou d'une grande génératrice électrique, le rendement entier du vaporisateur, selon l'invention, sera très élevé et peut être pratiquement plus élevé que celui du générateur de chaleur par voie de combustion directe d'houille en foyer exis-
<Desc/Clms Page number 10>
tant.
La vaporisateur selon l'invention peut être aussi bien utilisé dans la pratique de forages dans les mines, etc..
Exécuté en dimension très petite (capillaires) avec le canal 7 (fig.7) et alimenté continuellement par l'eau et par l'énergie électrique, un tel vaporisateur de haute pression de vapeur peut servir comme un dispositif remplaçant le diamant, employé dans les opérations de forage ainsi que l'eau de haute pression utilisée dans le même domaine.
L'appareillage de forage en cas d'application de vaporisateur selon l'invention sera plus petit et plus simple à puissance égale.
Il est évident que l'application de l'objet de l'inven- tion n'est pas limitée aux exemples décrits ici.