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La présente invention est relative à un vaporisateur d'eau de mer du type général représenté dans le brevet américain n 2.649.408 de Williamson et consorts l'invention dont il est question ici se rapportant plus particulièrement à des perfectionnements apportés à la construction du bouilleur et de l'échangeur de chaleur pour un tel vaporisateur
Comme il a été montré et décrit dans le brevet susdit, les vaporisateurs d'eau de mer du type considéré ici comprennent une chemise sensiblement verti- cale, divisée par des cloisons transversales en une série de chambres ou compartiments. Le premier compartiment d'en bas peut comporter une chambre formant bouilleur dans laquelle est disposé un échangeur de chaleur, en vue de mettre en ébullition l'eau de mer et d'en retirer la
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vapeur.
La vapeur erzgenci¯:é" \1.[,118 le bei.ii.le;3r est ensuite dirigée vers La chambre "j, tn,1 <.1U.-desm..:-: :.u Douille;.!' et est soumise dans celle-ci à un mouvement tourbillonnaire, en vue de séparer l'eau contenant du sel, qui avait été entraînée, d'avec la vapeur. D'une manière générale, on prévoit deux étages de séparation d'eau et de vapeur, le second étage ou étage final de séparation ayant lieu dans la troisième chambre, c'est-à-dire, la première chambre d'@n haut, de la chemise ou enveloppe. Après une sépara- tion finale entre l'eau et la vapeur, on condense cette dernière, pour assurer un ravitaillement en eau fraîche.
Des vaporisateurs de ce type sont d'un usage très répandu à bord de navires, où ils assurent le ravitaillement en eau fraîche; cependant, de tels vaporisateurs sont égale- ment utilisés dans des installations existant sur la terre ferme.
L'échangeur de chaleur du type employé dans ce vaporisateur utilise un agent de chauffage fluide et est appelé à recevoir l'agent de chauffage en son intérieur et à transmettre de la chaleur de cet agent à l'eau de mer, dans le bouilleur, ledit échangeur de chaleur étant disposé à l'intérieur du bouilleur. Ce type d'échangeur de chaleur est connu sous la dénomination de type "à panier" et est caractérisé par une paroi disposée verticalement, de forme générale cylindrique, cette paroi étant fermée aux deux extrémités et étant profondément ondulée, de manière à dé- terminer un certain nombre d'ondulations orientées radiale- ment et comportant des gorges intérieures et extérieures, orientées longitudinalement.
De la vapeur, ou un autre agent de chauffage favorable, est introduite dans l'échan- geur de chaleur au moyen d'un conduit qui s'étend à travers une de ses extrémités, et est ensuite amenée à circuler à
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travers les gorges 3.n't Y.f::'='û des ondulations, pO..l.1.' 'trans- mettre de la chaleur à 1> 0;?;c;. Ae W,l'<> . .f. v;ns:ett,: ou en cédant de la chaleur à 1-' ;: :>> de mÍ':: enn"ironnan te? la vapeur se condense et s'écoule vers le ba,sdans un col- lecteur ou une bâche à eau de condensation, d'où elle est extraite pour n'importe quelle utilisation voulue.
L'objet général de la présente invention consiste à établir une construction comprenant un-bouil- leur d'eau de mer et un échangeur de chaleur, du type décrit ci.-dessus,mais qui assure un plus grand rendement de transmission thermique et qui soit particulièrement conçu en vue de permettre l'accès de la chambre du bouil- leur, ainsi que l'enlèvement et le remplacement de l'échan- geur de chaleur hors et dans celle-ci, de façon que les opérations nécessaires d'entretien et de nettoyage puis- sent être effectuées avec une plus grande facilité..
Les objectifs plus particuliers, de même que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à tous les hommes de métier à la lecture de la description qui suit et qui se reporte aux dessins annexés, dans les- quels on a représenté, à simple titre d'exemple, un mode 'de réalisation particulier de l'invention. Il est bien entendu que les dessins et la description de l'unique mode d'exécution représenté ne doivent pas être considé- rés comme limitant la portée de l'invention.
Dans les dessins annexés : la figure 1 est une vue en coupe verticale, prise à travers la chambre du bouilleur d'un vaporisateur d'eau de mer qui comporte la construction perfectionnée du bouilleur et de 1 échangeur de chaleur; la figure 2 est une vue en coupe transversa- le par la chambre du bouilleur, prise de la manière
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indiquée par la ligne 2-2 de la figure 1; et
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bzz -figure ? cit uit vue pazt=1<il".e en cot s c ver- ticale de la partie centrale inférieure de la chambre du bouilleur.
Comme indiqué plus haut, un vaporisateur d'eau de mer du type représenté dans le brevet américain n02.649.408 d Williamson et consorts comprend une chemise ou enveloppe sensiblement verticale, divisée en plusieurs chambres par des cloisons transversales, la première cham- bre d'en bas étant la chambre du bouilleur, dans laquelle a lieu la vaporisation de l'eau de mer. Jusqu'à présent, il était de pratique courante de donner à la chemise une forme sensiblement cylindrique,.
Selon la présente inven- tion, on s'écarte de la pratique courante par le fait que l'on prévoit une chemise inférieure ou un tronçon de chemi- se inférieur 10, qui n'est pas de forme cyhndrique. La c. emise ou enveloppe inférieure 10 délimite la chambre d'ébullition d'eau de mer C et affecte une forme rectiligne en coupe transversale, une forme carrée étant particulière- ment favorable. La.chemise 10 est fermée à son extrémité supérieure et à son extrémité inférieure par des cloisons ou parois en bout, respectivement 12 et 14, qui définissent ou délimitent la chambre C du bouilleur.
La chemise cylin- drique supérieure ou le tronçon de chemise cylindrique supé. rieur, 16, est fixé sur la chemise carrée 10 et délimite une chambre de séparation S dans laquelle l'eau entraînée est séparée d'avec la vapeur engendrée dans la chambre C du bouilleur. La construction de la chambre de séparation S et des autres éléments du vaporisateur peut être identi- que ou analogue à la construction représentée dans le bre- vet susdit de Williamson et consorts, de sorte que la pré- sente invention peut être comprise sans qu'il soit nécessaire
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lE', poursuivre la description de l'objet du brevet ci-dessus.
Un échangeur de chaleur, désigné d'une façon générale par le chiffre de référence 18, est disposé dans la chambre 0 du bouilleur et est établi en v@e de l'utili- sation d'un agent de chauffage fluide, pour assurer une transmission de chaleur;, sans contact direct, à l'eau de mer contenue dans ladite chambre du bouilleur, afin de vaporiser cette eau. La vapeur produite à la suite de cet- te vaporisation est évacuée de la chambre C du bouilleur par un conduit 20'qui s'étend à travers l'enveloppe supé- rieure 16 et qui-est disposé de façon essentiellement hori- zontale dans la chambre de séparation S, ce conduit étant pourvu d'un coude qui s'étend à travers un orifice central 21 dans la paroi en bout supérieure 12 de la chambre du bouilleur.
La vapeur évacuée à travers le conduit 20 est ensuite admise dans la chambre de séparation S au niveau d'une ouverture.tangentielle, non représentée, prévue dans la chemise 16; de sorte que ladite vapeur est soumise à un mouvement tourbillonnaire dans la chambre S. Ce mouve- ment tourbillonnaire a pour effet de séparer l'eau chargée de sel d'avec la vapeur, par la force centrifuge, l'eau étant appelée à s'écouler, après cette séparation, vers une bâche annulaire 22, délimitée au-dessous de l'orifice central 21, prévu dans la paroi en bout 12, par les, cônes tronqués 23 et.25, qui renferment un angle entre eux.
L'eau ayant une certaine concentration en sel est évacuée du collecteur 22 à travers au moins un conduit de purge 24 partant de ce collecteur et traversant la chemise 10 du bouilleur.
Un conduit d'arrivée d'eau de mer 26 traverse également la chemise 10, pour amener l'eau de mer dans la
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chambre C, tandis qu'un ':.':: '.:",1. - de pu:r:.<.: 2[' che donc la chambre C, à travers La P '1 ':;' en '.;: ., ixe r.eure 1-4, pour recevoir la saumure 0'T:.:' !.L.50 de lr,;15.1;> chambre du bouil- leur. Une grande ouverture c:.:^cul aire est prévue dans la partie centrale de la paroi en bout ir.L':0ri,::;ure 14, ouvertu- re dans laquelle est fixée:::" t extl'émi té FU;:h:Jxie1'.re d'une chemise cylindrique 30.
L'extrémité inférieure de la chemi- se 30 est obturée par une paroi en bout 32, de manière à délimiter une chambre ou collecteur à eau de condensation 34 destiné à recevoir le condensât venant de l'échangeur de chaleur 17, comme il sera exposé de façon plus détaillée dans la suite. Un conduit 36, prvu dans la chemise 30, sert à évacuer le condensat hors du collecteur 34, chaque fois que c'est nécessaire.
Une autre caractéristique et particularité importante du bouilleur construit selon l'invention consis- te en ce que la chemise 10 est pourvue d'une ouverture de grandes dimensions destinée à permettre l'accès à la cham- bre de vaporisation 0, cette ouverture étant normalement obturée par un couvercle amovible 38. La fixation et l'en- lèvement du couvercle 38 sont facilités grâce à la prévi- sion d'une bride 40 soudée à la chemise 10, à l'extérieur de' celle-ci, au voisinage immédiat et autour de l'ouverture prévue dans le côté en question. La bride 40 présente plusieurs orifices destinés à recevoir les boulons de fixa- tion du couvercle. Une garniture d'étanchéité appropriée 42 est disposée sur la bride 40, entre cette dernière et le couvercle 38.
La présence de l'ouverture et du couver- cle amovible 38 visent à permettre l'accès à la chambre de vaporisation C, en vue du nettoyage de celle-ci et afin de rendre possible l'enlèvement et la remise en place ou le remplacement de l'échangeur de chaleur 18, lequel sera décrit ci-après.
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'échangeur. (; ('haleur IB 2<B t à beauc01xp (P8;rdS analogue celui reprén;1.t,j dans le 'brevet mentionne plus haut. En d'autres tel'l)s" 1.1 (1 'chaiir de chaleur 18 com- prend une paroi de transmission de chaleur, de forme générale cylindrique cette paroi étant disposée verticale- ment à l'intérieur de la chambre C et orésentant un certain nombre d'ondulations profondes 44, 44- orientées radialement et délimitant des gorges intérieures 46, 46 et des gorges extérieures 48, 48. Les ondulations 44, 44 sont fermées à l'extrémité supérieure 50 et à l'extrémité inférieure 52, de telle sorte que les gorges intérieures 46, 46, orientées longitudinalement, sont obturées à leurs extrémités.
L'ou- verture supérieure de la paroi cylindrique est fermée par une paroi en bout 54 en forme de dôme, convexe en-dessus et concave en-dessous, la périphérie de la paroi en bout 54 étant soudée aux extrémités intérieures, dans le sens radial, des ondulations 44, 44. Un anneau 56 est fixé d'une manière analogue à l'extrémité inférieure de la paroi cylindrique, cet anneau entourant une chemise cylindrique 58 à laquelle il est fixé et qui s'étend dans l'orifice central prévu dans la paroi en bout inférieure 14 de la chambre de vaporisation. Le bord inférieur de la chemise cylindrique 58 est disposé à proximité immédiate du bord supérieur de la chemise 30 qui délimite le collecteur de condensat 34. Ainsi, la chemise 58 assure un passage entre la paroi, de forme générale cylindrique, de l'échangeur de chaleur, et le collecteur de condensat ci-dessus.
Une bride annulaire 60 est fixée par soudure, ou par un procédé analogue, autour de l'extrémité inférieu- re de la chemise cylindrique 58, ladite bride étant fixée amoviblement à la paroi en bout inférieure 14 de la chambre de vaporisation C. Une garniture d'étanchéité annulaire 62
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est prévue entre la @ 60 et la par@@ en bout 14, des
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boulons étant engae;é.1 <1;,:s des trous aprropriés pratiqués dans la bride et dan ti. :' 1 roi eh bc;':'. a:,fzn de fixer ces deux derniers éléments l'un à l'autre. Lorsque la bride 60 est fixée à la paroi en bout inférieure 14, l'échangeur de chaleur 18 sa trouve être supporté dans la position verticale représentée.
Un élément de suppor supplémentaire de l'échan geur de chaleur est constitué par un "tablier" de guidage de fluide 64, disposé à l'intérieur de cet échangeur. Ce tablier comprend un'tronçon cylindrique non perforé 66, disposé verticalement et dont l'extrémité supérieure se termine à une certaine distance de la paroi supérieure 54 de l'échangeur de chaleur, tandis que l'extrémité inférieu- re de ce tronçon se situe à une certaine distance au-dessus de l'anneau 56. Un tronçon cylindrique perforé 68 s'étend entre la paroi en bout supérieure 54 de l'échangeur de chaleur et le bord supérieur du tronçon cylindrique non perforé 66, ce tronçon perforé étant fixé rigidement à ladite paroi en bout supérieur par soudage, ou d'une maniè- re analogue.
Au besoin, le secteur cylindrique perforé 68 peut être formé d'une pièce avec le tronçon non perfo- ré 66, mais sera de préférence réuni amoviblement à celui- ci. Le tablier 64 comporte également un tronçon tronconi- que 70 qui converge vers le bas, qui est fixé au bord inférieur du tronçon non perforé 66 et qui s'étend vers le bas de manière à se terminer sensiblement dans le même plan que la surface supérieure de la paroi en bout infé- rieure de la chambre C du bouilleur. Le bord inférieur du secteur tronconique 70 entoure intimement l'extrémité supérieure d'un conduit d'entrée de vapeur 72 disposé verticalement et qui s'étend à travers la paroi en bout
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inférieure 32 de la cha@ibre ou du collecteur à condensat 34.
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La liaison eâvre 3.e troïloof. tronconique du tablier 64 et l'extrémité supérieure du conduit d'entrée de vapeur est uniquement coulissante, sans faire appel à des organes de fixation. Néanmoins, l'étanchéité de cette liaison est assurée au moyen d'un collier tronconique 74 fixé rigidement autour du conduit de vapeur 72 et qui di- verge vers le bas, de manière à constituer une xigole annu- laire bourrée de graisse G et qui reçoit le bord inférieur du tablier.
Il existe dans le commerce de nombreuses grais- ses qui peuvent être utilisées pour assurer l'étanchéité du joint entre le conduit d'entrée de vapeur et le tablier, le choix de la graisse étant déterminé par la nécessité d'employer une graisse de grande. viscosité et capable de résister aux températures élevées. Lorsque le tablier est disposé de la manière représentée, c'est-à-dire, lorsque son extrémité inférieure est engagée dans le collier 74, l'échangeur de chaleur 18 bénéficie d'un support supplémen- taire, assuré par ce tablier.
Il est bien entendu que l'échangeur de chaleur 18 et le tablier intérieur 64 peu- vent être enlevés comme un ensemble unique, en retirant simplement les boulons de la bride 60 de l'échangeur de chaleur et en soulevant ce dernier d'une légère distance, de telle façon que le bord intérieur du tablier s'écarte de 1 extrémité.supérieure du conduit d'entrée de vapeur 72.
Ensuite, l'ensemble constitué par l'échangeur de chaleur et le tablier peut être retiré de la chambre du bouilleur à travers l'ouverture latérale que l'on dégage en enlevant le couvercle 38.
Une fonction importante du tablier 64 consis- te à diriger la vapeur ou autre agent de chauffage fluide
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vers les gO:1;;es intéri, '' :x. 46, 46 " a '.'adulations de 11 écbeo geur de chaleur* r>r : ','" '(,:':.0 dam '¯O'. dé.#and3 de brevet belge conne,déposée le 11 .:é-,,"';':r ..958 ':0-:'>',:. 3 n"E.Va °6.327 le fait d'obliger l'agent; de cha1>E:fli,ax ±?.cide à par:::a-a.t' par les gorges intérieures 46, 46 détermine un flux de grande vitesse et augmente le rendement de la transmission de cha- leur.
Le tablier 64 oblige le fii@x à :::' écouler dans les gorges intérieures, étant donne qu'il est situé à proximi- té immédiate des extrémités intérieures des ondulations 44, 44, ce qui lui permet de jouer le rôle de "tablier" vis-à-vis de celles-ci. En outre, le tablier 64 selon la présente invention augmente le rendement de la transmission de chaleur par le fait qu'il comporte un tronçon perforé 68 au-dessus du tronçon cylindrique non perforé 66.
En d'autres termes, les perforations du tronçon 68 instituent un grand nombre d'orifices qui assirent une répartition ou une décharge uniformes de la vapeur ou autre agent de chauf- fage venant de l'intérieur du tablier et se dirigeant vers les extrémités supérieures des gorges 46, 46.
En se dirigeant vers le bas dans les gorges intérieures 46, 46 des ondulations de l'échangeur de cha- leur, la vapeur transmet de la chaleur à l'eau de mer con- tenue dans les gorges extérieures 48, 48 et se condense.
Le flux descendant de la vapeur agit de manière à arracher le condensat des parois des gorges, le condensat se diri- geant vers le bas, vers le collecteur 34. La vitesse de descente accrue de la vapeur dans les gorges intérieures assure un meilleur rendement de transmission de chaleur.
Comme exposé dans la demande de brevet amé- ricain connexe n Serial 563.571, déposée par les mêmes titulaires le 6 février 1956, l'eau de mer qui bout dans
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LT, chambre C refonte viv':..';<...:1:d. dans les t;O;r,:':'3s extérieures 48,48. Le mélange en éL>u.l1i'?olJ. qui ,;"5J);;;.:. violemment dans les gorges extérieures subit unc séparation au moins partielle au niveau de la crête annulaire formée par les cônes tronqués 23 et 25 qui délimitent le collecteur annu- laire 22.
La vapeur contenue dans le mélange en ébulli- tion et une partie de l'eau de mer,présente dans ce mélan- ge, se dirigent vers l'extérieur, à travers le conduit 20, tandis que le reste du mélange, constitué principalement par l'eau de mer, se répand sur l'extrémité supérieure des ondulations 44, 44 et retourne à la masse d'eau de mer contenue dans la chambre du bouilleur. Comme il a été exposé en outre dans la demande de brevet connexe précitée des mêmes inventeurs, ïl est avantageux, pour des raisons de rendement de la transmission de chaleur, que la circu- lation de l'eau de mer dans la chambre du bouilleur se fasse à 'une grande vitesse.
La chambre de vaporisation de forme carrée ou rectangulaire, établie selon la présen- te invention;, facilite la circulation de l'eau de mer et, de cette façon, détermine une élévation du rendement de la transmission-de chaleur. En d'autres termes, la chambre carrée du bouilleur offre dans ses angles un espace suffi- sant pour le retour de l'eau de mer qui se répand sur les extrémités supérieures des ondulations 44, 44 de l'échan- geur de chaleur. Ainsi, la construction du bouilleur et de l'échangeur de chaleur selon l'invention permet de réa- liser un avantage supplémentaire bien que moins apparent, en ce qui concerne la transmission de chaleur.
L'avantage qui consiste en ce que l'échangeur de chaleur et le tablier peuvent être retirés comme un ensemble unique hors de la chambre du bouilleur est par- faitement évident. En d'autres termes. -tout homme de
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i!!0\;ier re,o2z¯ 'tra la 2.> avec 1---u- l'intérieur de la chambi "'.t bouil'...,'#''' ...T :.!eJCt;'.:1CUi' de l'échangeur de chaleur peuvent être l:;.E;::; ;;-":"'&8 anl''5 emevement de ce dernier.
Lorsqu'on es'(;.'. \;. :'.t 1 i:1.. est nécessaire de ant4gTer l'intérieur de l'echangeur de chaleur et l'intérieur du. tablier, l'accès de ces éléments pourra être amélioré en augmentant si plement le diamètre de la chemise 58, de façon que le tronçon cylindrique 66 du tablier 64 puisse être retiré à travers cette chemise. Il convient de noter que le tronçon Derforé 68 et le tronçon cylindrique non perforé 66 sont de préférence réunis amoviblement, par exemple au moyen de systèmes d'attache à cheville et à fente (non représentés), disposés intérieurement, ou de leurs équivalents, de façon que ces tronçons puissent être attachés l'un à l'autre ou détachés l'un de l'autre par un simple mouvement relatif de rotation ou de torsion.