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Régulateur de température de vapeur.
Cette invention se rapporte à des régulateurs de température de vapeur, du type pourvu d'une chambre de mélange équipée d'une chemise intérieure, qui est adaptée pour protéger les parois de la chambre contre le liquide régulateur de température, pulvérisé dans la chambre, et elle a comme but de fournir des régulateurs de température perfectionnés de ce type.
Selon la présente invention, un régulateur de température du type spécifié est caractérisé par le fait qu'une chemise inté- rieure en forme de Venturi est aménagée pour recevoir un jet pulvérisé de liquide régulateur de température, provenant d'un pulvérisateur disposé près de l'extrémité d'admission de vapeur surchauffée de la chemise.
A titre d'exemple, on va maintenant'décrire l'invention. avec référence aux dessins annexés, dans lesauels : @
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Figure 1 est une vue partiellement schématique d'un systè- me destiné à contrôler la température de la vapeur.surchauffée et comprenant un régulateur de température du type à. pulvérisation, montré en élévation latérale partiellement en coupe;
Figure 2 est une vue latérale en coupe et à une échelle plus grande que la figure 1, du régulateur de températUre;
Figure 5 est. une coupe transversale lelong de la ligne 3-3 de la figure 2.
Figure 4 est une élévation latérale à une échelle encore plus grande, de l'ajutage de pulvérisation;
Figure 5 est une vue en bout de l'ajutage de pulvérisation; et
Figure 6 est une vue plane en coupe le long de la ligne 6-6 de la figure 4, de l'ajutage de pulvérisation.
Dans le système montré à la figure 1 des dessins, de la¯ vapeur surchauffée passe, du collecteur de vapeur et d'eau 10 d'un géné- rateur de vapeur, à travers un premier surchauffeur chauffé au gaz 12, et une allonge du tuyau de sortie 14 du surchauffeur ali- mente la chambre régulatrice de température 16.
Dans la chambre ré- gulatrice de trouve un fourreau qui comprend un tron- çon cylindrique d'admission 18 et une chemise intérieure sous la forme d'un Venturi de sortie 20, centrée à l'intérieur de la chambre 16 et écartée des parois de celle-ci car des cales espacées 22 à une extrémité, et par une bague 24 à l'autre extrémité Comme il est montré, quatre, cales d'écartement,- espacées de 90 et soudées sur le Venturi de sortie 20, s'justent avec glissement contre la paroi intérieure de la chambre 16.
La bague 24 est soudée sur le tronçon d'admission 18 et s'ajuste étroitement dans la paroi intérieure de la chambre 20, tandis qu'un raccord latéral 26 est fixé sur le tronçon d'admission 18, où celui-ci présente une ou- verture latérale, et ce raccord sàjuste dans le raccord latéral 28 de l'ajutage, toujours pour fixer le fourreau dans sa position de marche.
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A son extrémité d'entrée, le tronçon démission 18 est sup- porté à l'intérieur de la paroi de la. chambre par la bague 24 et comme, jusqu'à la gorge du Venturi, ce tronçon conduira de la va- peur surchauffée, il n'y aura pas de déplacement différentiel du tronçon par rapport à la paroi de l'enveoppe, o s'il y en a un, il sera petit étant donné que l'emplacement longitudinal du fourreau ent-i tier est fixé par le raccord latéral 26. Le raccord latéral 26 est sou- dé ' au raccord 28 et il agit également pour tenir la partie inter- médiaire du fourreau au centre de l'enveloppe.
Etant donné que l'extrémité de sortie du Venturi peut se déplacer axialment, ce Venturi se dilatera ou se contractera dans le sens de la longueur d'après les variations de températures aux- quelles sera soumise sa paroi métallique dont la température est légèrement binférieure à celle de l'enveloppe environnante puisque de la vapeur surchauffée passera dans l'anneau entre la chambre 16 et le Venturi de sortie 20.
Le tronçon cylindrique d'admission 18 présente un ou plu- , sieurs trous 19 qui permettent le passage de la vapeur surchauffée dans l'espace annulaire entre le tronçon d'admission et la chambre
16. Etant donné que les espaces entre les cales 22 -du Venturi fournissent des sorties, ilay aura un certain flux de vapeur sur- chauffée à travers l'espace annulaire entre les tronçons 18 et 20 et.la chambre. A l'exception de pertes dextérieures de chaleur en des endroits situés µ l'avant de la gorge du Venturi et de l'effet refroidissant des parois refroidissantes du Venturi de sortie, la vapeur surchauffée:
- passant à travers l'espace ,annulaire, µ l'extré- rieur des tronçons 18 et 20, ne subira. qu'une faible réduction de température et pour ces raisons, la lourde paroi de la chambre 16 n'aura pas de gradients abrupts de température.
Quatrecplaques 23 placées-radialement et à des distances égales autour de l'entrée du Venturi de sortie;L comme il est mon- tré dans la figure 3, supportent le Venturi 20 en alignement précis avec la portion cylindrique-d'admission et avec l'axe de l'ajutage
30.
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Ces plaques qu'on soudera de préférence au tronçon d'admission, servent à renforcer l'orifice d'admission du Venturi de sortie auquel elles sont fixées, leur bord intérieur Étant conforme pour s'adapter étroitement à la surface extérieure du Venturi de sortie.
De plus, chaque plaque 23 s'appuie contre une bague 21 qui est fixée dans l'extrémité de sortie du tronçon cylindrique d'admission.
L'ajutage de pulvérisation d'eau 30 est tenu en place, à l'avant et très près de l'entrée du Venturi de sortie, par un tube d'ajutage d'eau qui comprend les tronçons 32, 34, et 36, le tronçon Z4 étant, comme montré, muni d'une collerette pour permettre son rattache- ment à la collerette du raccord de l'ajutage 28 au moyen de boulons 38.
Comme indiqué dans' les figures 4,5 et 6 l'ajutage de pulvéri- sation 30 possède une chambre circulaire dont l'admission est reliée au tronçon'de tube 32 et est disposée tangentiellement pour pro- duire un mouvement giratoire de l'eau dans la chambre de l'ajutage et une pulvérisation en forme de cône à travers la sortie cen- trale 76 de l'ajutage. Le centre de cette sortie, la ligne médiane de la chambre de l'ajutage de pulvérisation et les axes longitudinaux du tronçon d'admission 18 et du Venturi de sortie*20 du fourreau, se trouvent dans le prolongement l'un de l'autre. La sortie 76 est située à une distance de la'gorge du Venturi de sortie qui est in- férieure au diamètre de l'orifice d'admission de-ce Venturi.
Le tube de l'ajutage de pulvérisation est relié à une source d'eau relativement pure et dont la température est inférieure à celle de la vapeur qui sera surchauffée, tandis que sa pression est sensiblement plus élevée que celle de la vapeur qui' passe à'travers le régulateur de température, et cette eau est conduite vers l'aju- tage 30, a un endroit tel que l'effet de refroidissement sur le mé- tal du Venturi de sortie et particulièrement sur le métal à la gorge du Venturi, soit minimum. Ceci est obtenu en plaçant l'ajutage de
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pulvérisation de tellefsçon.parrappcrt 'l' entr# du Venturi de sortie, que le jet pulvérisé sortant de l'ajutage soit disposé dans une enve- @
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loppe de vapeur qui s'accélère jusqu'à la. vitesse à la gorge et qui aspire le jet d'eau pulvérisé.
On a également placé l'ajutage dàns une zône de vitesse relativement petite, de sorte que la perte de pression due à la turbulence cr:éée par le corps de l'ajutage, soit petite.
L'eau .qui sort de l'ajutage 30 est dirigée vers la surface intérieure du Venturi de sortie, à son extrémité d'admission, et prend approximativement la forme.d'un cône creux enveloppé unifor- mément par la vapeur et présente une grande surface d'eau pulvérisée à la vapeur environnante.
Etant donné que l'ajutage 30 décharge l'eau avec une compo= sante initiale dé vitesse dans la direction du flux de vapeur, l'énergie prise au flux de vapeur pour accélérer l'eau, est matériel- lement réduite.
L'énergie requise'pour accélérer l'eau jusqu'à la vitesse de la vapeur est récupérée à .la sortie de ,la. gorge du Venturi, dans le même rapport que les caractéristiques de récupération de l'ajutage par suite de la vitesse de la réaction entre la vapeur et l'eau; cette réaction vaporisant l'eau atomisée par transfert de chaleur de la vapeur surchauffée. Dans l'appareil représenté cette réaction est pratiquement instantanée.
La vapeur s'approche grande vitesse du régulateur de tempé- rature à travers le conduit 14, et cela signifie que la vitesse du fluide à travers la gorge du Venturi est extrêmement élevée.
Pour produire le transfert de chaleur 'entre les deux fluideson uti- lise, dans l'appareil représenté, des vitesses de fluide à travers la gorge du Venturi qui s'approchent de la vitesse du son et ces conditions, combinées à' la disposition décrite précédemment de l'ajutage de pulvérisation, conduisent à la vaporisation pratiquement instantanée des deux fluides.
Au delà du régulateur de température, la vapeur passe à tra- vers un conduit 41 vers un second surchauffeur chauffé au gaz 43 et de là elle passe à travers un conduit 44 vers le lieu de son emploi.
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Dans le système montre dans la figure 1, la source d'eau régulatrice de température, pour l'ajutage dé pulvérisation 30, est la tuyauterie d'alimentation 50 de la chaudière, tuyauterie qui part de la pompe d'alimentation 53, passe à travers l'économiseur 54 et se rend vers le collecteur de vapeur et d'eau 10..'On bran- chement 56 mène de le tuyauterie 50 vers le tube 36 de l'ajutage de pulvérisation, une vanne de réglage du flux 58 étant intercalée entre les deux. Cette vanne est commandée par un appareil 60 qui à son tour est controlé par un relais 62 qui est assujetti à l'indice leur et enregistreur de flux de vapeur 64, et à un dispositif 66 'sensible à l'a température de la vapeur.
Le flux d'eau régulatrice de température vers 1''ajutage 32, est donc contrôlé conformément à la demande, pour un effet régulateur de la température de la vapeur indiqué par-le flux de vapeur et par l'écart entre une température déterminée et la température de la vapeur dans la sortie-44.
Un conduit de dérivation 70, qui contourne la vanne de réglage du flux 58, comprend une vanne actionnée par moteur 72 et' qui contrôle le flux d'eau à travers le conduit de dérivation.
Le contrôle de la surchauffe peut se faire automatiquement, semi-automatiquement ou à la main.
Le régulateur de température a un grand rayon de fonctionne- ment, et il est caractérisé par une petite chute de pression et par sa réaction rapide aux variations dans la demande d'effet ré- gulateur de température de vapeur, Il est également caractérisé par sa simplicité de contrôle et par l'aménagement simple et com- pact d'un petit nombre d'organes. L'emploi d'un fourreau favorise une longue durée de vie du régulateur de température car son emploi élimine de sérieuses tensions de déformations thermiques dans les parois de la. chambre du régulateur, de sorte qu'on évite la détério- ration de l'épaisseparoi de la chambre due aux variations de température in terne.