EP0651202A1 - Générateur de vapeur à plateau chauffé électriquement - Google Patents

Générateur de vapeur à plateau chauffé électriquement Download PDF

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EP0651202A1
EP0651202A1 EP94402463A EP94402463A EP0651202A1 EP 0651202 A1 EP0651202 A1 EP 0651202A1 EP 94402463 A EP94402463 A EP 94402463A EP 94402463 A EP94402463 A EP 94402463A EP 0651202 A1 EP0651202 A1 EP 0651202A1
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EP
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housing
steam generator
heating plate
central
generator according
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EP94402463A
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EP0651202B1 (fr
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Claude Brenot
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Publication of EP0651202B1 publication Critical patent/EP0651202B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • F22B1/288—Instantaneous electrical steam generators built-up from heat-exchange elements arranged within a confined chamber having heat-retaining walls

Definitions

  • the present invention relates to a tray steam generator comprising a housing defining a vapor recovery cavity and incorporating a first fixed tray equipped with an electrical heating resistor, a second movable tray maintained applied against a first main face of the first plate by elastic return means, means for introducing pressurized water into the interface between the first fixed heating plate and the second movable plate and means for evacuating the vapor formed instantaneously at the interface between the first and second trays and introduced into the vapor recovery cavity from the peripheral part of the trays.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to produce an improved tray steam generator which on the one hand is more compact than existing steam generators and on the other hand has a higher efficiency than that of steam generators of the type described above.
  • the invention also aims to produce a simple manufacturing steam generator whose operation is safe and free from vibrations and whose maintenance costs are reduced.
  • a tray steam generator comprising a housing defining a vapor recovery cavity and incorporating a first fixed tray equipped with an electrical resistance of heating, a second mobile plate kept applied against a first main face of the first plate by elastic return means, means for introducing pressurized water into the interface between the first fixed heating plate and the second mobile plate and means for evacuating the vapor formed instantaneously at the interface between the first and second plates and introduced into the vapor recovery cavity from the peripheral part of the plates, characterized in that the vapor recovery cavity is located between a second main face of the first heating plate and a first profiled part of the housing so as to create a secondary system of additional evaporation by projection of the vapor flow from the interface between the two plates towards the second main face of the first heating plate.
  • the two main faces of the heating plate contribute to the production of steam and the yield is improved due to a process of in two stages.
  • Main evaporation is carried out in a known manner by injecting pressurized water into the center of the steam generator, at the interface between the fixed heating plate and the mobile evaporator plate kept applied against the heating plate by the means of elastic reminder.
  • the primary vapor flow created at the interface between the plates, and the residual water droplets contained in this flow are returned to an annular free space outside the plates and then projected onto the second face. of the heating plate in order to create a complementary secondary evaporation system which contributes to ensuring the evaporation of all of the residual droplets from the main evaporation phase and reduces all of the heat losses, in particular by radiation.
  • the movable plate projects beyond the periphery of the fixed plate and has a peripheral edge raised in the direction of the first part of the housing to cause an accelerated flow of the vapor towards the vapor recovery cavity.
  • the first profiled part of the housing comprises at its peripheral part a part in the form of a torus portion with a large radius of curvature to receive the flow of vapor returned to the cavity. vapor recovery and direct it towards said second main face of the first heating plate.
  • Residual water droplets can be effectively retained on the heating plate if the first heating plate has a peripheral rib on its second main face.
  • the internal face of the first profiled part of the housing and the second main face of the first heating plate are provided with ribs constituting a network of baffles.
  • the first fixed heating plate has on its second main face a central tubular projecting part in the form of a chimney which is sealed in a corresponding tubular part formed on the internal face of the first profiled part of the housing. .
  • the first heating plate is in contact with the housing exclusively by its central tubular projecting part, the ends of the electrical heating resistor are connected through the central tubular part of the first heating plate and a thermostat is also disposed on the first heating plate inside said central tubular projection.
  • the raised peripheral edge of the movable plate is slightly offset towards the inside with respect to the first profiled part of the housing and has a radial clearance with respect to the second part of the housing. This helps to facilitate separation of the vapor flow from the wall of the housing.
  • the means for introducing pressurized water comprise a central nozzle formed in a second part of the housing and a central channel formed in the second movable plate perpendicular to the interface between the first and second plates.
  • the steam generator comprises a telescopic shock-absorbing seal disposed between the second movable plate and the second part of the housing, and the telescopic shock-absorbing seal comprises a tubular projection formed around said central channel, a tubular guide formed on the internal face of the second part of the housing coaxially with respect to the central nozzle and said tubular projection, and a seal interposed between said tubular projection and the guide tubular.
  • said elastic return means comprise a single central coil spring of frustoconical shape interposed between the internal face of the second part of the housing and the second movable plate.
  • the first and second plates can be made of aluminum while the housing can itself be made either from a metallic material such as aluminum, or from a plastic material, since the heating plate may not be in contact with the housing only in a well-circumscribed central zone which can be fitted with a seal and, where appropriate, an insulating material.
  • the production cost can then be reduced and the weight and the volume of the steam generator can also be lower than for known steam generators of equivalent power.
  • the first heating plate comprises a central part separated from a peripheral part by lights distributed in an annular manner, the central part and the peripheral part are connected by at least one radial connection bridge and the resistance electrical is arranged in the central part with lateral connection outlets passing through the peripheral part at the level of a radial connection bridge.
  • the contacts between the heating plate and the housing can also be minimized.
  • the means for introducing pressurized water comprise a central nozzle formed in the first part of the housing and a central channel formed in the first fixed plate perpendicular to the interface between the first and second trays.
  • Such a steam generator essentially comprises a heating plate 3 constituted by a disc-shaped body 30 which can be made for example of aluminum, and in which is integrated for example by overmolding, an electrical resistance 4 which can be placed essentially in a plane median parallel to the main faces 3A, 3B of the plate 3.
  • the heating plate 3 has on its upper main face 3B a central tubular projecting part 31 in the form of a chimney which is fitted into a corresponding tubular projecting part 11 formed on the internal face of a cover. 1 constituting the part upper part of a two-part casing 1, 2.
  • a gasket 32 possibly associated with a layer of thermally insulating material, is interposed between the chimney 31 and the tubular part 11.
  • the plate 3 is thus exclusively fixed to the housing 1, 2 by its central chimney 31 and has a peripheral part which provides a free space with the lateral face of the housing 1, 2.
  • the end branches 41, 42 of the electrical resistance 4 are themselves arranged in a plane perpendicular to the mean plane of the plate 3 and can be connected to an electrical power source through the chimney 31.
  • the electrical resistance 4 can itself have various forms.
  • FIG. 5 shows an electrical resistance 4 in the shape of an eight which ensures a fairly homogeneous distribution of the heat in the plate 3.
  • the vertical ends 41, 42 are extended by branches radial 43, 47 which extend in opposite directions towards the periphery of the plate 3, then are extended by curved sections 44, 46 connected to the two ends of a diametrical branch 45 passing between the vertical ends 41 and 42.
  • Others configurations for example in the form of a spiral or such as that shown in FIG. 7 for the resistor 104, with concentric circular portions 143, 144 are naturally also possible.
  • the fixed plate 3 further comprises at the periphery of its upper face 3B a rib 33 whose function will be explained below.
  • a shallow recess 34 is also produced in the central part of the lower face 3A of the fixed plate 3 opposite the channel 54 through which pressurized water is introduced through a mobile plate 5 kept pressed against the plate fixed 3 by a spring 8 bearing on the internal face of the lower part 2 of the housing 1,2.
  • the pressure exerted by the fluid counterbalances that exerted by the spring 8 so as to provide the thin passage necessary for the film of fluid to be evaporated between the upper surface of the mobile evaporator plate 5 and the lower main face 3A of the fixed heating plate 3.
  • the supply of fluid in the channel 54 can be performed with relatively modest pressures obtained with small pumps in common use.
  • the pressurized water is thus introduced by means 6 comprising a central nozzle 60 formed in the central part of the lower part 2 of the housing, which nozzle 60 is located opposite the channel 54 formed in the movable plate 5 perpendicular to the upper main face thereof.
  • the channel 54 advantageously has a frustoconical shape widening towards the recess 34.
  • FIG. 1 also shows an example of a telescopic damper seal placed at the level of the means 6 for introducing pressurized water, between the lower part 2 of the housing and the movable plate 5.
  • This telescopic device ensures both sealing around the channel 54 for introducing pressurized water, and damping the movements of the movable plate 5 while allowing the necessary displacements, in the axial direction, of this movable plate 5.
  • the shock absorbing telescopic seal firstly comprises a tubular projection 52 formed around the central channel 54 and extending downward from the body 50 of the movable plate 5 while providing a free space between the end of this tubular projection 52 and the bottom of the lower part 2 of the housing.
  • a tubular guide 24 is further formed on the internal face of the second part 2 of the housing coaxially with respect to the central nozzle 60 and to the tubular projection 52 so as to serve as a guide for the latter.
  • a seal 53 for example an O-ring, is interposed between the tubular projection 52 and the tubular guide 24.
  • the movable plate 5 is advantageously pressed against the fixed plate 3 using a single coil spring 8 of frustoconical shape placed around the tubular guide 24, between the internal face of the lower part 2 of the housing and the lower face of the movable plate 5.
  • the lower part 2 of the housing may have a substantially frustoconical shape which contributes to stiffening it and takes into account the incorporation of the means 6 for introducing fluid into the lower central part.
  • the lower 2 and upper 1 parts of the housing have peripheral flanges 22, 16 between which a seal 25 is interposed, and protruding ears 17, 23 distributed around the periphery of the housing to allow its assembly by conventional connecting means ( Figures 1, 2 and 4).
  • re-entrant parts 18 of the upper part 1 of the housing make it possible to fix the central part of the heating plate 3 on this part of the housing 1 (FIGS. 1 and 4).
  • the well formed inside the chimney 31 in the upper central part of the steam generator to ensure the electrical connection of the ends 41, 42 of the resistor 4, can also be used to receive a thermostat 9 (FIGS.
  • the thermostat 9 can thus react very quickly to temperature variations and ensures very good thermal regulation.
  • the steam is evacuated using a nozzle 7 placed on the upper part 1 of the housing.
  • the movable plate 5 whose body 50 may have a slightly frustoconical shape on its underside, extends beyond the periphery of the heating plate 3 by a peripheral edge 51 raised in the direction of a vertical extension 15 of the upper part 1 of the housing which descends halfway up the heating plate 3, at the level of the flange 22 of the lower part 2 of the housing.
  • the profiled shape of the peripheral edge 51 aims to create between this edge 51 and the periphery of the heating plate 3 an accelerated flow of steam towards a vapor recovery cavity 91 delimited by the upper part 1 of the housing and the upper face 3B of the plate heating 3.
  • the raised end 51 of the movable plate 5 also contributes to stiffening the latter, even if its thickness is reduced.
  • the peripheral edge 51 of the mobile evaporator plate 5 is slightly offset towards the inside with respect to the vertical extension 15 of the upper part 1 of the housing, and has both an axial clearance with respect to the vertical extension 15 and a slight radial clearance with compared to the lower part 2 of the housing.
  • This configuration moves the jet of vapor upwards along the peripheral rim of the heating plate 3 away from the wall of the housing 1, 2 and creates a depression in the free space situated between the lower part 2 of the housing and the lower face of the movable platform 5. This contributes. to prevent the penetration of residual water droplets into the space located under the movable plate 5 and reduces the risks of scaling in particular at the level of the spring 8.
  • the profiled upper part 1 of the housing has at its periphery a part 13 in the form of a torus portion with a large radius of curvature which is intended to receive the flow of steam at high speed returned upwards in the annular free space situated between the outer rim 51 of the movable plate 5 and the periphery of the heating plate 3.
  • the jet of steam transporting residual water droplets is redirected by the curved surface of the part 13 and returned to the plate by an annular rib 14 extending tangentially towards the bottom part 13 in the form of a torus portion.
  • the rib 14, while stiffening the upper part 1 of the housing, defines an orientation wall of the jet which can be inclined by an angle i for example of the order of 45 ° relative to the vertical.
  • the steam jet directed upwards can thus be returned at high speed to the upper face 3B of the heating plate 3 after a change of orientation of 135 ° at the entrance to the vapor recovery cavity 91 defined between the upper part 1 of the housing and the heating plate 3.
  • the peripheral rib 33 contributes to retaining any droplets still present in the steam jet.
  • the residual water droplets continue to transform into vapor and the heat radiated upwards by the heating plate 3 can be entirely recovered to be transferred to the vapor flow.
  • the steam generator which has just been described optimizes energy exchanges, reduces losses to the outside and guarantees the release of steam at a high temperature.
  • the central suspension of the heating plate 3 also makes it possible to use a housing 1, 2 which is not necessarily metallic and can for example be made of molded plastic, which facilitates manufacture and avoids the addition of an insulating enclosure. additional external.
  • FIGS. 6 and 7 Another embodiment of a steam generator according to the invention will now be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the steam generator of Figures 6 and 7 comprises, like that of Figures 1 to 5, a housing in two parts 101, 102 inside which are arranged on the one hand a fixed heating plate 103 and on the other hand a plate mobile 105 which is applied by a spring 108 against the underside 103A of the fixed heating plate 103 which itself incorporates an electrical heating resistance 104.
  • the heating plate 103 comprises a central heating part 130 which is separated from a peripheral support part 136 by lights 137 distributed in an annular zone.
  • Lights 137 aim to limit heat exchanges as much as possible between the central part 130 and the peripheral part 136 which are joined only by a radial connection bridge 138 or a very small number of bridges 138 (three bridges according to FIG. 7).
  • the electrical resistance 104 comprises heating coils 143, 144 arranged in the central part 130 and has outlets 141, 142 of lateral connections which pass through the intermediate zone and the peripheral part 136 at the level of a radial connection bridge 138.
  • the lights 137 which isolate the central part 130 of the heating plate 103 from the peripheral part 136 also allow the flow of steam from the interface between the movable plate 105 and the fixed plate 103 to be returned to the vapor recovery cavity 191 formed between the upper part 101 of the housing and the upper face 103B of the heating plate 103.
  • the internal face of the upper part 101 of the housing is provided with grooves 113 and ribs 114 for example distributed in concentric or spiral rings, which form with corresponding ribs 133, 135 formed on the upper surface 103B of the heating plate 103 a network of baffles intended to trap the residual droplets and to use as much as possible the heat coming from the upper face 103B of the heating plate 103 in the additional evaporation step in order to supply by the means evacuation 107 associated with the upper part 101 of the steam at a high temperature and reduce the heating power required for the electrical resistance 104.
  • the steam generator of FIG. 6 is further distinguished from that described above by the presence of a nozzle 106 for introducing water which is arranged in a central passage 112 of the upper part 101 of the housing and extends into the heating plate 103 by a channel 134A perpendicular to the main faces of this plate, which channel 134A opens into a recess 134 at the interface with the movable plate 105.
  • the nozzle 106 is disposed in a tubular projection 131 formed at the upper part of the heating plate 103, which tubular projection is itself retained in position by a rib 111 formed in the upper part 101 of the housing.
  • a seal 132 is interposed between the rib 111 and the tubular projection 131. Seals, not shown in the drawing, are also interposed between the peripheral part 136 of the heating plate 103 and respectively the upper 101 and lower parts. 102 of the housing.
  • FIG. 8 A third embodiment of a steam generator according to the invention will now be described with reference to FIGS. 8 to 11.
  • the steam generator of FIG. 8 is quite similar to that of FIG. 1 and comprises, inside a housing 201, 202, a fixed heating plate 203 equipped with an electrical resistance 204 integrated by overmolding, a plate mobile 205 kept pressed against the heating plate 203 by a spring 208 bearing on the internal face of the upper part 202 of the housing, means 206 for injecting pressurized water into a free space 234 formed between the heating plate 203 and the movable plate 205, a vapor recovery cavity 291 defined between the lower part of the housing 201 and the heating plate 203, and means 207 for withdrawing the vapor coming from the vapor recovery cavity 291.
  • the vapor recovery cavity 291 is located below the heating plate 203 and not above it.
  • the heating plate 203 has a lower main face 203B which is extended at its periphery by a cylindrical peripheral ring 233 which rests on the profiled lower part 201 of the housing.
  • the lower part 201 of the housing has a central opening 212 allowing the passage of the connections 241, 242 of the resistor 204 and, where appropriate, of a thermostat.
  • the central opening 212 is delimited by an annular portion forming a seat for the central part 231 projecting from the body 230 of the heating plate 203.
  • a seal 232 is interposed between the central projecting part 231 of the plate 203 and a tubular part 211 of the lower part 201 of the housing.
  • the lower part 201 has a slightly conical internal face 214 which extends between the tubular part 211 and another peripheral tubular part 215 which connect a seal 225 and the side wall of the part upper 202 of the housing.
  • the lower 201 and upper 202 parts of the housing are joined by connecting means acting on external flanges 216, 223.
  • the conical internal face 214 of the profiled part 201 of the housing is such that this internal face approaches the main face 203B of the plate 203 in a central annular zone of the generator situated around the tubular part 211.
  • a vapor withdrawal well 271 is formed in the main face 203B of the plate 203 at a hot location in the central annular zone of the generator delimited by the tubular part 211.
  • a connector 207 constituting a means of steam evacuation is screwed into the profiled lower part 201 of the housing and is in communication with the cavity of the plate 203 which constitutes the vapor withdrawal well 271.
  • the body 230 of the heating plate 203 may have at its lower part a frustoconical part 235 whose small base is turned downwards, which extends the upper massive cylindrical part and itself extends at its base by the cylindrical crown 233 resting on the lower part 201 of the housing.
  • the frusto-conical portion 235 makes it possible to free the space necessary for the external peripheral tubular part 215 while retaining for the cylindrical upper part of the plate 203 and for the movable plate 205 a maximum useful working surface for crushing and vaporizing the water droplets .
  • At least one passage 290 in the form of a nozzle opens through the cylindrical peripheral crown 233 through a slot 293 towards the vapor recovery cavity 291.
  • the passage 290 begins in the external peripheral part of the plate 203 at the frustoconical part 235 (portion 292 shown in dotted lines in Figures 8 and 10).
  • FIG. 11 shows the implementation of two passages 290 in the form of a nozzle constituted by oblique slots which open out through the cylindrical peripheral ring 233 in two zones diametrically opposite to this ring, tangentially thereto. , so as to cause a rapid rotation of the vapor flow injected by the nozzles 290 into the vapor recovery cavity 291.
  • a vortex effect is created in the vapor recovery cavity 291.
  • the steam flow with which residual water droplets are mixed is subjected to a rapid rotational movement within the cavity 291.
  • the inclined configuration of the face 214 of the lower part of the housing 201 contributes to guiding the heated steam towards the well evacuation of steam, by licking the flat underside 203B of the heating plate 203 while the residual water droplets are forced, by the inclined face 214 and especially by the centrifugal vortex effect, to come into contact with the cylindrical crown 233 where they are distant from the vapor withdrawal well and can vaporize in contact with the cylindrical crown.
  • the flow of vapor with residual droplets thus cooperates not only with the main face 203B of the plate 203 but also with the peripheral cylindrical crown 233.
  • the means 206 for introducing pressurized water comprise a connector 260 screwed by an end part 262 into the movable plate 205.
  • the cylindrical body 261 of the connector 260 passes through a central part 224 reinforced with the upper part 202 of the housing.
  • the body 261 of the fitting 260 may have slight axial displacements in the orifice of the reinforced part 224.
  • Seals 253 placed in peripheral grooves of the body 261 both ensure the tightness of the fitting of the fitting 260 in the part 224, and a damping of the vibrations generated by the movements of the movable plate 205, of which the connector 260 is integral, when the water injected under pressure into the channel 254 of the connector 260 opens against the upper surface 203A of the heating plate 203.
  • the spring 208 is arranged around the connector 260 and the reinforced part 224 between the upper part 202 of the housing and a small central cavity 252 formed in the upper part of the movable plate 205.
  • the central channel 254 of the fitting 260 opens in front of a recessed central part 234, which may have a depth for example of 5 tenths of a millimeter, formed in the upper face 203A of the heating plate 203.
  • the recessed central part 234 has a substantially triangular shape, the vertices of the triangle being marked S1, S2, S3. Grooves 234a, 234b, 234c of the same depth as the recessed central portion 234 form scrolls around this central portion 234.
  • the grooves 234a, 234b, 234c comprise three half-rings each centered on one vertices S1 to S3 of the substantially triangular central part 234, the half-rings 234a to 234c being deduced from each other by rotations of 120 ° around the axis of the central channel 254.
  • scroll-shaped grooves 234a to 234c makes it possible to improve the operation of the generator in the event that there are temperature inhomogeneities within the body 230 of the heating plate 203, due to an uneven distribution of heat from the electrical resistance 204 embedded in the heating plate 203.
  • the presence of semi-annular grooves distributed around the central recessed portion 234 of the surface 203A of the heating plate 203 allows the water injected under pressure to roll in the grooves in a direction perpendicular to the original direction, in case tilting of the movable plate 205, which contributes to creating steam in a zone angularly offset from the initial superheated zone and makes it possible to create a different tilting of the plate.

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Abstract

Le générateur de vapeur à plateau comprend un plateau fixe (3) équipé d'une résistance électrique de chauffage (4), un plateau mobile (5) maintenu appliqué contre une première face principale (3A) du plateau fixe (3) par des moyens de rappel élastique (8), des moyens (6) d'introduction d'eau sous pression dans l'interface entre le plateau fixe chauffant (3) et le plateau mobile (5) et des moyens (7) d'évacuation de la vapeur formée de façon instantanée à l'interface entre les plateaux fixe et mobile (3, 5) et introduite dans la cavité de récupération de vapeur (91) depuis la partie périphérique des plateaux (3, 5). Une cavité de récupération de vapeur (91) est située entre une seconde face principale (3B) du premier plateau chauffant (3) et une première partie profilée (1) d'un boîtier (1, 2) de manière à créer un système secondaire d'évaporation complémentaire par projection du flux de vapeur issu de l'interface entre les deux plateaux (3, 5) vers la seconde face principale (3B) du plateau chauffant (3) de sorte que le rendement général du générateur de vapeur est amélioré. <IMAGE>

Description

  • La présente invention a pour objet un générateur de vapeur à plateau comprenant un boîtier définissant une cavité de récupération de vapeur et incorporant un premier plateau fixe équipé d'une résistance électrique de chauffage, un deuxième plateau mobile maintenu appliqué contre une première face principale du premier plateau par des moyens de rappel élastique, des moyens d'introduction d'eau sous pression dans l'interface entre le premier plateau fixe chauffant et le deuxième plateau mobile et des moyens d'évacuation de la vapeur formée de façon instantanée à l'interface entre les premier et deuxième plateaux et introduite dans la cavité de récupération de vapeur depuis la partie périphérique des plateaux.
  • Un tel type de générateur de vapeur à évaporation instantanée, dans lequel l'orifice de sortie du liquide à évaporer est relativement grand, et un écoulement laminaire de très faible épaisseur est créé entre les faces en regard du premier plateau chauffant fixe et du deuxième plateau évaporateur mobile, est décrit dans le document EP-A-0023 855.
  • Les générateurs de vapeur à plateau de ce type constituent une amélioration par rapport aux générateurs de vapeur munis de pulvérisateurs, dans la mesure où ils sont moins soumis à l'entartrage.
  • Les générateurs de vapeur réalisés conformément à l'enseignement du document EP-A-0023855 présentent toutefois un rendement qui n'est pas optimisé et par suite impliquent des pertes d'énergie importantes qui à la fois rendent le fonctionnement du générateur plus onéreux et impliquent des précautions particulières d'utilisation compte tenu des déperditions de chaleur notamment par rayonnement.
  • La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à réaliser un générateur de vapeur à plateau amélioré qui d'une part soit plus compact que les générateurs de vapeur existants et d'autre part présente un rendement plus élevé que celui des générateurs de vapeur du type décrit plus haut.
  • L'invention vise encore à réaliser un générateur de vapeur de fabrication simple dont le fonctionnement est sûr et exempt de vibrations et dont les frais de maintenance sont réduits.
  • Ces buts sont atteints grâce à un générateur de vapeur à plateau comprenant un boîtier définissant une cavité de récupération de vapeur et incorporant un premier plateau fixe équipé d'une résistance électrique de chauffage, un deuxième plateau mobile maintenu appliqué contre une première face principale du premier plateau par des moyens de rappel élastique, des moyens d'introduction d'eau sous pression dans l'interface entre le premier plateau fixe chauffant et le deuxième plateau mobile et des moyens d'évacuation de la vapeur formée de façon instantanée à l'interface entre les premier et deuxième plateaux et introduite dans la cavité de récupération de vapeur depuis la partie périphérique des plateaux,
    caractérisé en ce que la cavité de récupération de vapeur est située entre une seconde face principale du premier plateau chauffant et une première partie profilée du boîtier de manière à créer un système secondaire d'évaporation complémentaire par projection du flux de vapeur issu de l'interface entre les deux plateaux vers la seconde face principale du premier plateau chauffant.
  • Ainsi, dans le cas d'un générateur de vapeur selon l'invention, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, les deux faces principales du plateau chauffant contribuent à la production de vapeur et le rendement est amélioré du fait d'un processus d'évaporation en deux étapes. Une évaporation principale est réalisée de façon connue par l'injection d'eau sous pression au centre du générateur de vapeur, au niveau de l'interface entre le plateau chauffant fixe et le plateau évaporateur mobile maintenu appliqué contre le plateau chauffant par les moyens de rappel élastique. Conformément à l'invention, le flux de vapeur primaire créé au niveau de l'interface entre les plateaux, et les gouttelettes d'eau résiduelles contenues dans ce flux, sont renvoyés dans un espace libre annulaire extérieur aux plateaux puis projetés sur la deuxième face du plateau chauffant afin de créer un système secondaire d'évaporation complémentaire qui contribue à assurer l'évaporation de l'ensemble des gouttelettes résiduelles issues de la phase d'évaporation principale et réduit l'ensemble des pertes thermiques, notamment par rayonnement.
  • Selon une caractéristique particulière, le plateau mobile déborde au-delà de la périphérie du plateau fixe et présente un bord périphérique relevé en direction de la première partie du boîtier pour provoquer un écoulement accéléré de la vapeur vers la cavité de récupération de vapeur.
  • Avantageusement, la première partie profilée du boîtier comprend à sa partie périphérique une partie en forme de portion de tore à grand rayon de courbure pour recevoir l'écoulement de vapeur renvoyé dans la cavité de récupération de vapeur et l'orienter vers ladite seconde face principale du premier plateau chauffant.
  • De la sorte, il peut se produire un écoulement à très grande vitesse du flux de vapeur issu de l'interface entre les plateaux et les gouttelettes d'eau résiduelles peuvent être projetées avec efficacité sur la face externe du plateau chauffant.
  • Les gouttelettes d'eau résiduelles peuvent être efficacement retenues sur le plateau chauffant si le premier plateau chauffant présente une nervure périphérique sur sa seconde face principale.
  • A titre de variante, la face interne de la première partie profilée du boîtier et la seconde face principale du premier plateau chauffant sont munies de nervures constituant un réseau de chicanes.
  • Selon un mode particulier de réalisation, le premier plateau chauffant fixe comporte sur sa seconde face principale une partie saillante tubulaire centrale en forme de cheminée qui est emboîtée de façon étanche dans une partie tubulaire correspondante formée sur la face interne de la première partie profilée du boîtier.
  • Dans ce cas, de préférence, le premier plateau chauffant est en contact avec le boîtier exclusivement par sa partie saillante tubulaire centrale, les extrémités de la résistance électrique de chauffage sont connectées à travers la partie tubulaire centrale du premier plateau chauffant et un thermostat est également disposé sur le premier plateau chauffant à l'intérieur de ladite partie saillante tubulaire centrale.
  • Ces diverses caractéristiques contribuent à limiter les pertes thermiques à partir du plateau chauffant et à améliorer la régulation thermique.
  • Selon une autre caractéristique particulière, le bord périphérique relevé du plateau mobile est légèrement décalé vers l'intérieur par rapport à la première partie profilée du boîtier et présente un jeu radial par rapport à la deuxième partie du boîtier. Ceci contribue à faciliter le décollement du flux de vapeur par rapport à la paroi du boîtier.
  • Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens d'introduction d'eau sous pression comprennent un ajutage central formé dans une deuxième partie du boîtier et un canal central formé dans le deuxième plateau mobile perpendiculairement à l'interface entre les premier et deuxième plateaux.
  • De façon plus particulière, le générateur de vapeur comprend un joint télescopique amortisseur disposé entre le deuxième plateau mobile et la deuxième partie du boîtier, et le joint télescopique amortisseur comprend une saillie tubulaire formée autour dudit canal central, un guide tubulaire formé sur la face interne de la deuxième partie du boîtier de façon coaxiale par rapport à l'ajutage central et à ladite saillie tubulaire, et un joint d'étanchéité interposé entre ladite saillie tubulaire et le guide tubulaire.
  • L'introduction d'eau à travers le plateau mobile, c'est-à-dire à une température plus réduite qu'au niveau du plateau chauffant, permet de limiter au maximum les phénomènes d'entartrage. Par ailleurs, la présence d'un joint télescopique permet d'amortir efficacement les vibrations susceptibles d'apparaître notamment en cas de variations de la pression d'application du fluide.
  • Avantageusement, lesdits moyens de rappel élastique comprennent un ressort à boudin central unique de forme tronconique interposé entre la face interne de la deuxième partie du boîtier et le deuxième plateau mobile.
  • Les premier et deuxième plateaux peuvent être réalisés en aluminium tandis que le boîtier peut lui-même être réalisé soit dans un matériau métallique tel que l'aluminium, soit dans une matière plastique, dès lors que le plateau chauffant peut n'être en contact avec le boîtier que dans une zone centrale bien circonscrite pouvant être équipée d'un joint et le cas échéant d'une matière isolante. Le coût de réalisation peut alors être réduit et le poids ainsi que le volume du générateur de vapeur peuvent également être plus faibles que pour les générateurs de vapeur connus d'une puissance équivalente.
  • Selon un autre mode de réalisation possible, le premier plateau chauffant comprend une partie centrale séparée d'une partie périphérique par des lumières réparties de façon annulaire, la partie centrale et la partie périphérique sont reliées par au moins un pont de liaison radiale et la résistance électrique est disposée dans la partie centrale avec des sorties de connexion latérales traversant la partie périphérique au niveau d'un pont de liaison radiale. Dans ce cas, les contacts entre le plateau chauffant et le boîtier peuvent également être réduits au maximum.
  • Selon encore un autre mode de réalisation possible, les moyens d'introduction d'eau sous pression comprennent un ajutage central formé dans la première partie du boîtier et un canal central formé dans le premier plateau fixe perpendiculairement à l'interface entre les premier et deuxième plateaux.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • - la figure 1 est une vue en coupe, selon la ligne I-I de la figure 4, d'un premier exemple de réalisation d'un générateur de vapeur à plateau selon l'invention,
    • - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1, montrant les pièces définissant l'écoulement de la vapeur renvoyée sur la face supérieure du plateau chauffant,
    • - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 4 montrant un exemple de montage du plateau chauffant sur le boîtier de connexion de la résistance électrique de chauffage,
    • - la figure 4 est une vue de dessus du générateur de vapeur de la figure 1,
    • - la figure 5 est une vue de dessus montrant un exemple de configuration possible pour une résistance électrique de chauffage incorporée dans le plateau chauffant d'un générateur de vapeur selon l'invention,
    • - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la figure 7, d'un deuxième exemple de réalisation d'un générateur de vapeur selon l'invention,
    • - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6,
    • - la figure 8 est une vue, en coupe axiale, d'un troisième exemple de réalisation d'un générateur de vapeur à plateau selon l'invention,
    • la figure 9 est une vue de dessus d'une partie du plateau chauffant du générateur de vapeur selon la figure 8,
    • la figure 10 est une vue du plateau chauffant du générateur de vapeur selon la flèche F de la figure 8, et
    • la figure 11 est une section selon la ligne XI-XI de la figure 10.
  • On considèrera en premier lieu les figures 1 à 5 qui concernent un mode de réalisation préférentiel d'un générateur de vapeur à plateau conforme à l'invention.
  • Un tel générateur de vapeur comprend essentiellement un plateau chauffant 3 constitué par un corps 30 en forme de disque pouvant être réalisé par exemple en aluminium, et dans lequel est intégrée par exemple par surmoulage, une résistance électrique 4 qui peut être placée essentiellement dans un plan médian parallèle aux faces principales 3A, 3B du plateau 3.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 1, le plateau chauffant 3 présente sur sa face principale supérieure 3B une partie saillante tubulaire centrale 31 en forme de cheminée qui est emboîtée dans une partie saillante tubulaire correspondante 11 formée sur la face interne d'un couvercle 1 constituant la partie supérieure d'un boîtier en deux parties 1, 2. Un joint d'étanchéité 32, associé le cas échéant à une couche d'un matériau isolant thermiquement, est interposé entre la cheminée 31 et la partie tubulaire 11. Le plateau 3 est ainsi exclusivement fixé au boîtier 1, 2 par sa cheminée centrale 31 et présente une partie périphérique qui ménage un espace libre avec la face latérale du boîtier 1, 2. Les branches d'extrémité 41, 42 de la résistance électrique 4 sont elles-mêmes disposées dans un plan perpendiculaire au plan moyen du plateau 3 et peuvent être connectées à une source d'alimentation électrique à travers la cheminée 31. Le fait que, selon ce mode de réalisation, le plateau 3 soit suspendu par sa partie centrale saillante 31 au boîtier 1, 2 et ne possède pas d'autre point de contact avec ce boîtier 1, 2, réduit les pertes par conduction et rayonnement.
  • La résistance électrique 4 peut elle-même présenter des formes diverses. A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 5 une résistance électrique 4 en forme de huit qui assure une répartition assez homogène de la chaleur dans le plateau 3. Dans ce cas, les extrémités verticales 41, 42 sont prolongées par des branches radiales 43, 47 qui s'étendent en sens opposés vers la périphérie du plateau 3, puis se prolongent par des tronçons courbes 44, 46 reliés aux deux extrémités d'une branche diamétrale 45 passant entre les extrémités verticales 41 et 42. D'autres configurations, par exemple en forme de spirale ou telles que celle représentée sur la figure 7 pour la résistance 104, avec des portions circulaires concentriques 143, 144 sont naturellement également possibles.
  • Le plateau fixe 3 comprend en outre à la périphérie de sa face supérieure 3B une nervure 33 dont la fonction sera explicitée plus loin. Un chambrage 34 de faible profondeur est par ailleurs réalisé dans la partie centrale de la face inférieure 3A du plateau fixe 3 en regard du canal 54 à travers lequel de l'eau sous pression est introduite à travers un plateau mobile 5 maintenu plaqué contre le plateau fixe 3 par un ressort 8 prenant appui sur la face interne de la partie inférieure 2 du boîtier 1,2. Au niveau du chambrage 34, la pression exercée par le fluide contrebalance celle exercée par le ressort 8 de manière à ménager le mince passage nécessaire pour le film de fluide à évaporer entre la surface supérieure du plateau mobile évaporateur 5 et la face principale inférieure 3A du plateau chauffant fixe 3. Grâce au chambrage 34 qui permet d'obtenir sur la face supérieure du plateau mobile 5 une action du fluide sur une surface importante qui produit une force significative à partir d'une pression moyenne, l'alimentation en fluide dans le canal 54 peut s'effectuer avec des pressions relativement modestes obtenues avec de petites pompes d'usage courant.
  • Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, l'eau sous pression est ainsi introduite par des moyens 6 comprenant un ajutage central 60 formé dans la partie centrale de la partie inférieure 2 du boîtier, lequel ajutage 60 est situé en face du canal 54 formé dans le plateau mobile 5 perpendiculairement à la face principale supérieure de celui-ci. Le canal 54 présente avantageusement une forme tronconique s'évasant vers le chambrage 34.
  • On notera que l'introduction d'eau à travers le plateau mobile inférieur 5 plutôt qu'à travers le plateau chauffant 3 tend à limiter les risques d'entartrage dès lors que l'eau froide pénètre à travers la pièce S qui est moins chaude que le plateau fixe 3.
  • On a par ailleurs représenté sur la figure 1 un exemple de joint télescopique amortisseur placé au niveau des moyens 6 d'introduction d'eau sous pression, entre la partie inférieure 2 du boîtier et le plateau mobile 5. Ce dispositif télescopique assure à la fois l'étanchéité autour du canal 54 d'introduction d'eau sous pression, et un amortissement des mouvements du plateau mobile 5 tout en autorisant les débattements nécessaires, dans le sens axial, de ce plateau mobile 5.
  • Le joint télescopique amortisseur comprend en premier lieu une saillie tubulaire 52 formée autour du canal central 54 et s'étendant vers le bas à partir du corps 50 du plateau mobile 5 tout en ménageant un espace libre entre l'extrémité de cette saillie tubulaire 52 et le fond de la partie inférieure 2 du boîtier. Un guide tubulaire 24 est en outre formé sur la face interne de la deuxième partie 2 du boîtier de façon coaxiale par rapport à l'ajutage central 60 et à la saillie tubulaire 52 de manière à servir de guide à cette dernière. Un joint d'étanchéité 53, par exemple torique, est interposé entre la saillie tubulaire 52 et le guide tubulaire 24.
  • Comme représenté sur la figure 1, le plateau mobile 5 est avantageusement plaqué contre le plateau fixe 3 à l'aide d'un ressort à boudin unique 8 de forme tronconique placé autour du guide tubulaire 24, entre la face interne de la partie inférieure 2 du boîtier et la face inférieure du plateau mobile 5. La partie inférieure 2 du boîtier peut présenter une forme sensiblement tronconique qui contribue à le rigidifier et prend en compte l'incorporation des moyens 6 d'introduction de fluide dans la partie centrale inférieure.
  • Les parties inférieure 2 et supérieure 1 du boîtier présentent des brides périphériques 22, 16 entre lesquelles est interposé un joint d'étanchéité 25, et des oreilles saillantes 17, 23 réparties à la périphérie du boîtier pour permettre son assemblage par des moyens de liaison classiques (figures 1, 2 et 4). De la même façon, des parties rentrantes 18 de la partie supérieure 1 du boîtier permettent de fixer la partie centrale du plateau chauffant 3 sur cette partie du boîtier 1 (figures 1 et 4). Le puits ménagé à l'intérieur de la cheminée 31 dans la partie centrale supérieure du générateur de vapeur pour assurer le raccordement électrique des extrémités 41, 42 de la résistance 4, peut également servir à recevoir un thermostat 9 (figures 3 et 4) qui est ainsi situé dans une partie centrale proche à la fois de la résistance 4 et de la zone d'introduction d'eau sous pression par le canal 54 sur la face inférieure 3A du plateau chauffant 3. Le thermostat 9 peut ainsi réagir très vite à des variations de température et permet d'assurer une très bonne régulation thermique.
  • L'évacuation de la vapeur s'effectue à l'aide d'un ajutage 7 placé sur la partie supérieure 1 du boîtier.
  • Selon une configuration avantageuse, représentée sur les figures 1 et 2, le plateau mobile 5, dont le corps 50 peut présenter une forme légèrement tronconique sur sa face inférieure, se prolonge au-delà de la périphérie du plateau chauffant 3 par un bord périphérique 51 relevé en direction d'un prolongement vertical 15 de la partie supérieure 1 du boîtier qui descend à mi-hauteur du plateau chauffant 3, au niveau de la bride 22 de la partie inférieure 2 du boîtier. La forme profilée du bord périphérique 51 vise à créer entre ce bord 51 et la périphérie du plateau chauffant 3 un écoulement accéléré de la vapeur vers une cavité de récupération de vapeur 91 délimitée par la partie supérieure 1 du boîtier et la face supérieure 3B du plateau chauffant 3. L'extrémité relevée 51 du plateau mobile 5 contribue en outre à rigidifier celui-ci, même si son épaisseur est réduite.
  • Le bord périphérique 51 du plateau évaporateur mobile 5 est légèrement décalé vers l'intérieur par rapport au prolongement vertical 15 de la partie supérieure 1 du boîtier, et présente à la fois un jeu axial par rapport au prolongement vertical 15 et un faible jeu radial par rapport à la partie inférieure 2 du boîtier. Cette configuration éloigne de la paroi du boîtier 1, 2 le jet de vapeur renvoyé vers le haut le long du rebord périphérique du plateau chauffant 3 et crée une dépression dans l'espace libre situé entre la partie inférieure 2 du boîtier et la face inférieure du plateau mobile 5. Ceci contribue. à empêcher la pénétration de gouttelettes d'eau résiduelles dans l'espace situé sous le plateau mobile 5 et réduit les risques d'entartrage en particulier au niveau du ressort 8.
  • La partie supérieure profilée 1 du boîtier présente à sa périphérie une partie 13 en forme de portion de tore à grand rayon de courbure qui est destinée à recevoir l'écoulement de vapeur à grande vitesse renvoyé vers le haut dans l'espace libre annulaire situé entre le rebord extérieur 51 du plateau mobile 5 et la périphérie du plateau chauffant 3. Le jet de vapeur transportant des gouttelettes d'eau résiduelles est réorienté par la surface courbe de la partie 13 et renvoyée vers le plateau par une nervure annulaire 14 prolongeant tangentiellement vers le bas la partie 13 en forme de portion de tore. La nervure 14, tout en rigidifiant la partie supérieure 1 du boîtier, définit une paroi d'orientation du jet qui peut être inclinée d'un angle i par exemple de l'ordre de 45° par rapport à la verticale. Le jet de vapeur dirigé vers le haut peut ainsi être renvoyé à grande vitesse sur la face supérieure 3B du plateau chauffant 3 après un changement d'orientation de 135° à l'entrée de la cavité de récupération de vapeur 91 définie entre la partie supérieure 1 du boîtier et le plateau chauffant 3. La nervure périphérique 33 contribue à retenir les éventuelles gouttelettes encore présentes dans le jet de vapeur. Au niveau de la face 3B du plateau 3, les gouttelettes d'eau résiduelles continuent de se transformer en vapeur et la chaleur rayonnée vers le haut par le plateau chauffant 3 peut être intégralement récupérée pour être transférée au flux de vapeur.
  • Le générateur de vapeur qui vient d'être décrit optimise les échanges d'énergie, réduit les pertes vers l'extérieur et garantit la sortie de vapeur à une température élevée. La suspension centrale du plateau chauffant 3 permet en outre d'utiliser un boîtier 1, 2 qui n'est pas nécessairement métallique et peut être par exemple en matière plastique moulée, ce qui facilite la fabrication et évite l'adjonction d'une enceinte isolante externe supplémentaire.
  • On décrira maintenant en référence aux figures 6 et 7 un autre mode de réalisation d'un générateur de vapeur selon l'invention.
  • Le générateur de vapeur des figures 6 et 7 comprend, comme celui des figures 1 à 5, un boîtier en deux parties 101, 102 à l'intérieur duquel sont disposés d'une part un plateau chauffant fixe 103 et d'autre part un plateau mobile 105 qui est appliqué par un ressort 108 contre la face inférieure 103A du plateau chauffant fixe 103 qui incorpore lui-même une résistance électrique de chauffage 104.
  • Dans le cas du générateur de vapeur des figures 6 et 7, le plateau chauffant 103 comprend une partie centrale chauffante 130 qui est séparée d'une partie périphérique de support 136 par des lumières 137 réparties dans une zone annulaire. Les lumières 137 visent à limiter au maximum les échanges thermiques entre la partie centrale 130 et la partie périphérique 136 qui ne sont réunies que par un pont de liaison radiale 138 ou un très petit nombre de ponts 138 (trois ponts selon la figure 7).
  • La résistance électrique 104 comprend des spires 143, 144 de chauffage disposées dans la partie centrale 130 et présente des sorties 141, 142 de connexions latérales qui traversent la zone intermédiaire et la partie périphérique 136 au niveau d'un pont de liaison radiale 138.
  • Les lumières 137 qui isolent la partie centrale 130 du plateau chauffant 103 de la partie périphérique 136 permettent également au flux de vapeur issu de l'interface entre le plateau mobile 105 et le plateau fixe 103 d'être renvoyé vers la cavité de récupération de vapeur 191 ménagée entre la partie supérieure 101 du boîtier et la face supérieure 103B du plateau chauffant 103.
  • Dans le cas du mode de réalisation de la figure 6, la face interne de la partie supérieure 101 du boîtier est munie de gorges 113 et de nervures 114 par exemple réparties en anneaux concentriques ou en spirale, qui forment avec des nervures correspondantes 133, 135 ménagées à la surface supérieure 103B du plateau chauffant 103 un réseau de chicanes destinées à piéger les gouttelettes résiduelles et utiliser au maximum la chaleur issue de la face supérieure 103B du plateau chauffant 103 dans l'étape d'évaporation complémentaire afin de fournir par les moyens d'évacuation 107 associés à la partie supérieure 101 de la vapeur à une température élevée et réduire la puissance de chauffage nécessaire pour la résistance électrique 104.
  • Le générateur de vapeur de la figure 6 se distingue par ailleurs de celui décrit précédemment par la présence d'un ajutage 106 d'introduction d'eau qui est disposé dans un passage central 112 de la partie supérieure 101 du boîtier et se prolonge dans le plateau chauffant 103 par un canal 134A perpendiculaire aux faces principales de ce plateau, lequel canal 134A débouche dans un chambrage 134 au niveau de l'interface avec le plateau mobile 105.
  • L'ajutage 106 est disposé dans une saillie tubulaire 131 formée à la partie supérieure du plateau chauffant 103, laquelle saillie tubulaire est elle-même retenue en position par une nervure 111 formée dans la partie supérieure 101 du boîtier. Un joint d'étanchéité 132 est interposé entre la nervure 111 et la saillie tubulaire 131. Des joints d'étanchéité, non représentés sur le dessin, sont également interposés entre la partie périphérique 136 du plateau chauffant 103 et respectivement les parties supérieure 101 et inférieure 102 du boîtier.
  • Naturellement, les diverses caractéristiques décrites en référence aux modes de réalisation des figures 1 à 5 d'une part et 6, 7 d'autre part peuvent être combinées entre elles. Ainsi, par exemple, dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, l'introduction d'eau pourrait être effectuée à travers le plateau mobile 105 comme dans le cas de la figure 1, et, à l'inverse, un réseau de chicanes, telles que les chicanes 114, 135, pourrait être réalisé sur les parois délimitant la cavité 91 de récupération de vapeur de la figure 1.
  • On décrira maintenant en référence aux figures 8 à 11 un troisième mode de réalisation d'un générateur de vapeur selon l'invention. Le générateur de vapeur de la figure 8 est assez semblable à celui de la figure 1 et comprend, à l'intérieur d'un boîtier 201, 202, un plateau chauffant fixe 203 équipé d'une résistance électrique 204 intégrée par surmoulage, un plateau mobile 205 maintenu plaqué contre la plateau chauffant 203 par un ressort 208 prenant appui sur la face interne de la partie supérieure 202 du boîtier, des moyens 206 d'injection d'eau sous pression dans un espace libre 234 ménagé entre la plateau chauffant 203 et le plateau mobile 205, une cavité de récupération de vapeur 291 définie entre la partie inférieure du boîtier 201 et le plateau chauffant 203, et des moyens 207 de prélèvement de la vapeur issue de la cavité de récupération de vapeur 291.
  • Comme représenté sur la figure 8, en fonctionnement normal, dans le cas de ce troisième mode de réalisation, la cavité de récupération de vapeur 291 est située au-dessous du plateau chauffant 203 et non pas au-dessus de celui-ci.
  • Dans ce mode de réalisation particulier, le plateau chauffant 203 présente une face principale inférieure 203B qui est prolongée à sa périphérie par une couronne périphérique cylindrique 233 qui repose sur la partie inférieure profilée 201 du boîtier.
  • La partie inférieure 201 du boîtier présente une ouverture centrale 212 permettant le passage des connexions 241, 242 de la résistance 204 et le cas échéant d'un thermostat. L'ouverture centrale 212 est délimitée par une portion annulaire formant siège pour la partie centrale 231 en saillie du corps 230 du plateau chauffant 203. Un joint d'étanchéité 232 est interposé entre la partie centrale saillante 231 du plateau 203 et une partie tubulaire 211 de la partie inférieure 201 du boîtier. La partie inférieure 201 présente une face interne 214 légèrement conique qui s'étend entre la partie tubulaire 211 et une autre partie tubulaire périphérique 215 qui relient un joint 225 et la paroi latérale de la partie supérieure 202 du boîtier. Les parties inférieure 201 et supérieure 202 du boîtier sont réunies par des moyens de liaison agissant sur des brides extérieures 216, 223.
  • La face interne conique 214 de la partie profilée 201 du boîtier est telle que cette face interne se rapproche de la face principale 203B du plateau 203 dans une zone annulaire centrale du générateur située autour de la partie tubulaire 211. Un puits de prélèvement de vapeur 271 est formé dans la face principale 203B du plateau 203 à un endroit chaud de la zone annulaire centrale du générateur délimitée par la partie tubulaire 211. Un raccord 207 constituant un moyen d'évacuation de vapeur est vissé dans la partie inférieure profilée 201 du boîtier et est en communication avec la cavité du plateau 203 qui constitue le puits de prélèvement de vapeur 271.
  • Le corps 230 du plateau chauffant 203 peut présenter à sa partie inférieure une partie tronconique 235 dont la petite base est tournée vers le bas, qui prolonge la partie cylindrique massive supérieure et se prolonge elle-même à sa base par la couronne cylindrique 233 reposant sur la partie inférieure 201 du boîtier. La portion tronconique 235 permet de dégager l'espace nécessaire à la partie tubulaire périphérique externe 215 tout en conservant pour la partie supérieure cylindrique du plateau 203 et pour le plateau mobile 205 une surface utile de travail maximale pour écraser et vaporiser les gouttelettes d'eau.
  • Au moins un passage 290 en forme de tuyère débouche à travers la couronne périphérique cylindrique 233 par une fente 293 vers la cavité de récupération de vapeur 291. Le passage 290 prend naissance dans la partie périphérique externe du plateau 203 au niveau de la partie tronconique 235 (portion 292 représentée en pointillés sur les figures 8 et 10).
  • On a représenté sur la figure 11 la mise en oeuvre de deux passages 290 en forme de tuyère constitués par des fentes en biais qui débouchent à travers la couronne périphérique cylindrique 233 en deux zones diamétralement opposées de cette couronne, de façon tangentielle à celle-ci, de manière à provoquer une mise en rotation rapide du flux de vapeur injecté par les tuyères 290 dans la cavité de récupération de vapeur 291.
  • Dans le mode de réalisation de la figure 8, il est créé dans la cavité de récupération de vapeur 291 un effet vortex. Le flux de vapeur auquel sont mélangées des gouttelettes d'eau résiduelles est soumis à un mouvement rapide de rotation au sein de la cavité 291. La configuration inclinée de la face 214 de la partie inférieure du boîtier 201 contribue à guider la vapeur réchauffée vers le puits d'évacuation de vapeur, en léchant la face inférieure plane 203B du plateau chauffant 203 tandis que les gouttelettes d'eau résiduelles sont contraintes, par la face inclinée 214 et surtout par l'effet tourbillonnaire centrifuge, de venir en contact avec la couronne cylindrique 233 où elles sont éloignées du puits de prélèvement de vapeur et peuvent se vaporiser au contact de la couronne cylindrique. Dans ce mode de réalisation, le flux de vapeur avec gouttelettes résiduelles coopère ainsi non seulement avec la face principale 203B du plateau 203 mais également avec la couronne cylindrique périphérique 233.
  • On décrira maintenant d'autres aspects du mode de réalisation de la figure 8, qui peuvent aussi s'appliquer au mode de réalisation de la figure 1 par exemple.
  • Les moyens 206 d'introduction d'eau sous pression comprennent un raccord 260 vissé par une partie d'extrémité 262 dans le plateau mobile 205. Le corps cylindrique 261 du raccord 260 traverse une partie centrale 224 renforcée de la partie supérieure 202 du boîtier. Le corps 261 du raccord 260 peut présenter de légers déplacements axiaux dans l'orifice de la partie renforcée 224. Des joints 253 placés dans des gorges périphériques du corps 261 assurent à la fois l'étanchéité du montage du raccord 260 dans la partie 224, et un amortissement des vibrations engendrées par les mouvements du plateau mobile 205, duquel le raccord 260 est solidaire, lorsque l'eau injectée sous pression dans le canal 254 du raccord 260 débouche contre la surface supérieure 203A du plateau chauffant 203.
  • Le ressort 208 est disposé autour du raccord 260 et de la partie renforcée 224 entre la partie supérieure 202 du boîtier et une petite cavité centrale 252 formée dans la partie supérieure du plateau mobile 205.
  • Si l'on considère les figure 8 et 9, on voit que le canal central 254 du raccord 260 débouche en face d'une partie centrale en retrait 234, pouvant présenter une profondeur par exemple de 5 dixièmes de millimètre, formée dans la face supérieure 203A du plateau chauffant 203. Comme le montre la figure 9, la partie centrale en retrait 234 présente une forme sensiblement triangulaire, les sommets du triangle étant repérés S₁, S₂, S₃. Des rainures 234a, 234b, 234c de même profondeur que la partie centrale en retrait 234 forment des volutes autour de cette partie centrale 234. De façon plus particulière, les rainures 234a, 234b, 234c comprennent trois demi-anneaux centrés chacun sur l'un des sommets S₁ à S₃ de la partie centrale sensiblement triangulaire 234, les demi-anneaux 234a à 234c se déduisant les uns des autres par des rotations de 120° autour de l'axe du canal central 254.
  • La présence de rainures en forme de volutes 234a à 234c permet d'améliorer le fonctionnement du générateur dans le cas où il existe des inhomogénéités de température au sein du corps 230 du plateau chauffant 203, dues à une répartition inégale de la chaleur à partir de la résistance électrique 204 noyée dans le plateau chauffant 203.
  • En cas de surchauffe localisée du plateau 203, il a tendance à se produire une évaporation accrue et une pression plus forte dans les zones surchauffées, ce qui contribue à soulever le plateau mobile 205 en face des zones surchauffées et à le faire basculer au contraire dans des zones plus froides où la vapeur ne peut pas s'évacuer. Dans les zones où le plateau mobile 205 reste en contact avec le plateau chauffant, la surface d'échange n'est pas utilisée au mieux. La présence de rainures semi-annulaires réparties autour de la partie centrale en retrait 234 de la surface 203A du plateau chauffant 203 permet à l'eau injectée sous pression de rouler dans les gorges dans une direction perpendiculaire à la direction d'origine, en cas de basculement du plateau mobile 205, ce qui contribue à créer de la vapeur dans une zone décalée angulairement par rapport à la zone surchauffée initiale et permet de créer un basculement différent du plateau.
  • De proche en proche, l'eau circule dans les différentes rainures semi-annulaires en forme de pales et le bord du plateau mobile 205 peut rouler sur la circonférence du plateau chauffant 203. Ceci permet de balayer avec l'eau injectée une surface de travail plus importante entre les plateaux 203 et 205.
  • Un effet équivalent peut être obtenu si la partie en retrait 234 et les volutes 234a à 234c sont réalisées non pas sur la face 203A du plateau chauffant 203, mais sur la face du plateau mobile 205 qui est en regard de la face 203A du plateau chauffant 203.

Claims (22)

  1. Générateur de vapeur à plateau comprenant un boîtier (1, 2; 101, 102; 201, 202) définissant une cavité (91, 191; 291) de récupération de vapeur et incorporant un premier plateau fixe (3; 103; 203) équipé d'une résistance électrique de chauffage (4; 104; 204), un deuxième plateau mobile (5; 105; 205) maintenu appliqué contre une première face principale (3A; 103A; 203A) du premier plateau (3; 103; 203) par des moyens de rappel élastique (8; 108; 208), des moyens (6; 106; 206) d'introduction d'eau sous pression dans l'interface entre le premier plateau fixe chauffant (3; 103; 203) et le deuxième plateau mobile (5; 105; 205) et des moyens (7; 107; 207) d'évacuation de la vapeur formée de façon instantanée à l'interface entre les premier et deuxième plateaux (3, 5; 103, 105; 203, 205) et introduite dans la cavité de récupération de vapeur (91; 191; 291) depuis la partie périphérique des plateaux (3, 5; 103, 105; 203, 205),
    caractérisé en ce que la cavité de récupération de vapeur (91; 191, 291) est située entre une seconde face principale (3B; 103B; 203B) du premier plateau chauffant (3; 103; 203) et une première partie profilée (1, 101; 201) du boîtier (1, 2; 101, 102; 201, 202) de manière à créer un système secondaire d'évaporation complémentaire par projection du flux de vapeur issu de l'interface entre les deux plateaux (3, 5; 103, 105; 203, 205) vers la seconde face principale (3B, 103B, 203B) du premier plateau chauffant (3; 103; 203).
  2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (6; 206) d'introduction d'eau sous pression comprennent un ajutage central (60; 260) formé dans une deuxième partie (2; 202) du boîtier (1, 2; 201, 202) et un canal central (54; 254) formé dans le deuxième plateau mobile (5; 205) perpendiculairement à l'interface entre les premier et deuxième plateaux (3, 5; 203, 205).
  3. Générateur de vapeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un joint télescopique amortisseur disposé entre le deuxième plateau mobile (5) et la deuxième partie (2) du boîtier, et en ce que le joint télescopique amortisseur comprend une saillie tubulaire (52) formée autour dudit canal central (54), un guide tubulaire (24) formé sur la face interne de la deuxième partie (2) du boîtier de façon coaxiale par rapport à l'ajutage central (60) et à ladite saillie tubulaire (52), et un joint d'étanchéité (53) interposé entre ladite saillie tubulaire (52) et le guide tubulaire (24).
  4. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel élastique (8; 108; 208) comprennent un ressort à boudin central unique de forme tronconique interposé entre la face interne de la deuxième partie (2; 102; 202) du boîtier et le deuxième plateau mobile (5; 105; 205).
  5. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le plateau mobile (5) déborde au-delà de la périphérie du plateau fixe (3) et présente un bord périphérique (51) relevé en direction de la première partie (1) du boîtier pour provoquer un écoulement accéléré de la vapeur vers la cavité de récupération de vapeur (91).
  6. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première partie profilée (1) du boîtier comprend à sa partie périphérique une partie (13) en forme de portion de tore à grand rayon de courbure pour recevoir l'écoulement de vapeur renvoyé dans la cavité de récupération de vapeur (91) et l'orienter vers ladite seconde face principale (3B) du premier plateau chauffant (3).
  7. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier plateau chauffant (3; 103; 203) présente une nervure périphérique (33; 133; 233) sur sa seconde face principale (3B; 103B; 203B).
  8. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la face interne de la première partie profilée (101) du boîtier et la seconde face principale (103B) du premier plateau chauffant (103) sont munies de nervures (114, 135) constituant un réseau de chicanes.
  9. Générateur de vapeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bord périphérique relevé (51) du plateau mobile (5) est légèrement décalé vers l'intérieur par rapport à la première partie profilée (1) du boîtier et présente un jeu radial par rapport à la deuxième partie (2) du boîtier.
  10. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le premier plateau chauffant fixe (3; 203) comporte sur sa seconde face principale (3B; 203B) une partie saillante tubulaire centrale (31; 231) en forme de cheminée qui est emboîtée de façon étanche dans une partie tubulaire correspondante (11; 211) formée sur la face interne de la première partie profilée (1; 201) du boîtier.
  11. Générateur de vapeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier plateau chauffant (3; 203) est en contact avec le boîtier (1, 2; 201, 202) exclusivement par sa partie saillante tubulaire centrale (31; 231), en ce que les extrémités (41, 42; 241, 242) de la résistance électrique de chauffage (4; 204) sont connectées à travers la partie tubulaire centrale (31; 231) du premier plateau chauffant (3; 203) et en ce qu'un thermostat (9) est également disposé sur le premier plateau chauffant (3; 203) à l'intérieur de ladite partie saillante tubulaire centrale (31; 231).
  12. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les premier et deuxième plateaux (3, 5) sont constitués en aluminium et en ce que le boîtier (1, 2) est réalisé à l'aide d'au moins l'un des matériaux constitués par l'aluminium et les matières plastiques.
  13. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier plateau chauffant (103) comprend une partie centrale (130) séparée d'une partie périphérique (136) par des lumières (137) réparties de façon annulaire, en ce que la partie centrale (130) et la partie périphérique (136) sont reliées par au moins un pont de liaison radiale (138) et en ce que la résistance électrique (104) est disposée dans la partie centrale (130) avec des sorties de connexion latérales (141, 142) traversant la partie périphérique (136) au niveau d'un pont de liaison radiale (138).
  14. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (106) d'introduction d'eau sous pression comprennent un ajutage central (112) formé dans la première partie (101) du boîtier et un canal central (134A) formé dans le premier plateau fixe (103) perpendiculairement à l'interface entre les premier et deuxième plateaux (101, 102).
  15. Générateur de vapeur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des surfaces en regard du premier plateau fixe (203) et du deuxième plateau mobile (205) comprend dans sa partie centrale dans laquelle débouche un canal central (254) d'introduction d'eau sous pression une partie en retrait (234) prolongée par des rainures (234a à 234c) en forme de volutes réparties autour de ladite partie en retrait (234).
  16. Générateur de vapeur selon la revendication 15, caractérisé en ce que les rainures en forme de volutes (234a à 234c) comprennent trois demi-anneaux centrés chacun sur l'un des sommets (S₁ à S₃) de la partie en retrait (234) de forme sensiblement triangulaire, les demi-anneaux (234a à 234c) se déduisant les uns des autres par des rotations de 120° autour de l'axe du canal central (254).
  17. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier plateau chauffant (203) présente sur sa seconde face principale (203B) une couronne périphérique cylindrique (233) qui est en contact avec ladite première partie profilée (201) du boîtier (201, 202) et en ce qu'au moins un passage en forme de tuyère (290) débouchant à travers ladite couronne périphérique cylindrique (233) vers la cavité de récupération de vapeur (291) est ménagé dans la partie périphérique du premier plateau chauffant (203).
  18. Générateur de vapeur selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend deux passages en forme de tuyère (290) débouchant à travers la couronne périphérique cylindrique (233) en deux zones diamétralement opposées de ladite couronne, de façon tangentielle à celle-ci, de manière à provoquer une mise en rotation rapide du flux de vapeur injecté par les tuyères (290) dans la cavité de récupération de vapeur (291).
  19. Générateur de vapeur selon la revendication 17 ou la revendication 18, caractérisé en ce que la cavité de récupération de vapeur (291) est délimitée d'une part par une seconde face principale (203B) du plateau chauffant (203) essentiellement plane et d'autre part par une première partie profilée (201) du boîtier dont la face interne (214) se rapproche de ladite seconde face principale (203B) dans une zone annulaire centrale du générateur, et en ce qu'un puits de prélèvement de vapeur (271) est formé dans ladite seconde face principale (203B) du plateau chauffant (203) dans ladite zone annulaire centrale du générateur, les moyens (207) d'évacuation de vapeur comprenant un raccord traversant ladite première partie profilée du boîtier (201) pour être en communication avec ledit puits de prélèvement de vapeur (271).
  20. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (206) d'introduction d'eau sous pression comprennent un raccord (260) vissé dans le deuxième plateau mobile (205) et dont le corps (261) muni de joints (253) traverse une partie centrale (224) d'une seconde partie (202) du boîtier (201, 202) en pouvant présenter de légers déplacements par rapport à cette partie centrale (224) dans le sens axial du raccord (260).
  21. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que la cavité de récupération de vapeur (291) est située à la partie inférieure du générateur de vapeur au-dessous du plateau chauffant (203).
  22. Générateur de vapeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il présente une forme de révolution.
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