Brevet FR2463884A1 — publié le 19810227

- 1 - L'invention se raonorte a un circuit d'ins- tallation à- quatre éléments A, B, C, D, dans lesquels un fluide circule en séris et comprenant des organes inver- seurs de permutation de la séquence des éléments B et C. il est parfois nécessaire de procéder à la permutation de la séquence de deux éléments d'un groupe d'éléments montés en série en technologie de processus industriels et dans la construction d'installations thermiques, par exemple de générateurs de vapeur. Il faut à cette fin un circuit à distributeurs. Mais les circuits connus ont l'inconvénient qu'en cas de fausse manoeuvre des distributeurs, de non- fonctionnement de servo-moteurs, etc..., les distributeurs peuvent parvenir à une position dans laquelle des éléments de la ligne sont isolés avec pour conséquence que le passa- ge du fluide dans la ligne des éléments n'est plus garanti. Il en résulte que les soupapes de sécurité montées à une extrémité de la ligne ne suffisent plus à contrôler la pression dans tous les éléments. L"invention a pour objet un circuit qui n'a pas cet inconvénient. Selon une parti- cularité essentielle de l'invention, l'entrée d'un premier distributeur à trois voies comprenant une entrée et deux sorties est raccordée àt l'élément A et ses sorties sont raccordées aux entrées des éléments B et C et les entrées d'un second distributeur à trois voies comprenant deux entrées et une sortie sont raccordées aux sorties des éléments B et C, tandis que sa sortie est raccordée à l'élément D, les deux distributeurs à trois voies étant conçus de manière qu'un seul des deux trajets de circulation puisse être fermé, mais en aucun cas les deux à la fois,et chacune des canalisations montées sur les sorties des éléments C et B est équipée d'une sou'pce de retenue montée de manière à autoriser uniquement la circulation de la sortie de l'un des éléments B es C vers l'entrée de l'autre de ces éléments C ou B. Ce mon- tage a l'avantage supplémentaire de n'exiger que deux distributeurs dont chacun est commandé par un servo-moteur. -2 - L'invention va être décrite olus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement li- mitatif et sur lequel: - La figure 1 est un schéma d'une installation telle que spécifiée en préambule et conforme à l'art antérieur. La figure 2 représente de manière fortement schématisée un exemple de réalisation de l'installation selon l'invention; et - La figure 3 est une coupe axiale d'un distributeur à trois voies tel qu'utilisé dans l'installation de la figure 2. La figure 1 représente un échangeur 1 de trans- fert de la chaleur de gaz d'échappement qui comprend un carneau 2 délimité par des cloisons isolées 3 et dans le- quel des surfaces de transfert de chaleur formées des éléments du circuit portant les références A, B, C, D sont montées dans cette séquence. Un premier fluide circule sur ces surfaces de transfert de chaleur AàD, ce fluide étant chauffé par des gaz de combustion circulant dans le car- neau 2 dans le sens indiqué par des flèches. Un sur- chauffeur intermédiaire 1.1, dans lequel par exemple le même fluide peut subir un réchauffage après détente, est monté entre les éléments B et C. Un circuit destiné à per- mettre de modifier de manière échelonnée l'absorption de chaleur dans le surchauffeur intermédiaire M est réalisé de manière que les éléments A à D puissent être branchés dans la séquence A - B - C - D ou, après permutation des éléments B et C, dans la séquence A - C - B - D. Six ca- nalisations de liaison équipées de six vannes 10, 11, 12 et 13, 14, 15 sont prévues à cette fin. Lorsque les vannes 13, 14, 15 indiquées par des hachures sont fermées et que les vannes 10, 11, 12 qui ne sont pas indiquées psar des -3 - hachures sont ouvertes, le fluide circule dans les élé- ments dals la séquence A - B - C - D. La température ré- -',n-n alors sum' le circuit des gaz de cc-mbustion en ameont du surchauffeur inte c i i- est déterminée par la tem- p'rature relativement élevée rée.nan_ dans l'élément. Lorque -. l'inverse les vsnnes 13, 14, 15 indiquées par des hacues sont ouvertes et que les vaines 10, 11, 12 qui ne sont pas indiquées par des hachures sont fermées, le fluide passe tout d'abord par l'élément C en étant f ai- blement chauff... Il porélève sur le flux des gaz de com- bustion davantage de chaleur que dans le cas précédent et donc la température des gaz de combustion au niveau du surchauffeur intermédiaire M11 est plus basse que précédem- ment, avec pour conséaquence que le fluide soumis à sur- chauffe intermédiaire est moins réchauffé que dans le cas précédent. Ce montage permet donc de faire varier le trans- fert de chaleur à la surface M' du surchauffeur intermédiaire. MIais il a l'inconvénient que si par exemple les vannes 12 et 13 sont toutes deux fermées simultanément pDar suite de dérangements quelconques, l'élément D est séparé des élé- ments A a C. Une soupape de sécurité montée à la sortie de l'élément D serait donc incapable d'empêcher qu'une pression trop élevée apparaIsse dans les éléments A, B, C. Il pourrait se produire différents autres dérangements qui auraient pour conséquence un résultat analogue. La sécurité exigerait donc le montage de soupapes supplémentaires de sécurité dans un circuit de ce type. La figure 2 représente un circuit d'installa- tion conforme:, l'invention et dans lequel les éléments A ". D sont simplement représentés par des flèches dont le sens indioue celui de la circulation dans ces éléments. Li montage comprend deux. distributeurs:' trois voies 20 et 21 cui sont fortement schématisés sur la fiure 2 et dont l'un est reporésenté nlus en détail sur la figure 3 titre d'exemple, ainsi oue deux soupapes de retenue 22 4- et 23 et les canalisations nécessaires de liaison. L'entrée du distributeur à trois voies, qui comprend une entrée et deux sorties pouvant être raccordées en alternance avec l'entrée, communique par une canalisation 30 avec la sortie de l'élément A. Les sorties du distributeur à trois voies débouchent par des canalisations 31 et 32 sur les entrées des éléments B et C, respectivement. Le distributeur à trois voies 21 a une struc- ture identique à celle du distributeur 20, mais il est monté de manière que la circulation ait lieu en sens in- verse et donc il comprend deux entrées et une sortie. L'en- trée est raccordée par une canalisation 35 à la sortie de l'élément B, tandis que l'autre entrée est raccordée par une canalisation 36 à la sortie de l'élément C. Une cana- lisation 37 raccorde la sortie du distributeur à trois voies 21 à 1 'entrée de l'élément D. La soupape de retenue 22 est disposée dans une canalisation 40 de manière à autoriser la circulation de la sortie de l'élément a à l'entrée de l'élément B. La soupape de retenue 23 est montée sur une canalisation 42 de manière à autoriser la circulation de la sortie de l'élément Bà l'entrée de l'élément C. Elle in- terdit la circulation dans la canalisation 42 dans le sens allant de l'élément C à l'élément B. Lorsque des distributeurs occupent les positions représentées, les éléments A, B, C, D sont branchés dans cette séquence. Le fluide passe de l'élément A par les ca- nalisations 30, 31 dans l'élément B, puis,de là, par la ceanalisation 42 équipée de la soupape de retenue 23 dans l'élément C et, finalement, par les canalisations 36, 37, dans l'élément D. Lorsqu'il s'agit de permuter les éléments B et C, il faut mettre les deux distributeurs trois voi es et 21 ' l'autre eositioJn -:evrsentée en i bz:essur le dessin. Le fluide passe alors de l'élément A 'ar les canalisations 30 et 32 dans l'élément C, puis, de l, par -5- la canalisation 40, dans l'élément B et, finalement, par les caaialisations 35, 37, dans l'élément D. lIorsque par exemple en cas de dérangement,le distributeur â'a trois voies 20 est à la mauvaise position, c'est-à-dire à la position représentée en ligne brisée, tandis que le distributeur 21 se trouve à la position re- présentée en trait plein, le fluide passe de l'élément A -ar les canalisations 30 et 32 dans l'élément C, puis, de l, Dar les canalisations 36, 37,dans l'élément D. Le fluide ne -passe pas dans l'élément B, mais une pression pou-v.lt monter dans ce dernier peut s'égaliser par la canalisation 42 et la soupape de retenue 23. Il en est de me lorsue le distribueur 20 est a la position reoré- sentée en trait plein et que le distributeur 21 se trouve h la position représentée en ligne brisée. Les distributeurs à trois voies 20 et 21, dont l'un est représenté en coupe axiale sur la figure 3, comprelnnent une chambre centrale 50 et deux chambres ex- térieures 51 et 52, des sièges 53 et 54 étant disposés entre chacune des chambres extérieures 51 et 52 et la chambre centrale 50. Un servo-moteur 55 et une tige de sounaoe 56 permettent de translater un obturateur 58 du siège 53 vers l'autre siège 54 ou inversement. L'obturateur 58 ne peut donc fermer que la section d'un seul des deux sièges a la fois. même une rupture éventuelle de la tige de soupape 56 ne peut pas avoir pour conséquence que cer- tains des éléments soient isolés des autres. En admettant que la f igure 3 représente le distributeur 20, la cana- lisation 30 est raccordée à la tubulure 60 de la chambre centrale, tandis que la tubulure 61 de la chambre exté- rieure 51 est raccordée h la canalisation 31 et la tubulure 62 de la chsambre extérieure 52 est raccordée à la canalisa- tion 32. En admettant aue la figure 3 représente le distributeur 21, la tubulure 60 est raccordée a la canali- -6 - sation 37, la tubulure 61 à la canalisation 36 et la tubu- lure 62 à la canalisation 35. Les soupapes de retenue sont avantageusement équipées d'un obturateur sphérique que la gravité met en application contre un siège conique. Il est pratiquement impossible qu'une soupape de ce type bloque la circulation dans le sens autorisé par suite d'une défaillance. L'invention est applicable bien entendu non seulement aux éléments tels que des surfaces de transfert de chaleur. Des appareils tels que des mélangeurs, sépa- rateurs, centrifugeuses, etc... peuvent aussi former les éléments tels que spécifiés dans l'invention. - 7 - RVSElDICATIONQ Circuit d'installation quatre éléments A, B, C, D, montés en série sur la circulation d'un fluide et orgsanes inverseurs de permutation de la séquence des éléments B et C, caractérisé en ce qu'il comprend un pre- mier distributeur à trois voies (20) comprenant une entrée (60) et deux sorties (61, 62) et dont l'entrée est raccor- dée - l'élément A et les sorties, aux entrées des éléments B et C, ainsi ou'ue second distributeur à trois voies (21) comprenant deux entrées (61, 62) et une sortie (60) et dont les entrées sont raccordées aux sorties des éléments B et C, respectivement, et la sortie est raccordée à l'élé- ment D, les deux distributeurs(20, 21) étant réalisés de manière à ne pouvoir couper que l'un des deux trajets de circulation (53, 54),mais en aucun cas les deux simulta- nément,et une canalisation (40,42) équipée d'une soupape de retenue (22, 23) est raccordée à la sortie de chacun des éléments C et B de manière à ne libérer que le trajet allant de la sortie de l'un des éléments B et C à l'entrée de l'autre de ces éléments C ou B.