FR2785975A1 - FAST PURGE STEAM GENERATOR - Google Patents
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Abstract
Description
GENERATEUR DE VAPEUR A PURGE RAPIDE
La présente invention concerne les générateurs de vapeur, où l'eau s'évapore de façon quasi instantanée, et notamment aux générateurs prévus pour alimenter les fers à repasser via un tube de liaison, ces générateurs étant toutefois transposables à tous autres appareils électroménagers utilisant de la vapeur, tel qu'un nettoyeur à vapeur ou autre.FAST PURGE STEAM GENERATOR
The present invention relates to steam generators, where the water evaporates almost instantaneously, and in particular to the generators provided for supplying the irons via a connecting tube, these generators being however transposable to all other household appliances using steam, such as a steam cleaner or the like.
On connaît les générateurs de vapeur alimentant des fers à repasser auquel ils sont reliés par un tube de liaison, ce tube suivant généralement une liaison électrique. On s'intéresse plus spécialement au type de générateur comprenant un réservoir d'eau à la pression atmosphérique et une pompe prélevant l'eau de ce réservoir pour l'injecter dans un bouilleur maintenu à température constante. Un tel générateur quasi instantané est connu par exemple par le brevet FR 2 747 403.There are known steam generators supplying irons to which they are connected by a connecting tube, this tube generally following an electrical connection. We are more particularly interested in the type of generator comprising a water tank at atmospheric pressure and a pump taking water from this tank to inject it into a boiler maintained at constant temperature. Such an almost instantaneous generator is known for example from patent FR 2 747 403.
Le bouilleur au repos ne contient pas d'eau et la pompe mise en route à la demande de vapeur a un débit massique d'eau égal au débit massique de vapeur lorsque celui ci est stabilisé, ce qui est rapidement le cas. En effet il suffit, pour obtenir un débit massique de vapeur égal au débit massique injecté, que l'eau mouille une surface suffisante du bouilleur de façon à ce que la puissance thermique nécessaire à l'évaporation soit transmise, des dispositions pouvant tre prises comme celles citées dans le brevet EP 821 096 pour faciliter l'étalement de l'eau. Cette puissance d'échange à travers la surface de contact est de toutes façons limitée par le phénomène de caléfaction qui apparaît pour des densités de puissance trop élevées et par l'entartrage de la surface.The boiler at rest does not contain water and the pump started on demand for steam has a mass flow of water equal to the mass flow of steam when the latter is stabilized, which is quickly the case. Indeed, to obtain a mass flow rate of steam equal to the mass flow injected, it is sufficient for the water to wet a sufficient surface of the boiler so that the thermal power necessary for evaporation is transmitted, arrangements that can be made as those cited in patent EP 821 096 to facilitate the spreading of water. This exchange power through the contact surface is in any case limited by the phenomenon of heat build-up which appears for too high power densities and by scaling of the surface.
On conçoit donc que la surface mouillée puisse tre assez grande et qu'il puisse s'établir une mince flaque d'eau dans le bouilleur. Quand on relâche la touche de commande de vapeur la pompe s'arrte mais cette eau continue à s'évaporer en s'asséchant ce qui donne du retard à l'arrt de vaporisation, perturbe le repassage et est désagréable à l'usage. Une façon de résoudre cet inconvénient consiste, comme expliqué dans le brevet EP 287 985, à utiliser une électrovanne de fermeture du circuit vapeur à la sortie du bouilleur associée à une vanne de décharge se mettant en fonction quand la pression dépasse un maximum. Un dispositif voisin est également décrit dans les brevets FR 2 391 309 et EP 821 096.It is therefore understandable that the wetted surface can be quite large and that a thin puddle of water can be established in the boiler. When the steam control button is released, the pump stops but this water continues to evaporate as it dries, which gives delay in stopping the vaporization, disturbs ironing and is unpleasant in use. One way of overcoming this drawback consists, as explained in patent EP 287 985, of using a solenoid valve for closing the steam circuit at the outlet of the boiler associated with a discharge valve operating when the pressure exceeds a maximum. A neighboring device is also described in patents FR 2 391 309 and EP 821 096.
Cet agencement résout le problème précité, mais au prix de deux composants et de leurs commandes. En outre la pression de décharge de t'excès de vapeur n'étant pas nulle le bouilleur peut rester sous pression inutilement.This arrangement solves the above problem, but at the cost of two components and their orders. In addition, the discharge pressure of the excess steam not being zero, the boiler can remain under pressure unnecessarily.
Dans ce qui suit, pour simplifier, on utilisera le mot"débit"sans plus préciser s'il faut entendre une masse ou un volume de fluide par unité de temps, s'agissant d'un courant de fluide, eau, vapeur ou mélange des deux à des taux divers quand il s'agit de la purge.In what follows, for simplicity, we will use the word "flow" without further specifying whether to understand a mass or a volume of fluid per unit of time, in the case of a flow of fluid, water, vapor or mixture of the two at various rates when it comes to purging.
Les générateurs ayant un gros débit de vapeur s'entartrent rapidement, aussi sontils le plus souvent équipés d'un moyen de traitement consistant en un lit poreux de produits granules, par exemple de résine échangeuse d'ions déminéralisante, disposé dans une cartouche ou un réservoir le long du circuit d'eau. L'eau pompée traverse ce lit de traitement de l'eau dans toute sa section de passage. Cependant on constate que l'efficacité diminue plus vite que ne le laisseraient penser les caractéristiques du lit de traitement. En effet sous l'action du débit d'eau et du temps, des particules ont tendance à se compacter ! ocalement et l'eau à suivre dans le lit des chemins préférentiels de sorte que le débit n'est plus uniforme dans la section de passage et localement trop important pour un traitement efficace et une consommation régulière et complète de tout le lit de traitement.Generators with a large vapor flow rate scale quickly, so they are most often equipped with a processing means consisting of a porous bed of granular products, for example demineralizing ion exchange resin, placed in a cartridge or a tank along the water circuit. The pumped water passes through this water treatment bed throughout its passage section. However, it is found that the efficiency decreases faster than the characteristics of the treatment bed would suggest. Indeed under the action of water flow and time, particles tend to compact! ocally and the water to be followed in the bed of the preferential paths so that the flow is no longer uniform in the passage section and locally too large for an effective treatment and regular and complete consumption of the entire treatment bed.
Pour obvier les inconvénients cités, l'invention décrite ci après a pour objet un générateur de vapeur quasi instantané dans lequel l'arrt du débit de vapeur utile est immédiat.To obviate the aforementioned drawbacks, the invention described below relates to an almost instantaneous steam generator in which the flow of useful steam is stopped immediately.
Un autre objet est une amélioration sensible du fonctionnement et de la durée de vie des moyens de traitement.Another object is a significant improvement in the operation and the lifespan of the processing means.
Les buts de l'invention sont atteints en ce que le générateur de vapeur comprend en outre des moyens de purge du bouilleur et du circuit de vapeur directement à la pression atmosphérique qui s'activent en fin d'utilisation de la vapeur. La pompe arrtée, la fuite occasionnée par la purge ne permet plus au fer d'tre alimenté normalement malgré l'évaporation de l'eau résiduelle parce que la pression chute rapidement et s'annule de façon suffisante avant mme que le bouilleur soit complètement asséché.The objects of the invention are achieved in that the steam generator further comprises means for purging the boiler and the steam circuit directly at atmospheric pressure which are activated at the end of use of the steam. With the pump stopped, the leak caused by the purge no longer allows the iron to be supplied normally despite the evaporation of the residual water because the pressure drops quickly and vanishes sufficiently even before the boiler is completely dried .
De préférence les moyens de purge opposent au débit de vapeur une perte de charge très inférieure à celle du tube de liaison et de l'appareil utilisateur. Le débit de vapeur résultant de l'évaporation de l'eau résiduelle du bouilleur et de la vapeur sous pression dans les volumes morts du bouilleur, du tube de liaison et mme de l'appareil utilisateur s'échappe préférentiellement par la purge et l'appareil cesse d'tre alimenté instantanément.Preferably the purging means oppose the flow of steam a pressure drop much lower than that of the connecting tube and the user device. The steam flow rate resulting from the evaporation of the residual water from the boiler and the pressurized steam in the dead volumes of the boiler, of the connection tube and even of the user device is preferably escaped by the purge and the device stops being powered instantly.
De préférence le débit de purge est dirigé dans le réservoir d'eau à pression atmosphérique du générateur par un élément de circuit commun au circuit d'eau allant du réservoir à la pompe et au bouilleur. Ceci permet à la vapeur de se recondenser dans le réservoir au contact de l'eau froide et facilite la mise en place du moyen de traitement sur une conduite unique.Preferably the purge flow is directed into the water tank at atmospheric pressure of the generator by a circuit element common to the water circuit going from the tank to the pump and to the boiler. This allows the vapor to recondense in the tank in contact with cold water and facilitates the establishment of the treatment means on a single pipe.
De préférence le circuit de purge comprend une électrovanne ouvrant le circuit en fin d'utilisation de la vapeur, au moins pour un temps prédéterminé pendant l'arrt d'utilisation. L'ouverture survient au relâchement du bouton de commande de vapeur. La limitation éventuelle du temps d'ouverture a l'avantage de ne nécessiter qu'une électrovanne fermée au repos à faible facteur de temps de marche électriquement peu sollicitée et économique.Preferably the purge circuit comprises a solenoid valve opening the circuit at the end of use of the steam, at least for a predetermined time during the stoppage of use. The opening occurs when the steam control button is released. The possible limitation of the opening time has the advantage of requiring only a solenoid valve closed at rest with a low electric-demand and low-demand running time factor.
Dans une version préférée l'électrovanne constitue aussi un organe de sécurité contre une surpression dans le circuit de vapeur.In a preferred version the solenoid valve also constitutes a safety device against overpressure in the steam circuit.
De préférence le générateur comporte un moyen de traitement de l'eau que le débit de purge traverse à contre courant.Preferably, the generator comprises a means for treating the water which the purge flow crosses against the current.
De préférence le moyen de traitement de l'eau est situé le long ou dans le prolongement de t'élément de circuit commun à la purge et au circuit d'eau pompée. L'entrée d'eau et la sortie de vapeur se faisant par le mme orifice du moyen de traitement, ainsi que pour la sortie d'eau et t'entrée de vapeur, la construction et la mise en place du moyen de traitement se trouve très simple.Preferably the water treatment means is located along or in line with the circuit element common to the purge and to the pumped water circuit. The water inlet and the steam outlet being made by the same orifice of the treatment means, as well as for the water outlet and the steam inlet, the construction and the installation of the treatment means is very simple.
De préférence le moyen de traitement de l'eau comprend un produit de traitement solide divisé en granulés ou pulvérulent. La vapeur est admise brutalement à contre courant du circuit d'eau, ce qui nettoie et remue en les refoulant les particules du produit de traitement qu'il peut contenir. De cette façon on homogénéise le lit de particules à chaque purge et on détruit les zones de passage préférentiel de l'eau qui auraient pu s'établir. Le produit de traitement s'en trouve alors mieux utilisé.Preferably the water treatment means comprises a solid treatment product divided into granules or powder. Steam is suddenly admitted against the current in the water circuit, which cleans and stirs the particles of the treatment product that it may contain by driving them back. In this way, the particle bed is homogenized at each purge and the preferential water passage zones which could have been established are destroyed. The treatment product is then better used.
De préférence le produit de traitement de l'eau est une résine anti tartre.Preferably the water treatment product is an anti-scale resin.
De préférence le générateur comporte un circuit d'humidification de la vapeur reliant le circuit d'eau au circuit de vapeur au travers d'une pompe.Preferably the generator has a steam humidification circuit connecting the water circuit to the steam circuit through a pump.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, ainsi que par les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, parmi lesquels :
-la figure 1 est un schéma d'un appareil utilisant un générateur selon l'invention,
-la figure 2 est un schéma d'une première variante de l'appareil précédent.The present invention will be better understood with the aid of the description which follows, as well as by the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, among which:
FIG. 1 is a diagram of an apparatus using a generator according to the invention,
FIG. 2 is a diagram of a first variant of the previous device.
-la figure 3 est un schéma d'une deuxième variante de l'appareil de la figure 1. FIG. 3 is a diagram of a second variant of the device of FIG. 1.
Dans une version préférée de l'invention (figure 1) I'appareil comporte un fer à repasser à vapeur 1 muni d'une commande de vapeur 11 et relié par un cordon comprenant un tube de liaison 2 à un générateur de vapeur 3 représenté par un cadre en trait mixte sur le schéma. Le générateur 3 comprend un réservoir d'eau 31, une pompe 32, un bouilleur 33 muni de son élément chauffant 331 et de sa régulation non représentée, une électrovanne 34 et une cartouche 35 contenant des granulés d'une résine déminéralisante. L'eau du réservoir peut s'écouler dans une conduite 40 à travers la cartouche 35 qui en constitue un prolongement. La conduite 40 se termine par un distributeur 41 d'où partent tous les circuits hydrauliques. La pompe 32 reliée au distributeur 41 par une conduite 320 injecte !'eau par la conduite 321 dans le bouilleur 33. La vapeur issue du bouilleur 33 s'en échappe par la conduite 332 vers le tube de liaison 2 pour alimenter le fer 1.In a preferred version of the invention (FIG. 1), the appliance comprises a steam iron 1 provided with a steam control 11 and connected by a cord comprising a connecting tube 2 to a steam generator 3 represented by a dashed line frame on the diagram. The generator 3 comprises a water tank 31, a pump 32, a boiler 33 provided with its heating element 331 and its regulation not shown, a solenoid valve 34 and a cartridge 35 containing granules of a demineralizing resin. The water in the reservoir can flow in a line 40 through the cartridge 35 which constitutes an extension. Line 40 ends with a distributor 41 from which all the hydraulic circuits start. The pump 32 connected to the distributor 41 by a line 320 injects water through the line 321 into the boiler 33. The vapor from the boiler 33 escapes therefrom through the line 332 to the connection tube 2 to supply the iron 1.
L'électrovanne 34 est reliée par des conduites d'une part au distributeur 41 et d'autre part à l'entrée d'eau du bouilleur 33 sur la conduite 321.The solenoid valve 34 is connected by pipes on the one hand to the distributor 41 and on the other hand to the water inlet of the boiler 33 on the pipe 321.
De préférence l'électrovanne 34 au repos a son clapet maintenu sur son siège à l'encontre de la pression dans la conduite 321 par un ressort taré. Une pompe 36 a son aspiration reliée au distributeur 41 et sa sortie reliée à la conduite 332.Preferably the solenoid valve 34 at rest has its valve held in its seat against the pressure in the pipe 321 by a calibrated spring. A pump 36 has its suction connected to the distributor 41 and its outlet connected to the pipe 332.
Lorsque la ménagère branche son appareil, les pompes 32 et 36 sont arrtées et l'électrovanne 34 fermée. Le fer 1 et le bouilleur 33 s'échauffent à leurs températures de consignes. La ménagère peut alors repasser. Quand elle agit sur la commande 11 la pompe 32 se met en marche et aspire de l'eau du réservoir 31 à travers la cartouche 35, les conduites 40,41,320 et la refoule dans le bouilleur 33 par la conduite 321. Là l'eau s'étale en mouillant la surface chaude et bout. La vapeur sort du bouilleur 33 par la conduite 332 pour rejoindre le fer à repasser 1 à travers le tube de liaison 2. La pression dans le bouilleur est alors suffisante pour vaincre toutes les pertes de charge, spécialement celle du tube de liaison de petit diamètre et de grande longueur.When the housewife plugs in her appliance, the pumps 32 and 36 are stopped and the solenoid valve 34 closed. The iron 1 and the boiler 33 heat up to their set temperatures. The housewife can then iron. When it acts on the control 11 the pump 32 starts up and draws water from the reservoir 31 through the cartridge 35, the pipes 40,41,320 and discharges it into the boiler 33 through the pipe 321. There the water spreads out by wetting the hot surface and boils. The steam comes out of the boiler 33 via line 332 to reach the iron 1 through the connection tube 2. The pressure in the boiler is then sufficient to overcome all the pressure drops, especially that of the small diameter connection tube and very long.
Simultanément on peut activer la pompe 36 qui fournit un petit débit d'eau supplémentaire, lequel se mélange à la vapeur dans la conduite 332 et l'humidifie.Simultaneously, pump 36 can be activated, which provides a small additional flow of water, which mixes with steam in line 332 and humidifies it.
Si la pression s'élève exagérément par exemple par suite d'un pincement du tube de liaison 2 le clapet de l'électrovanne se soulève et provoque une fuite vers le réservoir, ce qui a pour effet de limiter la pression à la valeur correspondant au tarage du ressort.If the pressure rises excessively, for example due to a pinching of the connecting tube 2, the valve of the solenoid valve lifts and causes a leak towards the tank, which has the effect of limiting the pressure to the value corresponding to the spring setting.
Lorsque la commande de vapeur 11 cesse d'tre actionnée les pompes 32 et 36 s'arrtent et l'électrovanne 34 s'ouvre mettant en communication le bouilleur 33 et le réservoir 31 à travers la cartouche 35 et les conduites 321,41,40. L'eau résiduelle contenue dans le bouilleur continue à produire de la vapeur. Sous l'action de la pression de vapeur celle ci refoule l'eau des conduites 321,41,40 jusqu'au réservoir à travers la cartouche 35 et la vapeur suit le mme chemin avec un fort débit parce que les pertes de charge sont faibles, le circuit étant court et de bonne section. Les produits contenus dans la cartouche 35 se trouvent refoulés et fortement agités ce qui homogénéise le lit de traitement et la vapeur cesse d'emprunter la conduite 332. Le fer se trouve immédiatement privé de vapeur. Tant que la commande 11 n'est pas actionnée, l'électrovanne 34 peut rester ouverte, mais elle doit le rester au moins temporairement le temps que l'eau résiduelle du bouilleur soit évaporée et la surface asséchée.When the steam control 11 ceases to be actuated, the pumps 32 and 36 stop and the solenoid valve 34 opens putting in communication the boiler 33 and the tank 31 through the cartridge 35 and the pipes 321,41,40 . The residual water in the boiler continues to produce steam. Under the action of the vapor pressure, this discharges the water from the conduits 321,41,40 to the reservoir through the cartridge 35 and the vapor follows the same path with a high flow rate because the pressure drops are low. , the circuit being short and of good cross-section. The products contained in the cartridge 35 are discharged and strongly agitated which homogenizes the treatment bed and the steam stops passing through the pipe 332. The iron is immediately deprived of steam. As long as the control 11 is not actuated, the solenoid valve 34 can remain open, but it must remain so at least temporarily until the residual water from the boiler is evaporated and the surface has dried.
Dans une autre version (figure 2) ne comprenant pas de circuit humidificateur la cartouche de traitement 35 est placée le long de la conduite 333 entre le bouilleur et le piquage sur la conduite 321 reliant la pompe 32 et l'électrovanne 34. Le fonctionnement est tout à fait semblable à celui de la version précédente. Le débit de purge passe du bouilleur 33 à la cartouche 35 tandis que le débit d'eau passe de la pompe 32 à la cartouche 35 et au bouilleur 33 par la mme conduite 321,333 commune aux deux circuits.In another version (FIG. 2) not comprising a humidifier circuit, the treatment cartridge 35 is placed along the line 333 between the boiler and the nozzle on the line 321 connecting the pump 32 and the solenoid valve 34. Operation is quite similar to that of the previous version. The purge flow passes from the boiler 33 to the cartridge 35 while the water flow passes from the pump 32 to the cartridge 35 and to the boiler 33 by the same line 321, 333 common to the two circuits.
Dans une autre version dérivée de la première (figure 3) l'électrovanne 34 est reliée par des conduites d'une part au distributeur 41 et d'autre part à la sortie de vapeur du bouilleur 33 sur la conduite 332. Dans cette version le fonctionnement est semblable à celui de la version précédente mais la purge du tuyau de liaison (2) est plus rapide. In another version derived from the first (Figure 3) the solenoid valve 34 is connected by pipes on the one hand to the distributor 41 and on the other hand to the steam outlet of the boiler 33 on the pipe 332. In this version the operation is similar to that of the previous version but the purging of the connecting pipe (2) is faster.
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