Brevet FR2306400A1 — publié le 19761029

La présente invention concerne un générateur de vapeur, notamment destiné à produire de la vapeur d'eau pour un fer à repasser, et qui comprend une chambre de vaporisation qui peut être mise en communication, d'une part, avec une source de liquide, d'autre partnavec l'appareil consommateur. Ces générateurs de vapeur sont notamment utilisés dans l'industrie textile et plus particulièrement en combinaison avec des appareils qui exigent de la vapeur d'eau pour le traitement des textiles comme c'est le cas, par exemple, pour les fers à repasser. Dans cette application, le fer à repasser peut autre relié, par exemple, à un générateur de vapeur qui lui fournit la vapeur d'eau nécessaire pour le repassage, cette vapeur sortant du fer par des orifices appropriés ménagés dans la semelle du fer. Les générateurs de vapeur utilisés antérieurement pour cette application sont composés d'une chaudière partiellement remplie d'eau dont le fond est muni d'éléments chauffants électriques et qui est en communication, d'une part, avec une source d'eau et, d'autre part, avec l'appareil consommateur considéré, par l'intermédiaire de soupapes ou clapets. Pendant l'utilisation, le niveau de l'eau dans la chaudière doit autre maintenu à une hauteur qui ne doit osciller qu'entre des limites relativement rapprochées, d'une part, pour garantir que la chaudière contiendra constamment un volume de vapeur suffisant et, d'autre gart, pour éviter le risque de surchauffe et de destruction des éléments chauffants. On utilise en général à cet effet, des régulateurs de niveau mécaniques à flotteur. Il est également connu d'utiliser des dispositifs de contrôle compor-tant des sondes électriques montées dans la chaudière et qui émettent un signal optique etjou acoustique pour attirer l'attention du personnel lorsque la surface libre de l'eau contenue dans la chaudière s t élève au-dessus du niveau maximum admissible ou tombe au-dessousdu niveau minimum admissible. Pour éviter dans toute la mesure possible les pannes et défauts de fonctionnement du dispositif de contrôle sous l'effet de la condensation de 11 eau et/ou de l'entartrage, on a proposé d'utiliser, pour les sondes électriques mentionnées, des électrodes munies d'une pointe recourbée en crochet et qui sont enrobées d'une matière isolante à ltexception de la pointe. Le dispositif de con trôle peut également assurer directement la régulation du niveau de l'eau, en commandant la manoeuvre d'une vanne électromagnétique ou d'une pompe électrique intercalée entre la chaudière et la sour ce d'eau.Alors que, dans le premier cas, la source d'eau doit titre en charge pour que l'eau parvienne à la chaudière par gravité, cette position n'est pas absolument indispensable dans le deuxième cas puisque la pompe assure l'alimentation (modèle d'utilité de la République Fédérale d'dllemane 6.045.022). Par ailleurs, conformément à la réglementation en vigueur, on prévoit,en supplément du régulateur du niveau mécanique ou du dispositif de contrtle mentionnés plus haut,un dispositif indicateur de niveau optique et un manomètre permettant de surveiller la pression intérieure de la chaudière. Par ailleurs, il est nécessaire de prévoir une soupape de sûreté évitant que la pression intérieure de la chaudière n'excède une valeur maximum déterminée.Ces générateurs de chaleurs sont non seulement d'une construction relativement coûteuse et compliquée, mais ils sont en outre relativement sujets aux pannes parce que le fonctionnement des organes nécessaires pour l'utilisation du fer peut titre com- promis par ltentartrage. Par ailleurs, l'entartrage exige des nettoyages fréquents et tous ces inconvénients sont en outre de nature à limiter la longévité de ces générateurs de vapeur. Linvention vise donc à réaliser un générateur de vapeur du type décrit en premier lieu et qui ne comporte aucun des inconvénients mentionnés ci-dessus, mais se distingue par une construction simple, robuste et peu coûteuse, par une absence pratiquement totale de pannes et, finalement, par une grande longévité,une fréquence de nettoyage réduite et par la simplicité d'exécution des nettoyages. Suivant l'invention, ce but est atteint par le fait que le générateur comprend un bloc fait d'une matière capable d'accumuler la chaleur et dans lequel est ménagée une chambre de vaporisation, laquelle est en commynication avec l'appareil consommateur, tandis que sa communication avec la source de liquide peut être obturée de sorte que la quantité de liquide introduite à un moment donné dans la chambre de vaporisation, et qui correspond au besoin de vapeur de l'appareil consommateur à ce moment considéré, se vaporise immédiatement et que la vapeur dégagée est transmise à l'appareil consommateur. Te générateur de vapeur suivant l'inventiàn peut être qualifié de générateur de vapeur à passage direct. Il ne contient pas de réserve de vapeur mais, au contraire, il n'zest alimenté en liquide qu'en cas de demande de vapeur. La quantité de liquide correspondante, qui est amenée au générateur, se vaporise aussitôt et la vapeur ainsi formée est envoyée instantanément à l'appareil consommateur. La régulation ou commande est assurée, non pas a la sortie du générateur, mais,au contraire, son entrée.Etant donné que, ainsi qu'on l'a mentionné, le générateur de vapeur ne contient pas de réserve de vapeur, et que, même lorsqu'on introduit un liquide dans la chambre de vaporisation et que ce liquide y est vaporisé, la pression de vapeur qui s'y développe est relativement faible, il n'est pas nécessaire de munir cette chambre de soupape de sûreté ni de manomètre Tout dispositif d'indication et de contrôle de niveau de l'eau est également superflu.Te générateur de vapeur suivant llinvention comprend essentiellement un bloc, de préférence de section carrée ou circulaire, fait d'une matière capable d'accumuler la chaleur, par exemple d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium, des éléments chauffants prévus dans ce bloc et un organe ou dispositif destiné à introduire une quantité dosée de liquide dans la chambre de vaporisation lorsque l'appareil consommateur relié au générateur demande de la vapeur, cet organe ou dispositif pouvant être suivi d'un clapet anti-retour qui s'ouvre en direction de la chambre de vaporisation. Le liquide à vaporiser est avantageusement introduit dans la chambre de vaporisation par la zone supérieure et il est également avantageux de prévoir la sortie de vapeur dans cette zone supérieure. On a constaté par ailleurs que le générateur de vapeur sui rant l'invention utilise la chaleur avec un meilleur rendement queleas générateurs de vapeur déjà connus, c'est-à-dire qu'il produit une plus grande quantité de vapeur pour un même apport d'énergie Cette caractéristique réduit le coAt d'exploitation dans une mesure non négligeable. A ce propos, il est particulièrement avantageux que le chauffage de la chambre de vaporisation puisse autre réglé sur un mode de mise en température, à grande puissan ce, et un mode de travail, à puissance plus faible. Dans le mode de mise en température, le bloc peut être rapidement porté à la température nécessaire et cette température reste ensuite entretenue avec une plus faible puissance dans le ode de travail. Par ailleurs, il est avantageux de munir la chambre de vaporisation de nervures ou éléments équivalents pour lui donner une surface de paroi aussi grande que possible. Il est également souhaitable que le bloc soit entouré d'un calorifuge, auquel eas il peut être logé dans un boitier avec ce calorifuge. Pour maintenir constante la température du bloc, on prévoit, de préférence, un thermostat qui peut être logé dans un perçage ménagé dans le bloc et parallèle aux perçages qui roçoivent les éléments chauffants. Le générateur de vapeur suivant l'inveùtion est approprié principalement, bien que non exclusivement, à l'utilisation dans l'industrie textile, notamment dans les installations de repassage, mais également pour la vaporisatIon des peausseries et vete- ments en peau par jets de vapeur, et pour les meubles capitonnes. Pour produire des jets de vapeur, il est nécessaire de développer une certaiae surpression dans la chambre de vaporisation. On a constate que Cette surpression peut être développée automatiquement dans la chambre de vaporisation, la valeur de cette surpression étant fonction de la pression du liquide amené à cette chambre. par @@ample. @@@@ une pression de liquide d'environ 5 kg/cm2 dans la chambre de vaporisation, on a obtenu une pression de vapeur à peu près de la même valeur en prévoyant un étrangle- ment approprié en aval de orifice de sortie de vapeur de lachambre de vaporisation. L'invention ser@ déerite à présen@ en regard des des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une cou@@ lengit@@inale du générateur de vapeur selon l'invention, s@@@@@ @@@e I-I de la figure 2, le calorifugeage et le bottier n'étant @eprésentés que nartiellement s et La figure 2 est une vue prise de ltextrémité de gauche de la figure 1. Le générateur de vapeur suivant l'Invention comprend un bloc d'aluminum 1, de forme parallélépipèdique, allongé à section carrée. Ce bloc i est enrobé d'un revêtement calorifuge 2 et logé, avec ce revêtement, dans un bottier en tôle 3. Dans le bloc 1 est formé un perçage central cylindrique horizontal traversant 4. Le perçage 4 est fermé à son extrémité de droite (sur la figure 1) par une vis 5 vissée dans le bloc i et munie d'une garniture d'étanchéité 6.A l t extrémité qui est à l'opposé de la vis 5, le perçage 4 est fermé par un couvercle 7 d'où part une conduite te 8 qui mène à un appareil consommateur de vapeur non représenté, par exemple un fer à repasser: Au-dessous du perçage 4, le bloc 1 présente deux trous bor gnes 91 parallèles au perçage 4 etqui se prolongent jusqu'au droit de la vis 5, et dans chacun desquels. est logé un-élément chauffant électrique 10 de même longueur que le trou, constitué par une cartouche chauffante, qui est ajustée à frottement dans son trou 9,afin d'assurer une transmission de chaleur aussi bonne que possible. Leséléments chauffants 10 présentent, sur leur face terminale la plus proche du couvercle 7, des connexions 12 destinées à être connectées au réseau de courant électrique alternatif. Le perçage 4 forme la chambre de vaporisation du générateur de vapeur suivant l'invention Cette chambre de vaporisation 4 présente un orifice supérieur 13 d'introduction du liquide, qui est en communication avec une source de liquide, non représentée, par l'intermédiairAe d'un conduit vertical 14 ménagé dans le bloc 1, sur le côté qui est à l'opposé des éléments chauffants 10, et une conduite 15 raccordée au conduit 14. Dans cette conduite 15 est prévue une vanne d'arrêt électromagnétique 16. qui, en position d'ouverture, laisse passer un certain débit de liquide. L'électro-aimant 17 de commande de la vanne 16 est intercalé dans un circuit 20 connecté en 19 au réseau de courant alternatif et qui est muni d'un interrupteur 21. Cet interrupteur 21 est par exemple prévu sur l'-appareil consommateur-de vapeur relié à la conduite 8. Si l'appareil consommateur de vapeur est un fer à repasser, la conduite 15 amène de l'eau au générateur de vapeur. Lorsqu'on repasse, on a besoin de vapeur par intermittence, plus précisément toujours au moment où l'on commence à utiliser le fer. A ce moment, on actionne l'interrupteur 21, de sorte que le circuit électrique 20 se ferme et ouvre la vanne d'arrêt 16 par intervention de l'électro-aimant 17. A ce moment, l'eau est introduite dans la chambre de vaporisation 4 avec un débit dosé par l'intermédiaire de la conduite 15 et du co-nduit 14, et s'y vaporise aussitôt. La vapeur sort alors de la chambre de vaporisation 4 par la sortie de vapeur 22 constituée par orifice de la con- duite 8, puis elle parcourt la conduite pour atteindre l'appareil consommateur de vapeur, par exemple le fer à repasser. La chambre de vaporisation 4 et la conduite de liaison 8 qui raccorde cette chambre à l'appareil consommateur, par exemple au fer à repasser, sont calculées l'une en fonction de l'antre de telle manière que la vapeur dégagée dans la chambré de vaporisation 4 se transmette spontanément à l'appareil consommateur sans nécessiter la présence d'organe de transport supplémentaire dans la conduite 8.Du fait de l'effet d'étranglement assuré par la conduite 8 et éventuellement par les canaux et orifices de l'appareil consommateur, notamment lorsqu'il stagit d'un fer à repasser, il peut se développer dans la chambre de vaporisation 4 une pression de vapeur suffisante pour que la vapeur dégagée atteigne l'appareil consommateur. lorsque l'effet d'étranglement est suffisant et que la pression du liquide, notamment de l'eau, pénétrant dans le générateur de vapeur sont suffisants, cette pression de vapeur peut être suffisante pour que l'appareil consommateur projette un jet de vapeur, par exemple lorsque cet appareil est destiné à vaporiser des peausseries, es vêtements en peaux, des meubles rembourrés, etc. Lorsque l'interrupteur 21 s'ouvre à nouveau, la vanne 16 se ferme, ce qui interrompt l'alimentation de la chambre de vaporisation 4 en eau. Ceci interrompt également la transmission de la vapeur de la chambre de vaporisation 4 à l'appareil consommateur. il est avantageux de prévoir des moyens appropriés pour éviter que l'eau ne continue à s'égoutter dans la chambre de vaporisation 4, c'est-à-dire pour qu'après la fermeture de la soupape i8le bloc chaud 1 ne puisse plus recevoir d'eau. il est également avantageux de prévoir un thermostat, non représenté, monté dans un perçage ménagé dans le bloc 1 parallèlement aux perçages 9 et qui a pour fonction de maintenir la température du bloc i à un niveau constant pendant le fonctionnement. Ceci évite également le risque de surchauffe et de destruction des éléments chauffants 10. Par ailleurs, il est avantageux que le chauffage de la chambre de vaporisation 4 puisse être réglé sur un niveau de grande puissance, correspondant au mode de mise en température, ainsi que sur un niveau de puissance plus faible qui correspond au mode de travail. Ceci permet de chauffer initialement le bloc 1 rapidement pour le porter à la température de service nécessaire lors de la mise en marche de l'installation équipée du générateur de vapeur, puis, après la phase de mise en température, de maintenir le bloc 1 à la température de fonctionnement en absorbant une puissance plus faible, au moyen des éléments chauffants 10 et éventuellement du thermostat mentionné plus haut. le nettoyage de la chambre de vaporisation 4 s'effectue de façon très simple. Il suffit de dévisser la vis 5 pour la dégager de l'ouverture 23 de nettoyage du bloc 1, de sorte quel'ona alors accès à la chambre de vaporisation 4. On peut également démonter le couvercle 7. La vis 5 et le couvercle 7 constituent donc des éléments de fermeture que l'on peut facilement enlever pour nettoyer la chambre de vaporisation et qui ferment cette chambre de vaporisation 4 aux deux extrémités du bloc 1, l'orifice de sortie de vapeur 22 étant prévu dans l'un des obturateurs, par exemple dans le couvercle 7. L'orifice de sortie de vapeur 22 se trouve, de même que l'orifice 13 d'introduction du liquide, au-dessus du niveau du fond de la chambre de vaporisation 4. Cet orifice 22 ne doit pas nécessairement être centré sur l'axe longitudinal de la chambre de vaporisation cylindrique 4, comme dans l'exemple représenté, mais il pourrait au contraire se trouver à un niveau plus élevé par exemple au même niveau que l'orifice 13 d'entrée du liquide représenté sur le dessin. En remplacement de la vanne d'arrêt électromagnétique 16, il est encore possible de prévoir, pour introduire le liquide à un débit dosé dans la chambre de vaporisation 4, une pompe à liquide qui refoule un débit prédéterminé, c'est-à-dire qui, lorsque l'interrupteur 21 est fermé, refoule une quantité déterminée de liquide par unité de temps dans le conduit 14 du bloc 1. Dans les deux cas, il Peut titre avantageux de prévoir entre la chambre de vaporisation 4. et la vanne d'arrêt 16 ou la pompe à liquide, un clapet anti-retour qui stouvre en direction de la chambre de vaporisation 4, notamment pour éviter que le liquide ne continue a s'égoutter dans la chambre de vaporisation lorsque l'interrupteur 21 est à nouveau ouvert. Essentiellement dans le but d'éviter que l'eau ne continue à s'égoutter, on peut également prévoir, pour ltintroduction du liquide, un dispositif non repretsenté qui injecte le liquide dans la chambre de vaporisation 4 ou dans le bloc 1, de sorte qu'il ne peut plus se produire de vaporisation d'eaulorsque l'interrupteur 21 est 2 nouveau ouvert. L'injection de liquide s'effectue avantageusement dans une direction tangentielle. Il est également avantageux d'utiliser pour cette-injection un ou plusieurs injecteurs qui reçoivent un liquide et un propulseur constitué par un gaz ou une vapeur. Dans l'exemple de réalisation considéré, le bloc 1 est en aluminium. Toutefois, il peut égalementetretd'uneautre matière capable d'accumuler la chaleur, par exemple d'un alliage d'alumi nium. Il ne doit pas nécessairement povsèder une section carrée, mais il peut par exemple présenter une section circulaire, forme qui est au moins aussi avantageuse tee la section carrée. Par ailleurs, la chambre de vapozisation 4 ne doit pas néces sairement être à axe horizontal, mais elle peut tout aussi bien être à axe vertical, notamment dans le cas où elle est alimentée en liquide par injection, cette i njecsion se produisant avanta- geusement dans une direction tangentielle à la paroi circulaire ou polygonale de la chambre de vaporisation 4.Dans ce cas, il est préférable de plévoir dans le bloc 1 des éléments chauffants 10 disposes latéralement à la chambre de vaporisation verticale 4, par exemple disposés en couronne autour de cette chambre et de même, dans le des d'une chambr@ de vaporisation 4 à axe horizontal, cette chambre peut être entourée d'éléments chauffants 10 régulièrement répartis en couronne autour de la chambre 4 à l'intérieur du bloc 1. La chambre de vaporisation 4 doit présenter une surface de section aussi grande que possible, et et est pourquoi on préfère lui donner une section cireulaire. Soi obtenir une surface de contact aussi grande o"e possible Ks chambre de vaporisation 4 peut également être mun@e d'aileter @@ éguivalents.De même. l'injection de liqulde qui à @@@ men@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ est avantagense pour la vaporisation, le liquide etant intro@@it dans la chambre de vapo- risation 4 sous une forme au@si divisée que possible et éventuel lement dans une direction tangentielle à cette chambre. Cette division du liquide en fines partioules peut être obtenue d'une façon simple et fiable par l'utilisation d'injecteurs qui reçoi vent le liquide en meme temps qui fluide propulseur à l'état de gaz ou de vapeur, ce fluide assurant la division du liquide en gouttelettes. Par ailleurs, cette injection au moyen d'un gaz pro- pulser eut augmenter la pression Intérieure de la chambre de vaporisation 4. Dans les chaudières pour la production de vapeur d'eau, qui sont connues dans la technique antérieure, il est recommande d'u tiliser de l'eau filtrée ou préparée, afin d'atténuer les incon vénients de l'entartrage, sans que cette précaution puisse toute fois supprimer totalement l'entartrage. Au contraire, le généra teur de vapeur suivant l'invention permet d'utiliser de l'eau ordinaire, c'est-à-dire sans filtration ni autre préparation, avantage qui s'ajoute encore aux avantages mentionnés plus haut. R E V E N D I C A T I O N S 1. Générateur de vapeur, destiné notamment à la production de vapeur d'eau pour les fer à repasser, qui comprend une chambre de vaporisation chauffée, communiquant, d'une part avec une source de liquide et, d'autre part, avec l'appareil utilisateur, caractérisé en ce qu'Il comprend un bloc d'une matière capable d'accumuler la chaleur et ans lecuel est ménagée une chambre @@ vaporisation qui est en communicat5on avec l'appareil consommateur, ndis que sa communication avec la source de liquide peut être obturée, de sorte que la quantité de liquide introduite à un moment onné dans la chambre de vaporIsation et qui correspond au besoin de vapeur de l'appareil consommateur à ce moment, se vaporise immédiatement, et que la vapeur $dégagée est transmlse à l'appareil consommateur. 2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est mun d'éléments chauffants placés au moins au-dessous de la chambre de vaporiation ou répartis en couronne autour de cette chambre, et présente des perçages dans lesquels sont logés les éléments chauffants, qui se présentent de préférer?s sous la forme de cartouch 3. @énérateu@ de vapeur selon l'une des revendieations précé dents, caractérisé en e nue les dimensions de la chambre de vaporisation et de la cond@ite de llaison qui relie cette chambre à l'appareil utilisateur, sont calculées les unes en fonction des autres de manlère que la vapeur dégagée dans la chambre de vaporisation atteigne $spontanément l'appareil consommateur. 4. Générateur de vapeur selon l'une des revendications précé denues, caractérisé en ce que la conduite de liaison, i relie la chambre de vaporisation à l'appareil consommateur, p@ésente un étranglement calcule de manière à faire réguer dans la chambre de vaporisation une pression de vapeur qui dépend ce la pression du liquide Introduit dans cette chambre. 5. Générateur de vapeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que a chambre de vaporisation est équipée de moyens permettant de lui fournir une quantité dosée de liquide et qui peuvent autre constitués, soit par une pompe à liquide possédant un débit de refoulement déterminé, soit par une source de liquide à laquelle elle est reliée par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt électromagnétique qui laisse passer un débit déterminé dans sa position d'ouverture. 6. Générateur de vapeur selon l'une des revendications pré cédentes, caractérisé en ce outil est muni d'un dispositif capable d'injecter un liquide dans la chambre de vaporisatlo-n ou dans le bloc et qui est de préférence agencé ou conformé de manière que le liquide soit injecté dans la chambre de vaporisation dans une direction tangentielle. 7. Générateur de vapeur selon la revendication 6, caractérise en ce que le dispositif d'injection du liquide comprend au moins un injecteur à pulvérisation qui reçoit le liquide propulse par un fluide prop-ulseur sous forme de gaz ou de vapeur et qui sert à le pulvériser finement. . Générateur de vapeur selon l'une des revendications précédentes, caractérise su ce que le bloc est muni d'une ouverture d'accès par laquelle on peut nettoyer la chambre de vaporisation. 9. Générateur de vapeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la -chambre de raporisation est formée par un per çage cylindrique central ménagé horizontalement ou verticalement dans le bloc et qui débouche dans une ou plusieurs des faces externes du bloc, et en ce que chacun des orifices de nettoyage formés aux dèbouc1rés du perçage est obturé par un bouchon facilement démontable, lequel peut titre muni de l'orifice de sortie de vapeur de la chambre de vaporisation. 10. Générateur de vapeur selon l'une des revendIcations précédentes, caractérisé en ce que le chauffage de la chambre de vaporisation peut être réglé sur une allure de grande puissance pour la mise en température ou sur une allure de plus faible puissance, pour le fonctionnement continu.