Brevet FR2243015A1 — publié le 19750404

l'invention concerne un dispositif pour mélanger deux fluides à température différente, plus particulièrement en vue de la production d'eau chaude par melange de vapeur et d'eau froide, qui comporte un corps mélangeur avec une buse de sortie disposée à la suite d'un certain nombre de buses d'entrée pour l'un des fluides. Des dispositifs de ce genre peuvent être utilisés partout où il existe un raccord d'eau normal pour le prélèvement de l'eau froide et une conduite de vapeur. Pour des motifs de sécurité, les robinets d'entrée sont commandés de façon que liteau froide arrive la première au dispositif et ne soit additionnée de vapeur qu'ensuite, ce qui exclut tout risque d'ébouillantage, par exemple lorsque de tels dispositifs sont installés dans des cabines de douche.Inversement, à l'arrêt, l'arrivée de vapeur est fermée en premier lieu et l'arrivée d'eau froide seulement ensuite. Avec les dispositifs connus de ce genre, on ne peut produire de l'eau chaude que jusqu'à 650 C au maximum. Dès qu'on cherche à obtenir des températures de sortie plus élevées, il se forme des bruits gênants, semblables à des détonations. Il peut arriver en outre qu' il existe dans l'eau chaude des inclusions de vapeur ne se détendant qu'après la sortie du dispositif, ce qui est défavorable dans tous les cas où l'eau chaude ne doit pas dépasser une certaine température maximum. Un autre inconvénient réside en ce qu'on observe souvent un dégagement de buée à ces températures élevees. Dans un dispositif connu, l'eau froide est mélangée, au moyen des buses d'entrée précitées, à la vapeur amenée en un large courant dans le dispositif. La sortie de celui-ci est agencée sous forme de buse. Dans d'autres dispositifs connus, il ntest prévu qu'une seule buse de section plus grande pour l'entrée de la vapeur ou de 11 eau froide, la sortie étant alors constituée de nouveau par une buse, ou par une simple tubulure, le cas échéant pouvant se rétrécir en formant un gradin. le problème qui se pose est par conséquent de réàliser un dispositif du type mentionné au début, à l'aide duquel de l'eau chaude jusqu'à 1000 C peut être produite sans inconvénient, c'est-à-dire sans bruit gênant, dégagement de buée, ni inclusion de vapeur. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un dispositif de la catégorie décrite, qui est caractérisé en ce qu'il est prévu des buses de sortie supplémentaires et en ce qu'à chaque buse d'en trée est associée une buse de sortie coaxiale disposés à une certaine distance, l'arrivée des buses d'entrée étant associée au raccord de vapeur et le départ des buses de sortie au raccord d'eau chaude, tandis que la chambre située entre les buses, ou entre certaines d' entre elles, est reliée au raccord d'eau froide. A cette chambre sont associés simultanément le départ d'au moins une partie des buses d'entrée et l'arrivée d'au moins une partie des buses de sortie. Par suite de la subdivision du jet de vapeur entrant en une multiplicité de jets minces individuels et de leur passage à travers des buses, il s'établit en aval des buses un vide qui aspire l'eau amenée en direction transversale. Chaque jet de vapeur individuel est mélangé à l'eau entraînée, dans la buse de sortie disposée à la suite et ce mélange peut se parachever, le cas échéant, dans la partie suivante du corps après s'être échappé des buses de sortie. Du fait de leur section les buses empêchent la formation de grosses bulles de vapeur, ce qui fait disparaître du même coup les bruits de détonation indésirables. Le mélange de la vapeur et de l'eau froide est intensifié en même temps et la vapeur est guidée en outre depuis son arrivée dans le dispositif jusqu'aux buses de sortie.Le dispositif selon l'invention a aussi moins tendance à s'entartrer, étant admis qu'à la mise en service on fait arriver de l'eau en premier lieu et ensuite seulement de la vapeur dans le dispositif. les buses d'entrée et de sortie sont de préférence façonnées ou fixées ehacune sur une plaque amovible ou sur une paroi du corps, ce qui facilite la fabrieation et garantit une plus grande exactitude. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse, les deux plaques ou parois sont réunies entre elles au moyen d'un cylindre, qui est muni sur tout son pourtour de plusieurs orifices pour l'arrivée de l'eau froide, l'extrémité extérieure de ces orifices étant adjacente à un canal du corps, par exemple périphérique, en communication avec le raccord d'eau froide. Outre qu'il réunit les deux plaques, le cylindre précité constitue une entretoise maintenant les deux plaques à une distance prédéterminée l'une de l'autre. Pour réunir les plaques, on pourrait utiliser aussi bien, au lieu d'un cylindre, des nervures ou éléments d'écartement analogues qui, de même que le cylindre lui-même, peuvent être exécutés d'un seul tenant avec les plaques et, le cas échéant, avec les buses. Dans ce dernier cas, il existerait des orifices d'entrée particulièrement gros pour l'eau froide. Pour des motifs de fabrication ainsi que de montage, il est avantageux que le corps soit formé de deux parties et que l'organe constitué par les deux plaques et le cylindre de jonction ou les nervures précitées soit encastré entre les parties du corps. Ces der nières peuvent être ainsi de configuration particulièrement simple èt il est possible de plus d'exécuter sans difficulté sur le corps la gorge annulaire ou le canal précité, et de l'usiner en cas de besoin. Il va de soi que les plaques sont ajustées dans l'alésage correspondant du corps afin que les fluides ne puissent pas les contourner extérieurement et on peut prévoir en supplément, en cas de besoin, des Joints d'étanchéité latéraux. Une autre forme de réasation de l'invention est caractérisée en ce qu'au moins une paire de buses formée d'une buse entrée et dinde buse de sortie est disposée en direction de l'écoulement de ll eau chaude avec un décalage par rapport aux autres paires de buses, 11 intervalle entre la ou les buses d'entrée et de sortie décalées étant mis en communication avec la chambre d'eau chaude.On pourrait parler alors en quelque sorte d'un dispositif à deux étages, étant donné que l'eau déjà réchauffée s'écoule au moins en partie encore une fois à travers des buses de sortie venant à la suite et s'y mélange à la vapeur arrivant par les buses d'entrée décalées, de sorte qu1il se produit un réchauffage supplémentaire de l'eau chaude. Sur le plan purement théorique, on pourrait réaliser de cette manière un dispositif à trois étages ou davantage, mais on aboutirait ainsi à une dépense relativement élevée et à un corps de grande longueur en direction de l'écoulement. Une disposition de l'invention, préférée à cet égard, est ca ractérisée en ce que les paires de buses disposées avec un décalage par rapport aux autres paires de buses occupent une position concentrique et leurs buses d'entrée sont mises en communication du côté de l'arrivée, par un tube ou un canal, avec l'arrivée de vapeur. Ce tube peut être en même temps utilisé avantageusement comme organe maintenant à distance les plaques munies des buses parcourues en premier lieu, le tube devant être pourvu à cet effet, sur sa face externe, d'un collet large, ou de deux collets distants l'un de 1' autre. Selon une autre caractéristique de llinvention, il est prévu un tamis ou un filtre assujetti dans et/ou avant l'entrée de la vapeur et/ou de l'eau froide, de sorte que les impuretés entrainées par la vapeur et/ou l'eau froide peuvent etre arrêtées avant 11 entrée dans les buses. Un filtre peut être dgalement prévu, en supplément ou seul, sur la sortie du dispositif. Il est enfin possible aussi de conférer à la sortie d'eau chaude la forme d'une buse, de manière connue en soi. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les buses d'entrée sont constituées par des buses simples se rétrécissant seulement en direction de l'écoulement et les buses de sortie par des Venturis. Deux exemples de réalisation de 11 invention sont décrits ciaprès en référence au dessin annexé, dans lequel la Fig. 1 représente en coupe verticale une première forme de réalisation; la Fig. 2 est une coupe verticale d'une variante; la Fig. 3 représente en plan la face d'arrivée de la première plaque à buses de la variante de réalisation. Dans un corps 4, formé de deux parties 2 et 3 pouvant être assemblées au moyen d'un filetage 1, est encastré un organe 5, muni de buses d'entrée 6 et de buses de sortie 7, qui ne peut ni coulisser ni tourner. Les buses d'entrée 6, qui sont des buses simples, c1est-à-dire se rétrécissant simplement dans le sens de l'écoulement 8, sont façonnées sur une plaque 9, tandis que les buses de sortie 7, qui ont la forme d'un Venturi sont usinées dans une plaque 10 de l'organe 5.Pour former llorgane 5, les deux plaques sont réunies entre elles par un cylindre il à paroi mince,-qui possède plusieurs orifices de passage 12, par exemple répartis uniformément à sa péri phérie, pour l'eau froide arrivant en direction de la flèche 14 par une tubulure 13 du corps. La vapeur arrivant par les buses d'entrée 6 crée, dans la cham- bre 15 située entre les buses d'entrée 6 et les buses de sortie 7, un vide qui aspire à travers les orifices 12 du cylindre il l'eau froide se trouvant dans un canal annulaire 16 du corps 4, ou en accélère l'écoulement. De cette manière, l'eau froide est entraînée par les jets de vapeur individuels arrivant dans les buses de sortie 7, se mélange à ces jets et se réchauffe. L'eau chaude s 1écoule par une tubulure 17 du corps. Comme le montre la Fig 3, les plaques 9 et 10 sont munies d'une pluralité de buses. En traits mixtes sont indiquées des buses supplémentaires 6,7 pouvant être prévues à volonté dans cet exemple de réalisation. Conformément à l'invention, à chaque buse d'entrée parcourue par la vapeur, est associée une buse de sortie coaxiale disposée à distance. Ces buses de sortie sont agencées sous forme de Venturi. le profil représenté des deux types de buses ne doit être considéré que comme un exemple. De manière non représentée, il peut etre prévu en outre sur la tubulure d'entrée 18 du corps pour la vapeur, et/ou ourla tubulure d'entrée d'eau froide 13, ou encore sur la tubulure 17 du corps pour l'eau chaude, des tamis 27 ou filtres, ou organes analogues Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 2, la plaque 9 munie des buses d'entrée 6 et la plaque 10 munie des buses de sortie 7 sont exécutées séparément. les deux plaques comportent de plus un perçage central 19 pour un tube 20, dont le collet 21 en saillie vers l'extérieur constitue une entretoise interposée entre les deux plaques. Vers le haut et vers le bas, les plaques prennent appui sur le corps et sont maintenues bloquées en rotation, par exemple par serrage. L'eau chaude s'échappant des buses -de sortie 7 est en partie aspirée à nouveau, à travers des canaux radiaux 22 pratiqués à l'extrémité inférieure du tube s 'engageant dans la chambre d eau chaude 23 du dispositif, par la vapeur s'écoulait par les buses d'entrée 6a et est explusée à travers les buses de sortie 7a après addition supplémentaire de vapeur et, par suite, après réchauffage plus énergique. Comme dans la chambre 15, il s' établit dans la chambre 25 un vide, qui assure l'aspiration d'au moins une partie de l'eau déjà rechauffée. Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 2, la sortie 24 du dispositif est agencée à la façon d'une buse. Une configuration semblable à une buse est prévue également pour le premier exemple de réalisation. les tubulures du dispositif peuvent eAtre pourvues de filetage ou de brides façonnées, Qu rapportées, pour le raccordement de de conduites. La direction de 11 écoulement est désignée par 26. En vue de l'obtention d'un mélange à une température déterminée, on peut utiliser de l'eau surchauffée au lieu de vapeur. Il est possible d'ailleurs de mélanger de cette manière d'autres fluides de nature diverse à des températures différentes. Revendications 1 - Dispositif pour mélanger deux fluides à température différente, plus particulièrement en vue de la production d'eau chaude par mélange de vapeur et d'eau froide, qui comporte un corps mélangeur avec une buse de sortie disposée à la suite d'un certain nombre de buses d'entrée pour l'un des fluides, caractérisé en ce qu'il est prévu des buses de sortie supplémentaires et en ce qu'à chaque buse d'entrée (6,6a) est associée une buse de sortie coaxiale (7,7a) disposée à distance, l'arrivée des buses d'entrée (6,6a) étant associée au raccord de vapeur (18) et le départ des buses de sortie (7,7a) au raccord d'eau chaude, tandis que la chambre (15) située entre les buses (6 et 7), ou entre certaines d'entre elles, est reliée au raccord d'eau froide (13). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses d'entrée (6) et de sortie (7) sont façonnées ou fixées chacune sur une plaque amovible (9,10) ou sur une paroi du corps. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux plaques (9,10), ou parois, sont réunies entre elles au moyen d'un cylindre (11), qui est muni sur tout son pourtour de plusieurs orifices (12) pour l'arrivée de l'eau froide, l'extrémité extérieure de ces orifices étant adjacente à un canal (16) du corps, par exem- ple périphérique, en communication avec le raccord d'eau froide (1Si). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps (4) est formé de deux parties et en ce que l'organe (5) constitué par les deux plaques (9 et 10) et par le cylindre de jonction (11) est encastré entre les parties (2 et 3) du corps. 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une paire de buses formée d'une buse d' entrée (6a) et d'une buse de sortie (7a) est disposée en direction de l'écoulement (24) de l'eau chaude avec un décalage par rapport aux autres paires de buses (6,7), l'intervalle (25) entre la ou les buses d'entrée (6a) et de sortie (7a) décalées étant mis en communication avec la chambre d'eau chaude (23). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les paires de buses (6a,7a) disposées avec un décalage par rapport aux autres paires de buses (6,7) occupent une position concentrique et en ce que leurs buses d'entrée (6a) sont mises en communication du c8té de l'arrivée, par un tube (20) ou canal, avec l'arrivée de vapeur (18). 7 - Dispositif selon ltune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un tamis ou un filtre assuJetti dans etXou avant l'entrée de la vapeur (18) etZou de liteau froide (13) ou avant la sortie (24). 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, Ca- ractérisé en ce que la sortie d'eau chaude (24) présente la forme d'une buse, de manière connue en soi 9 - Dispositif selon l'une des révendications précédentes, caractérisé en ce que les buses d'entrée (6,6a) sont constituées par des buses simples et les buses de sortie (7,7a) formant des Venturis.