Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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La présente invention est relative a un generateur
de vapeur.
Les generateurs électriques de vapeur du type a
resistances, utilises dans l'industrie comprennent habituel-
lement une cuve, ou enceinte fermee contenant de l'eau, ouautre liquide, chauffe au moyen d'elements chauffants a
resistance electrique qui sont plonges dans l'eau ou autre
li~uide.
Les elements chauffants utilises jusqu'a présent
sont constitues par des gaines étanches isolantes a l'inté-
rieux desquelles sont disposées des resistances électriquesqui communiquent leur chaleur a l'eau environnante a travers
ces gaines.
Ces elements sont coûteux à fabriquer, et leur
taux de transfert thermique est faible et leur conception
nécessite une alimentation en basse tension onéreuse pour
les puissances importantes.
L'invention a pour but de remédier a ces incon-
venients en réalisant un générateur électrique de vapeur
comportant des moyens chauffants électriques pouvant etre
alimentés en haute ou moyenne tension, ayant un taux de
transfert thermique élevé et dans lequel les éléments
chauffants classiques sont remplacés par des dispositifs
nouveaux de fabrication simple et tres économiquel permettant
de réaliser des unités de grande puissance sous un faible
volume.
L'invention a pour objet à cet effet un générateur
électrique de vapeur, du.type comprenant une cuve-fermée
renfermant de l'eau, ou autre liquide, un conduit de sortie
de vapeur, un conduit d'alimentation en liquide et/ou de retour
de la vapeur condensée, des bornes d'alimentatlon électri-
ques et des moyens chaufants a.résistance électrique plonges
dans l'eau, caractérisé en ce que lesdits moyens chaufants
sont constitués, pour chaque phase d'une alimentation mono-
phasée ou polyphasée en haute ou moyenne tension, par unfil métallique nu baignant directement dans l'eau et monte
, .
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vibrant entre des écrans isolants.
Suivant un mode de réalisation préféré de
l'invention, chacun desdits fils nus montés vibrants est
relié directement en-txe une borne de phase et la masse de
la cuve.
Suivant une autre caractéristique préférée de
l'invention, lesdits écrans sont disposés verticalement
dans le liquide autour dudit fil et dépassent au-dessus de
la surface du~ uide.
Suivant encore une autre caractéristique préférée
de` l'invention, le fil métallique est disposé de façon a
presenter des brins parallèles ou à peu près concentriques
décalés de part et d'autre d'une génératrice d'une surface
oblique.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven-
tion, la surface oblique est conique ou pyramidale, ledit
fil formant une spirale dont les spires sont décalées de
part et d'autre de la surface oblique, à l'intérieur d'une
enceinte formée par un écran circulaire.
De préférence, un second écran circulaire est
disposé concentrique au premier, à l'intérieur de celui-ci
et ladite spirale est disposée dans l'intervalle entre les-
dits écrans.
Dans une variante préférée, ladite surface oblique
est un plan et les brins parallèles du fil sont décalés de
part et d'autre de ce plan, qui est situé entre deux écrans
parallèles.
La description qui va suivre en regard des dessins
annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de bien
comprendre comment la présente invention peut être mise en
pratique.
La Figure 1 est une vue en élévation et en coupe
d'un ~énérateur électrique de vapeur suivant l'invention.
La Figure 2 en est une vue en plan de dessus.
La Figure 3 est une vue partielle en coupe à
2a -
plus grande echelle de l'un des dispositifs chauffants
du generateur represente à la Figure 1.
La Figure 4 est une vue en plan de dessus d'une
variante du dispositif chauffant de la Figure 3.
La Figure 5 est une vue en perspective d'un autre
mode de realisation d'un dispositif chauffant.
La Figure 6 est une vue en elevation et en bout,
en coupe, du dispositif representé a la Figure 5.
La Figure 7 montre une variante de la fixation
du conducteur du dispositif des Figures 5 et 6.
En se referant aux dessins et plus particulière-
ment aux Figures 1 et 2, le generateur de vapeur suivant
llinvention comprend de façon connue une cuve 1 portee par
des pieds 2, revêtue d'un isolant thermique 3 et comportant
a sa partie superieure une ouverture 4 d'accès, un conduit
5 de sortie de vapeur et, à sa partie inférieure, un conduit
6 de retour de la vapeur condensée.
Suivant l'exemple xeprésente, le genérateur
fonctionne sur un courant triphasé et comporte trois dis~
positifs chauffants 7, identiques, un pour chaque phase du
courant d'alimentation. Etant donné qu7ils sont identiques
un seul d'ent e eux sers d~crit.
~ . _. . ._ .
~`
3 3.~
Le dispos;tif chauf-fant 7 comprend un conducteur continu 8 non
isolé baign~nt directement dans 1 ~eau cor~tenue dans la cuve 1.
Le cor~ducteur 8 forme une sp~ale dont les spires sont étagées
verticalement derrière un écran formant llne enceinle isolante.
L'extremité supérieure du conducteur 8 es~ reliée par un conduc- -
teur 9, à une borne d'alimentation à travers la cuve 1 par l'in~ermédiaire dlun
isolateur 11.
L'extrémité inférieure du conducteur ~ est reliée par un conducteur
12 à la masse, c'est-à-dire à la cuve 1.
~o La spirale formée par le conducteu~ 8 est disposée a l'intérieur
d'une enceinte isolante double qui est ~ormée, suivant l'exemple représenté,
par deux écrans tubulaires concentriques 13 et 14 en une matière électrique-
ment isolante, disposés verticalement, soutenus par une traverse horizontale
15 et ouverts à leurs extrémités.
On se référera maintenant à la figure 3 qui est une vue partielle
schématique à plus grande échelle montrant l'agencement du conducteur 8
dans l'enceinte isolante.
L'extrémité supérieure du tube extérieur 13 s'étend au-dessus du-
niveau de l'eau, ou autre liquide contenu dans la cuve~ tandis que l'extrémitê
2n sùperieure du tube intérieur 14 s'étend seulement a une certaine distance
au-dessous de la surface de l'eau.
Dans l'enceinte circulaire déli~nitée entre euX par les écrans tubulaire
13 et 14 les spires formées par le conducteur nu 50nt décalées de part et
d'autre d'une génératrice 16 d'une surface tronconique dont la petite base est
située vers le haut, au-dessous de la sur~ace de l'eau~ ~ peu près au n~vea~
de l'extreminté supérieure du tube interieur 14 comme xeprésenté en 17, a la
connexion de l'extrémité supérieure de la spirale ave~ le conducteur de phase
Les spires 18 sont maintenues en position au moyen d'organes
~lastiques 19 agissant en traction et fixés alternativement-aux tube~ extérieur et in~2~ieur.
L'extrémité inférieure -20 de la spirale est reliée a la masse comme
indiqué plus haut, c'est-~-dire à la cuve 1.
- Grâce à cet agencement des spires 1g de part et d'autre de la
génératrice 16, lorsque le courant circule dans ces spires, des forces électro-
magnétiques prennent naissance dans chaque spire, et chacune d'elles se
trouve ainsi attirée vers la spire voisine la plus proche comme representé
par des flèches et cette atraction s'e~erçant sur chacune dans des directions
~` opposées engendre une résultante indiquée par les flèches 21 et qui sontorientées à peu près en sens opposés sur les spires alternées. Il en résul$e
une vibration continue de ces spires
,Ab
En conséquence, les bulles de vapeur c~u; se ~orment sur les
spires lors du passage du courant d~ns le co1l(1ucleur 8 se détachent et
montent vers la surface de l'eau comme indiqllé par le~; flèches verticales
à la partie de droite de la figure 3, entralnanl ainsi l'eau chau~fée vers le
haut. Cette montée de l'eau et de la vapeur es~ compensée par une arri-rée
d'eau indiquée par une flèche 22 tandis c~ue l'eau chaude passe au-dessus
de l'extréminté supérieure du tube central 1~ et est recyclée comme indiqué
par la flèche 23, Il se produit ainsi une circulation continue d'eau grace à
laquelle le taux de transfert thermigue est amélioré.
En se référant de nouveau à la figure 1 on constate que du lait
que le tube extérieur isolant 13 s'élève au-dessus de la surface de l'eau
pour chaque dispositif chauffant relié à une phase de l'alimentation, les lignesde fuite entre les conducteurs 9 et entre ceux-ci et la masse sont trop
longues pour que puisse s'établir un courant de fuite.
Les enceintes isolantes de chaque dispositif chauffant étant ouvertes
à leur extrémité inférieure, il s'établit une circulation générale de l'eau dansla cuve entre les différents dispositifs, circulatio~ qui accélère la montée en
temperature du liquide.
On a représenté à la figure 4 une variante de la fixation des spires
18 du conducteur 8, dans laquelle les organes élastique 19 sont ~ixés sur des
montants rigides 24 en une matière isolant, par exemple en céramique, disposés
entre les écrans concentriques 13 et 14.
On a représenté aux figures 5 et 6 un mode de réalisation des
dispositifs chauffants dans lequel le conducteur 28 es~ disposé dan~ une enceinte
isolante constituée par un tube de section oblc;ngue, par exemple rectangulaire,dont les deux grandes parois 33 parallèles délimitent un espace dans lequel le
conducteur 28 est disposé de façon à présenter des brins 38 paralleles.
En se référant à la figure 6 on voit que les brins parallèles 38
du conducteur 28 sont généralement disposés décalés par rapport à une généra-
trice 26 d'une surface oblique, produisant ainsi également des vibrations des
brins 38, qui ont pour effet de détacher les bulles de vapeur qui montent ~ la
surface en entrainant l'eau chaude à l'intérieur de l'enceinte et induisant en
même tèmps un appel d'eau froide comme indiqué par les flèches courbes ~ la
figure 6.
L'extrémité supérieure du conducteur 28 est reliée au conducteur de
phase 29 et son extrémite inférieure est reliée par un conducteur 32 à la
masse
Dans cet exemple les brins 38 du conducteur peuvent être également
maintenus en position par des organes élastiques 29 d'une fa~on analogue à
celle decrite en reférence à la figure 3.
5 ~ ~
Dans une variante représ~ntée à la fi~ure 7 ]es brins 3~ du
conducteur sont portés par des supports rigi~les 30 par l'inteImédiaire
d'organes elastiques 29.
Dans chaque dispositif chauffant il s'établit dans l'eau, c3ui est
légèrement conductrice, un courant électriqlle enl re éléments du conducleur
métallique, présentant une différence de potentiel. Ce courant, parallèle au
courant principal, participe aussi à la transmiss;on d'énergie therrnique ~ l'eau
La géométrie des dispositifs, les seclions de passa~e du eourant dans
l'eau, les distances entre éléments de conducl eurs à des pOteJIt;e~S di~érents,permettent de prédéterminer, pour une tension ~'alim~ntation donnée~ la va~eur
de ce courant. Cette valeur est limitée de telle sorte qu'en fonction de la
nature et de la géométrie du conducteur cho;si, il n'entraine pas pa~ hydrolyse
une teneur en hydrogène et en oxygène incompatible avec l'utilisation.
Les taux de transfert thermique élevés que l'on obtientl~ermettent
d'alimenter le générateur en haute et mt>yenne tension, ce qui constitue une
solution économique pour des appareils de grande puissance.
La nature et la eorme en section du conducteur métallique sont
choisies de fa~on qu'il supporte les températures êlevées auxquelles il est
soumis dans le générateur, qu'il ne subisse pas d'oxydation ou d'attaque
chi~nique à cette température et présente une résistivité électriqus suffisante
pour qu'il ne soit pas nécessaire de lui donner une longueur trop grande. On
utilisera par exemple un acier Ni-Cr à 70 % de nickel et 30 % de chrome ayant
une résistivité de l'ordre de 1,2 ohms.mm2/m.
Par ailleurs, lès écrans isolants électriques entre phase seront
réalisés en un m~tériau n'absorbant pas l'eau sous pression, pour ~onserver
leurs propriétés isolantes en immersion permanente, par exemple en porcelaine
ou en matière plastique du type polytétrafluoréthylène, ou autre.
On remarquera enin que le genérateur suivant l'invention permet
d'utiliser une eau adoucie non déminéralisée, ce qui constitue encore un
autre avantage important.
