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P@RFECTIONNEMENTS RELATIFS A UN SYSTEME DE CONDENSEUR A ETAGES MULTIPLES:
La présente invention se rapporte à un condenseur à étages mul- tiples destiné à être placé à l'intérieur d'un carter unique et conçu pour utiliser un seul fluide de condensation passant successivement de l'une des chambres à la suivante., ces chambres communiquant respectivement avec les étages d'un éjecteur multipleo
Les procédés décrits dans le brevet américain Merriam et Wiles N 2.080.179 du 11 mai 1937 exigeaient le traitement de grandes quantités de gaz condensable et 19établissement d'un vide poussé dans un très court laps de temps.
Antérieurement à la présente invention, on a obtenu ces ré- sultats par l'utilisation de systèmes d'évacuation de la vapeur à étages mul- tiples, un condenseur distinct étant prévu pour chaque étage du système éjec- teuro
La présente invention dans 1?un de ses modes de réalisation pré- voit un système de condenseur formant un tout comportant deux chambres sus- ceptibles d'être utilisées avec un système d'évacuation à trois étages.
Ainsi qu'on va le montrer, la première chambre est reliée à la sortie du pre- mier étage du système d'évacuation, la seconde chambre est reliée de la même manière au second étage et le troisième étage du système d'évacuation est une pompe à vide mécanique reliée à la sortie de gaz de la seconde chambre.
On ménage? un espace à 13 intérieur de la seconde chambre pour séparer les particules d'eau entraînées du gaz avant que ce dernier quitte la chambre.
Les chambres sont disposées de manière à utiliser une source unique de li- quide de condensation passant directement de la première chambre à la secon- deo
La présente invention vise également un système d'éjecteur com-
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tant : au moins trois étages successifs d'évacuation; un système de condenseur à trois chambres, dont les chambres sont reliées respectivement au pre- mier, second et troisième étage du système d'éjection et comportent une source unique de liquide de condensation; un conduit d9admission de ce liquide à la première chambre du condenseur; un dispositif d'évacuation de ce liqui- de passant directement à la seconde chambre du condenseur;
un dispositif mé- canique pour faire passer ce liquide de la seconde à la troisième chambre; enfin, un dispositif dans chaque chambre pour assurer le contact entre ce liquide et le gaz traversant cette chambreo
Les procédés décrits dans la technique exigent le traitement
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de grandes quantités de gaz condensable et leétablïssement d'un vide poussé dans un très court laps de tempso Antérieurement à la présente invention on obtenait ces résultats par l'utilisation de systèmes d'évacuation de la
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vapeur à étages mltipleso Il existe couramment des éjecteurs à vapeur à trois étageso Le premier étage communique directement avec la chambre dans laquelle on doit créer une dépression et est capable d'y établir des dépres-
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sions absolues aussi basses que 2,54 cm.
de mercure ou moinso La vapeur provenant de cet électeur est., bien entendu., dirigée vers un condenseur à eau. La pression régnant dans ce condenseur varie en fonction de la tempé=
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rature de l'eau disponible depuis une valeur aussi basse qu'environ 2,54 cmo jusqu9à une valeur aussi élevée que 5908 cmo ou légèrement supérieureo Nor- nalement, on considère qu'un modèle de chambre de condenseur permettant d'ob- tenir une pression de 5,08 cmo est sensiblement correcto
L'éjecteur du second étage prélève la matière qui n'est pas condensée dans cette chambre et augmente la pression absolue exercée sur celle-
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ci généralement jusqu'à environ 10D 16 à 15924 cm.
de mercureo On fait pas= ser ces matières à une seconde chambre de condensation où la pression est de cet ordreo
La matière non condensée dans la seconde chambre du condenseur traverse un éjecteur à vapeur du troisième étage où la pression se trouve portée jusqu'aux environs de la pression atmosphérique ou légèrement au-dessuso On fait passer les gaz provenant de l'éjecteur du troisième étage dans une troisième chambre de condenseur où règne une pression sensiblement atmosphérique., mais normalement légèrement au-dessus de cette dernièreo Les gaz effluents provenant de cette chambre sont normalement évacués dans P atmosphère
On peut utiliser davantage d'étages d'éjection de vapeur, si on le désire, mais trois sont suffisants pour la plupart des applications.
Jusque ce jour, on utilisait, en général,, un condenseur distinct pour chaque étage du système éjecteur en utilisant des tubulures à eau in-
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dividuelleso On utilise habituellement une ou plu,--leurs colonnes barométri- ques pour extraire le liquide du système de condwnxationa La nécessité d'utiliser une colonne barométrique entraîne des exigences d'espace et d11in= stallation qui sont fréquemment onéreuses.
Le présent système constitue un système à un seul condenseur
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formant un tout qui est capable d9utiliser une seule source d'eauo Aucune colonne barométrique n11est nécessaireo Le mode de réalisation résultant comporte une chambre de dimensions réduites qui peut être placée dans à peu près n9importe quel espace limitéo Ainsi qu'on va le montrer., la présente invention prévoit un seul carter à l'intérieur duquel les chambres du conden-
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seur sont montées l'une au-dessus de l9autreo Leau d9évacution s11écoule d'une chambre à une autre par gravité et est pompée de la dernière chambre par des dispositifs mécaniques appropriéso
On a représenté 1?invention sur les dessins annexes, sur les- quels :
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La figure 1 est une élévation de profila partiellement en coupé et partiellement arrachée, du système dévacuationo Cette figure est quel- que peu schématique car les canalisations de vapeur, étant donné qu'elles sont classiques ne sont pas représentées afin que le dispositifs puisse être parfaitement compris; la figure 2 est une élévation de profil partiellement en coupe du système d'évacuationo Cette figure est quelque peu schématique, étant donné que les canalisations de vapeur qui sont classiques ne sont pas repré- sentées, afin que le dispositif puisse être parfaitement compris; la figure 3 est une coupe horizontale faite par 3-3 de la figu- re 2; la figure 4 est une vue similaire faite par 4-4 de la figure 2;
enfin, la figure 5 est une autre vue similaire faite par 5-5 de la figure 20
Les trois dernières vues représentent respectivement les cou- pes horizontales des première, troisième et seconde chambre du condenseur.
Sur la figure 1, la chambre 10 doit être soumise à une dépres- sion dans la mesure.' désirée. L'éjecteur à vapeur 11 du premier étage communique par un raccord 12 avec la chambre à vidéo Le fonctionnement d'un éjecteur à vapeur est bien connu et ne fait pas partie de l'inventiono En conséquence, les canalisations de vapeur aboutissant aux éjecteurs à va- peur ne sont pas représentées, étant donné qu'elles ne feraient simplement que compliquer les dessins. Toutefois, bien entendu, chaque éjecteur à va- peur est pourvu, dans le mode de réalisation classique, des canalisations de vapeur nécessaires et de dispositifs de commande de leurs obturateurs.
Dans la réalité, on prévoit des dispositifs de contrôle automatique de la pression¯, de la température et d9autres conditions en des endroits appro- priés du système
Les gaz effluents provenant de l'éjecteur 11 du premier étage pénètrent tangentiellement dans la première chambre 15 du condenseur par l'ouverture 16. L'eau de condensation est envoyée à la chambre 15 par la canalisation 13 qui remonte finalement à travers la chambre et se termine immédiatement au-dessous d'un plateau 14.
Un support 17 maintient la cana- lisation 13 en placeo Le plateau 14 s'étend entre les parois opposées de la chambre,au-dessus de l'extrémité de la canalisation 13, en laissant des espaces entre ses bords longitudinaux et les parois de la chambre pour con- stituer des passages pour les gaz au delà du plateauo Etant donné que l'eau est àous pression et que la chambre est soumise à une dépression ab- solue appréciable, d'environ 2,54 à 5.08 cm. de mercure, l'eau pénètre avec une force considérable et se trouve projetée contr le plateau 14, en pro- duisant une "feuille" en forme de parapluie qui est alors projetée.contre la paroi de la chambrée L'eau tombe dans le courant tangentiel de gaz effluents.
Ces gaz sont normalement de la vapeur et des gaz non condensa- bles9 tels que de l'airo
La vapeur non condensée et les gaz non condensables provenant de la première chambre traversent la canalisation 19 pour aboutir à l'éjec- teur à vapeur 20 du second étage dans lequel on utilise la vapeur supplémen- taire comme force de propulsion servant à accroître la pression et à diriger les gaz par la canalisation 21 jusqu9à une seconde chambre 25 de condenseur.
Sous l'effet de la pesanteur, l'eau provenant de la première chambre du con- denseur passe par lorifice d'évacuation 18 et descend par le conduit 22 jus- qu'à un réservoir 23. Ce réservoir est maintenu rempli de liquide et une colonne de liquide suffisante est'conservée à l'intérieur du conduit 22 pour équilibrer la différence de pressions entre les première et seconde chambre
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du condenseuro Un conduit d'approximativement 1950 mètre de long donne sa- tisfaction quand on utilise de l'eau et une pression de 2954.-ou 5908 cmo dans la première chambre et de 10, 16 à 15,24 cmo dans la seconde chambre.
Les gaz effluents provenant de l'éjecteur 20 du second étage pé- nètrent tangentiellement dans la seconde chambre du condenseur par l'ouver- ture 24. Le réservoir 23 et l'ouverture 24 sont disposés de telle sorte que les gaz dirigés dans la chambre traversent la cascade de liquide débor dant du réservoiro Presque toute la vapeur provenant de l'éjecteur à vapeur 20 du second étage est condensée à l'intérieur de l'espace ménagé entre le réservoir 23 et l'enveloppe 30 formant la seconde chambre 25. Les gaz non condensables s'élèvent verticalement dans l'espace laissé entre l'enveloppe 30 et le conduit d'évacuation 22,
généralement saturés de vapeur d'eau et- entraînant des particules d'eau. La vitesse dans l'espace à l'intérieur de la chambre 25 au-dessus du réservoir 23 est assez faible pour que la plupart des particules d'eau se séparent et retombento
Un raccord de sortie 31 est mis en communication avec la partie supérieure de la seconde chambre 25 ou les gaz non condensables comportant une quantitéplus faible d'humidité entraînée sont amenés à une pompe à vide mécanique 32. Cette pompe débite par une canalisation 33 vers un séparateur (non représenté) Etant donné que la plupart de l'humidité est séparée des gaz non condensables pendant qu'ils sont encore à l'intérieur de la chambre 25, Inutilité du séparateur (non représenté) est sensiblement réduite.
L'eau débordant du réservoir 23 est recueillie dans la partie inférieure de la chambre 25 et sort éventuellement par la canalisation 26 prévue dans le fond de l'enveloppe 30. On prévoit un appareil de contrôle 27 du niveau du liquide qui comporte des raccords 28, 29 avec la chambre 25, et qui est destiné à être utilisé avec une pompe d'extraction. Si l'espace disponible permet de substituer au conduit 26 une colonne barométrique9 on peut supprimerdans ce casa le dispositif de contrôle de niveau du liqui= deo
Dans les systèmes normaux d'évacuation de la vapeur tels que ceux habituellement utilisés9l'évacuation est continue. En conséquence., l'appareillage d'extraction de l'air est réduit et la vitesse de l'air à travers le condenseur est faible.
Le présent système est conçu pour fonc- tionner en discontinu, de grands volumes d'air étant déplacés à certains moments et de petits volumes d'air à d'autres. En conséquence9 l'appareil= lage est construit pour des vitesses d'air élevées. De grandes quantités d'air peuvent passer par la pompe à vide mécanique 32 ainsi que par les cham- bres du condenseur.
A titre d'exemple du système condenseur qui précède, le tableau suivant donne les températures et les pressions régnant dans le système dans les conditions de fonctionnement indiquées. P représente la pression abso- lue en cm. de mercure et T représente la température en degrés centigrades.
La quantité d'eau de condensation traversant le condenseur est constante pour toutes les conditions de charge énumérées. Les températures et les pressions ont été prises en des points indiqués sur le dessin par des lettres de référence correspondant aux lettres de référence du tableau suivant.
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TABLEAU 1.
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: <SEP> Faible <SEP> Charge <SEP> g <SEP> Forte <SEP> Faible <SEP> '. <SEP> Charge <SEP> g <SEP> Forte <SEP> : <SEP> Charge
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<tb> charge <SEP> d'air <SEP> charge <SEP> charge <SEP> : <SEP> moyenne <SEP> charge <SEP> moyenne
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d'air moyenne d-air de de de sd2air et
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<tb> : <SEP> vapeur <SEP> vapeur <SEP> vapeur <SEP> de <SEP> vapeur
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<tb> ----. <SEP> ----------.---------.---------.--------.---------.--------.
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Tl Il g 11 11 s 17. il il il T2 g 17 g 15 g 13 g 18 5 e g g 29 g 21 T3 21 g 2195 o o 21 s21 g 2595 a o 31 a o 25 T4 33 o 34 : 38 : 28 : 28 1 31 33 Pl 0925 0 293 1930 o 0917 o 1947 g 393 g 195 P2 398 8 1 g 17 3 1 88 0 s 65 298 3945 P3 9914 1934 a o 20 s 8 498 593 390 g 10916
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<tb> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 5, le système d'éjecteur communique avec une chambre 110 dans laquelle on doit faire le vide jusquau degré voulu.
L'éjecteur à vapeur 111 du premier éta- ge communiques par une ouverture 112, avec la chambre à video Le fonction= nement d'un éjecteur à vapeur est bien connu et ne fait pas partie de l'in- ventiono
Les gaz effluents provenant de 1?éjecteur du premier étage pé- nètrent tangentiellement dans la première chambre 125 du condenseur,comme indiqué sur la figure 3. Veau de condensation est envoyée à cette chambre par la canalisation 113 qui remonte axialement dans la chambre 115 et se termine immédiatement au-dessous d'un plateau 114.
Etant donné que Peau est sous pression et que la chambre est sous un vide absolu appréciable (d'environ 2,54 à 5908 cm. de mercure)±) l'eau pénètre avec une force consi- dérable et est projetée contre le plateau en produisant une feuille en for= me de parapluie qui est alors projetée contre la paroi de la chambre. Le liquide perd la plus grande partie de sa vitesse par suite de la turbulence ainsi créée et retombe sur la couronne 116 qui se trouve dans la partie su- périeure de la chambre du condenseuro De la couronne 116, l'eau tombe en "feuilles" annulaire dans le courant tangentiel des gaz effluents. Bien entendu, ces gaz sont constitués normalement par de la vapeur et des gaz non condensablestels que de l'air.
Lorsque le liquide qui pénètre est entiè- rement constitué par de la vapeur, Inefficacité du système représenté est
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si grande que Peau quittant la partie inférieur< , , la chambre par le con- duit d'évacuation 117 peut avoir une température plus élevée que la tempéra- ture d'ébullition de l'eau, à la passion mesurée au point 118 sur la figu- re 3.
Dans la technique±) ceci est connu comme une approche négativeo Jus- qu'à ce jour, le but de la technique était d'obtenir une approche à zéro et celle-ci est même rarement obtenue. On croit qu'une approche négative est un résultat entièrement nouveauo
La vapeur non condensée et les gaz non condensables provenant de la première chambre du condenseur passent par la canalisation 119 pour se
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rendre à 1,9éjecteur à vapeur 121 du second étage, éjecteur dans lequel on utilise la vapeur additionnelle comme force de propulsion pour augmenter la pression et diriger les gaz, par la canalisation 120, dans la seconde cham-
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bre 125, du condenseur.
L?eau provenant de la première chambre du conden- beur passe par le conduit d'évacuation 117 et descend dans le conduit 122 pour se rendre au réservoir 123 situé quelque peu au-dessus du fond de la
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chambre. Ce réservoir est maintenu plein de liquide et bien entendu, on con- serve une colonne suffisante de liquide à l'intérieur du conduit 122 pour équilibrer la différence de pression entre les première et seconde chambre de condensation., Dans la pratique réelle., en utilisant une pression de 2,54 à 5908 cmo dans la première chambre et de la,16 à 15,24 cmo dans la seconde chambre, on a constaté qu'un conduit d'approximativement 1,5 mètre de long est satisfaisant,
l'eau étant l'agent de condensationo
Les gaz effluents provenant de l'éjecteur 121 du second étage pénètrent dans la seconde chambre du condenseur par 1-'ouverture 124 et sont dirigés tangentiellement dans cette chambre ainsi que le montre la figure 5.
Ce réservoir 123 et l'ouverture 124 sont disposés de telle sorte que les gaz traversant la chambre du condenseur traversent la cascade de liquide débordant du réservoir 123. Après avoir traversé cette cascade, les gaz sortent par l'ouverture 126 et se rendent à l'éjecteur à vapeur 131 du troi- sième étage à l'intérieur duquel la pression est accrue sous l'effet de la vapeur ajoutée,, la pression étant amenée sensiblement à la pression atmos- phérique au point d'évacuation 134 à l'intérieur de la chambre 135 du troi- sième étage du condenseuro
L'eau débordant du réservoir 123 est recueillie en 127 et est entraînée grâce à un dispositif mécanique approprié, tel que la pompe 1289 par l'intermédiaire de la canalisation 129 dans un réservoir 133 à trop- plein.
Ce réservoir comporte un cylindre ou élément vertical 132 et un élément horizontal de séparation 130 au voisinage de la partie médiane de l'élément cylindriqueo Le plateau 130 divise l'élément cylindrique en un réservoir 133 et un déflecteur 136, grâce auquel les gaz sortants atteignent l'ouverture de sortie 1370
L'eau se trouvant dans le réservoir 133 à trop-plein déborde sous forme d'une cascade annulaire sur l'extérieur de l'élément cylindrique 132 et permet d'obtenir ainsi un bon contact pour les gaz sortant du troi- sième étage 135 du condenseuro Le réservoir à trop-plein constitue égale- ment un réservoir formant un joint hydraulique dans le cas où la pompe se désamorceraito
L'eau de refroidissement sort ultérieurement par la canalisa- tion 138.
Pendant le passage à travers le système de condenseur,la tempé- rateur de 1-'eau augmente conformément à la charge thermique dans les obtura- teurs. Si l'eau de refroidissement entrante est à environ 25 C, les char- ges thermiques habituellement fournies par l'éjecteur lorsqu'on s'en sert dans un procédé pour l'humidifcation du tabac obligent la température de sortie de la chambre à être d'environ 40 C. La température de sortie de la seconde chambre est d'approximativement 45 C et celle de la troisième cham- bre est d'environ 65 C.
Ces chifrfres entrent nettement dans la marge de sécurité requise en ce qui concerne les pressions d'évacuation des étages d'obturateurso
L'un des avantages.du système réside dans le court trajet des gaz non condensables dans la première zone de condensation 115 jusqu'à la canalisation d'extraction 119. La chambre est dépourvue de plateaux dé= flecteurs, de condenseurs d'eau, de réservoirs à trop-plein et de zones d'écoulement réduiteso Pour cette raison, la chambre a une très faible chu- te de pression du fait de l'absence de frottement.
On note que cette chute de pression est inférieure à 2,54 cmo d'eau pour des charges d'air normaleso En principe., on prévoit ces obstacles dans le but de contrôler les gaz sor- tantso Dans le présent système, on constate que l'on obtient les meilleurs résultats sans prévoir ces obstacles et que, bien entendu, les frais de construction sont beaucoup moins élevéso
Dans les systèmes normaux d'évacuation de la vapeur tels que ceux qui fonctionnent habituellement, l'éyacuation est continue.
En consé-
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quenceg l'appareillage d'extraction de l'air est de faibles dimensions et la vitesse de 1.9 air à travers le condenseur est basseo Dans le cas présent, la machine est conçue pour se prêter au fonctionnement en discontinu au cours duquel de grands volumes dair sont déplacés à certains moments et de petits volumes d'air sont déplacés à d'autres momentso L'appareillage est, par con- séquent, étudié pour de grandes vitesses d'air.
Il est bien évident que la description détaillée qui précède n'est donnée qu'à titre indicatif afin de permettre de mieux comprendre l'in- vention et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de sa portée et de son esprito
Bien que l'invention entière soit ici exposée comme étant appli- quée à un système déjecteur à vapeurs on peut l'appliquer à des systèmes dans lesquels on utilise d'autres gaz condensables comme force d'évacuationo REVENDICATIONS
1.
Un système de condenseur à deux étages comportant-. au moins deux chambres de condenseur, la première chambre étant située au-dessus de la seconde; un conduit d'arrivée du liquide de condensation à la première chambrer un conduit d'évacuation par gravité servant à évacuer le liquide de la première chambre pour l'amener à la seconde chambre; une masse obtura- trice liquide ou joint hydraulique prévu dans la seconde chambre pour obtu- rer hermétiquement ledit conduit d'évacuation; un dispositif servant à en- voyer la vapeur et les gaz non condensables à la première chambre et à les faire passer ensuite dans la seconde chambre; enfin, un conduit de sortie pour les gaz non condensables dans la seconde chambre.
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P @ RFECTIONING RELATED TO A MULTI-STAGE CONDENSER SYSTEM:
The present invention relates to a multi-stage condenser intended to be placed inside a single casing and designed to use a single condensing fluid passing successively from one of the chambers to the next., These chambers. communicating respectively with the stages of a multiple ejector
The processes described in Merriam and Wiles US Pat. No. 2,080,179 of May 11, 1937 required the processing of large quantities of condensable gas and the establishment of a high vacuum in a very short period of time.
Prior to the present invention, these results have been obtained by the use of multi-stage steam discharge systems, a separate condenser being provided for each stage of the ejector system.
The present invention in one embodiment provides for an integral condenser system having two chambers suitable for use with a three stage exhaust system.
As will be shown, the first chamber is connected to the outlet of the first stage of the exhaust system, the second chamber is likewise connected to the second stage and the third stage of the exhaust system is a mechanical vacuum pump connected to the gas outlet of the second chamber.
Are we cleaning? a space within the second chamber for separating entrained water particles from the gas before the latter leaves the chamber.
The chambers are arranged to use a single source of condensate flowing directly from the first chamber to the second.
The present invention also relates to an ejector system com-
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as long: at least three successive evacuation stages; a three-chamber condenser system, the chambers of which are connected respectively to the first, second and third stage of the ejection system and have a single source of condensing liquid; an inlet duct for this liquid to the first chamber of the condenser; a device for evacuating this liquid passing directly to the second chamber of the condenser;
a mechanical device for passing this liquid from the second to the third chamber; finally, a device in each chamber to ensure contact between this liquid and the gas passing through this chamber.
The methods described in the art require the treatment
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large quantities of condensable gas and the establishment of a high vacuum in a very short period of time Prior to the present invention these results were obtained by the use of exhaust systems for the gas.
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Multiple-stage steam o There are currently three-stage steam ejectors o The first stage communicates directly with the chamber in which a vacuum is to be created and is able to establish depress-
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absolute sions as low as 2.54 cm.
of mercury or less o The vapor from this elector is, of course, directed to a water condenser. The pressure in this condenser varies depending on the temperature =
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water availability from as low as about 2.54 cmo to as high as 5908 cmo or slightly highero Normally, it is considered that a condenser chamber model capable of achieving a pressure of 5.08 cmo is appreciably correcto
The second stage ejector takes the material that is not condensed in this chamber and increases the absolute pressure exerted on it.
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this usually up to about 10D 16-15924 cm.
of mercuryo We do pas = ser these materials in a second condensation chamber where the pressure is of this ordero
The uncondensed material in the second condenser chamber passes through a third stage steam ejector where the pressure is raised to around atmospheric pressure or slightly above o The gases from the third stage ejector are passed through in a third condenser chamber where there is a substantially atmospheric pressure, but normally slightly above the latter o The effluent gases from this chamber are normally discharged into the atmosphere
More steam ejection stages can be used, if desired, but three are sufficient for most applications.
Until now, in general, a separate condenser has been used for each stage of the ejector system using internal water pipes.
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dividuelleso One or more barometric columns are usually used to extract liquid from the condensing system. The need to use a barometric column results in space and storage requirements which are frequently onerous.
The present system constitutes a single condenser system
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forming a whole which is capable of using a single source of water o No barometric column is required o The resulting embodiment has a reduced size chamber which can be placed in just about any limited space o As will be shown. the present invention provides a single casing within which the condensate chambers
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o The discharge water flows from one chamber to another by gravity and is pumped from the last chamber by appropriate mechanical devices o
The invention has been shown in the accompanying drawings, in which:
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Figure 1 is a sectional elevation partially in cut and partially cut away, of the exhaust system This figure is somewhat schematic because the steam pipes, since they are conventional are not shown so that the devices can be perfectly understood; Figure 2 is a partially sectional side elevation of the exhaust system. This figure is somewhat schematic, since conventional steam lines are not shown, so that the device may be fully understood; Figure 3 is a horizontal section taken through 3-3 of Figure 2; Figure 4 is a similar view taken at 4-4 of Figure 2;
finally, figure 5 is another similar view taken by 5-5 of figure 20
The last three views represent the horizontal sections of the first, third and second chamber of the condenser respectively.
In Fig. 1, chamber 10 should be subjected to a vacuum in the measurement. desired. The first stage steam ejector 11 communicates through a connection 12 with the video chamber The operation of a steam ejector is well known and does not form part of the invention. Consequently, the steam lines leading to the ejectors at fumes are not shown, as they will only complicate the drawings. However, of course, each steam ejector is provided, in the conventional embodiment, with the necessary steam pipes and with control devices for their shutters.
In reality, devices are provided for automatic control of pressure, temperature and other conditions at suitable places in the system.
The effluent gases coming from the ejector 11 of the first stage enter tangentially into the first chamber 15 of the condenser through the opening 16. The condensation water is sent to the chamber 15 through the pipe 13 which finally rises through the chamber and ends immediately below a plateau 14.
A support 17 holds the pipe 13 in place. The plate 14 extends between the opposite walls of the chamber, above the end of the pipe 13, leaving spaces between its longitudinal edges and the walls of the chamber. chamber to provide passageways for the gases beyond the plateau. Since the water is under pressure and the chamber is subjected to an appreciable absolute vacuum, of about 2.54 to 5.08 cm. of mercury, the water penetrates with considerable force and is thrown against the tray 14, producing an umbrella-shaped "leaf" which is then thrown against the wall of the chamber The water falls in the current effluent gas tangential.
These gases are normally steam and non-condensable gases9 such as air
Uncondensed steam and non-condensable gases from the first chamber pass through line 19 to the second stage steam ejector 20 where the additional steam is used as a propelling force to increase pressure. and directing the gases through line 21 to a second condenser chamber 25.
Under the effect of gravity, the water coming from the first chamber of the condenser passes through the discharge port 18 and goes down through the conduit 22 to a reservoir 23. This reservoir is kept filled with liquid and a sufficient column of liquid is kept inside the conduit 22 to balance the pressure difference between the first and second chambers
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condenser A duct approximately 1950 meters long gives satisfaction when using water and a pressure of 2954.-or 5908 cmo in the first chamber and 10, 16 to 15.24 cmo in the second chamber .
The effluent gases from the ejector 20 of the second stage enter tangentially into the second chamber of the condenser through the opening 24. The reservoir 23 and the opening 24 are arranged so that the gases directed into the chamber. Almost all the vapor coming from the second stage vapor ejector 20 is condensed inside the space between the tank 23 and the casing 30 forming the second chamber 25 pass through the cascade of liquid overflowing from the reservoir. The non-condensable gases rise vertically in the space left between the casing 30 and the discharge duct 22,
usually saturated with water vapor and entraining water particles. The speed in space inside chamber 25 above tank 23 is low enough that most of the water particles separate and fall back.
An outlet connection 31 is placed in communication with the upper part of the second chamber 25 where the non-condensable gases with a smaller amount of entrained moisture are supplied to a mechanical vacuum pump 32. This pump delivers through a pipe 33 to a separator (not shown) Since most of the moisture is separated from the non-condensable gases while they are still within chamber 25, the utility of the separator (not shown) is significantly reduced.
The water overflowing from the reservoir 23 is collected in the lower part of the chamber 25 and optionally exits through the pipe 26 provided in the bottom of the casing 30. A device 27 for monitoring the level of the liquid is provided which comprises fittings 28. , 29 with the chamber 25, and which is intended for use with an extraction pump. If the available space makes it possible to replace the pipe 26 with a barometric column9, the liquid level control device can be omitted in this case.
In normal steam exhaust systems such as those usually used, the exhaust is continuous. As a result, the air extraction apparatus is reduced and the air velocity through the condenser is low.
The present system is designed to operate discontinuously, with large volumes of air being moved at some times and small volumes of air at others. As a consequence9 the apparatus is built for high air velocities. Large amounts of air can pass through the mechanical vacuum pump 32 as well as through the condenser chambers.
As an example of the above condenser system, the following table gives the temperatures and pressures prevailing in the system under the operating conditions indicated. P represents the absolute pressure in cm. of mercury and T represents the temperature in degrees centigrade.
The amount of condensation water flowing through the condenser is constant for all the load conditions listed. The temperatures and pressures were taken at points indicated in the drawing by reference letters corresponding to the reference letters in the following table.
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TABLE 1.
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In the embodiment shown in Figures 2 to 5, the ejector system communicates with a chamber 110 in which the vacuum must be made to the desired degree.
The steam ejector 111 of the first stage communicates through an opening 112 with the video chamber. The operation of a steam ejector is well known and does not form part of the invention.
The effluent gases from the first stage ejector enter tangentially into the first chamber 125 of the condenser, as shown in Figure 3. Condensation water is sent to this chamber through line 113 which rises axially into chamber 115 and ends immediately below a plateau 114.
Since the water is under pressure and the chamber is under an appreciable absolute vacuum (from about 2.54 to 5908 cm. Of mercury) ±) the water penetrates with considerable force and is thrown against the platen. producing an umbrella-shaped sheet which is then projected against the wall of the chamber. The liquid loses most of its speed as a result of the turbulence thus created and falls back on the ring 116 which is located in the upper part of the condenser chamber. From the ring 116, the water falls in "sheets" annular in the tangential flow of the effluent gases. Of course, these gases normally consist of steam and non-condensable gases such as air.
When the liquid entering is entirely vapor, the inefficiency of the system shown is
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so large that the water leaving the lower part <,, the chamber through the discharge duct 117 may have a temperature higher than the boiling temperature of water, at the passion measured at point 118 on the figure 3.
In the art ±) this is known as a negative approach. To date, the aim of the technique has been to achieve a zero approach and this is rarely even obtained. It is believed that a negative approach is an entirely new result.
Uncondensed steam and non-condensable gases from the first condenser chamber pass through line 119 to
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return to the steam ejector 121 of the second stage, in which ejector is used the additional steam as propulsive force to increase the pressure and direct the gases, through the line 120, into the second chamber
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bre 125, from the condenser.
The water from the first chamber of the condenser passes through the discharge duct 117 and descends into the duct 122 to reach the reservoir 123 located somewhat above the bottom of the tank.
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bedroom. This reservoir is kept full of liquid, and of course, a sufficient column of liquid is kept within conduit 122 to balance the pressure difference between the first and second condensation chambers. In actual practice, in actual practice. using 2.54 to 5908 cmo pressure in the first chamber and 16 to 15.24 cmo in the second chamber, it has been found that a duct approximately 1.5 meters long is satisfactory,
water being the condensing agent
The effluent gases from the ejector 121 of the second stage enter the second chamber of the condenser through the opening 124 and are directed tangentially into this chamber as shown in Figure 5.
This reservoir 123 and the opening 124 are arranged so that the gases passing through the condenser chamber pass through the cascade of liquid overflowing from the reservoir 123. After having passed through this cascade, the gases exit through the opening 126 and go to the waterfall. third stage steam ejector 131 within which the pressure is increased by the effect of the added steam, the pressure being brought to substantially atmospheric pressure at the point of discharge 134 therein of the room 135 of the third stage of the condenser
The water overflowing from the reservoir 123 is collected at 127 and is entrained by a suitable mechanical device, such as the pump 1289 via the pipe 129 in a reservoir 133 with overflow.
This reservoir comprises a cylinder or vertical element 132 and a horizontal separation element 130 in the vicinity of the middle part of the cylindrical element. The plate 130 divides the cylindrical element into a tank 133 and a deflector 136, thanks to which the outgoing gases reach the exit opening 1370
The water in the overflow tank 133 overflows in the form of an annular cascade on the outside of the cylindrical element 132 and thus makes it possible to obtain a good contact for the gases leaving the third stage 135 of the condenser o The overflow reservoir also constitutes a reservoir forming a hydraulic seal in the event that the pump is deactivated.
The cooling water subsequently exits through line 138.
As it passes through the condenser system, the water temperature rises in accordance with the thermal load in the plugs. If the incoming cooling water is about 25 C, the thermal loads usually supplied by the ejector when used in a process for humidifying tobacco will cause the outlet temperature of the chamber to be. of approximately 40 C. The outlet temperature of the second chamber is approximately 45 C and that of the third chamber is approximately 65 C.
These figures fall clearly within the required safety margin with regard to the discharge pressures of the shutter stages.
One of the advantages of the system lies in the short path of the non-condensable gases in the first condensation zone 115 up to the extraction pipe 119. The chamber is devoid of deflector plates, water condensers, overflow tanks and reduced flow areas o For this reason, the chamber has a very low pressure drop due to the absence of friction.
Note that this pressure drop is less than 2.54 cmo of water for normal air loads o In principle, these obstacles are provided for the purpose of controlling the outgoing gases o In the present system, it is observed that the best results are obtained without foreseeing these obstacles and that, of course, the construction costs are much lower.
In normal steam discharge systems such as those which are normally used, the discharge is continuous.
As a result
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quenceg the air extraction equipment is small and the speed of 1.9 air through the condenser is low o In this case, the machine is designed to be suitable for batch operation in which large volumes of air are displaced at certain times and small volumes of air are displaced at other times. The apparatus is therefore designed for high air velocities.
It is obvious that the foregoing detailed description is given only as an indication in order to make it possible to better understand the invention and that various modifications can be made to it without thereby departing from its scope and of his mind
Although the entire invention is here set forth as being applied to a vapor stripping system, it can be applied to systems in which other condensable gases are used as the force of evacuation.
1.
A two-stage condenser system comprising-. at least two condenser chambers, the first chamber being located above the second; a conduit for supplying the condensing liquid to the first chamber; a gravity discharge conduit for discharging the liquid from the first chamber to bring it to the second chamber; a liquid sealing mass or hydraulic seal provided in the second chamber to hermetically seal said discharge duct; a device for delivering steam and non-condensable gases to the first chamber and then passing them to the second chamber; finally, an outlet duct for the non-condensable gases in the second chamber.