Brevet FR2593890A1 — publié le 19870807

La présente invention est relative aux générateurs électriques de vapeur d'eau, à jets. On connaît déjà des générateurs de vapeur d'eau du type à jets dans -lesquels le courant circule dans des jets d'eau établis entre des électrodes métalliques soumises à une différence de potentiel. Dans les générateurs de ce type, des jets d'eau sont issus d'un déversoir constituant une électrode raccordée à la masse métallique de la chaudière et viennent frapper une seconde électrode qui est habituellement une plaque ou un autre déversoir, les jets d'eau étant habituellement obliques. Cette seconde électrode est raccordée par l'intermédiaire d'une traversée isolante à une phase du réseau électrique. Les réseaux électriques de puissance étant très généralement triphasés, les plaques ou déversoirs-électrodes sont au nombre de trois ou six et raccordées unitairement ou par paires à chacune des phases du réseau triphasé. La masse métallique de la chaudière constitue un point neutre par rapport à ces trois phases et est raccordée à la terre. Après avoir frappé les électrodes, l'eau retourne à la réserve d'eau contenue dans la partie inférieure de la chaudière. I1 est généralement prévu sous la surface de cette réserve des contre-électrodes constituées de pièces métalliques raccordées au réservoir de la chaudière. L'eau étant rendue conductrice par des sels dissous, le courant circule entre le déversoir supérieur et les électrodes raccordées au réseau d'une part, et entre ces électrodes et les contre-électrodes d'autre part. Par effet Joule, l'eau s'échauffe et se vaporise de sorte que les jets sont constitués d'une émulsion d'eau et de vapeur. Les constructeurs de ce type de chaudière estiment qu'environ un tiers de la chaleur est produite dans les jets obliques issus du déversoir supérieur et deux tiers dans les jets d'eau désordonnés qui retombent dans la réserve après avoir frappé les électrodes. L'analyse de la vapeur issue de ce type de chaudière montre qu'elle contient de l'oxygène et de l'hydrogène en proportions importantes. L'oxygène sous forme gazeuse pas plus que l'hydrogène n'attaque les canalisations en acier. Par contre, au niveau des appareils utilisateurs, ces gaz se concentrent dans la phase vapeur et diminuent ainsi la pression de la vapeur d'eau réduisant ainsi la température et les transferts thermiques. De plus, tout ou partie de l'oxygène apporté par la vapeur passe dans les condensats et il est bien connu que des condensats contenant de l'oxygène corrodent les canalisations dans lesquelles ils sont acheminés. La cause de la présence d'oxygène et d'hydrogène dans la vapeur est la décomposition de l'eau par un phénomène d'arc électrique, ce qui s'explique de la manière suivante - un jet d'eau continu de résistance R reliant deux électrodes entre lesquelles règne une différence de v potentiel V est le siège d'un courant I R VR . Le potentiel varie de manière continue le long du jet, linéaire si le jet est de section constante. Si, pour une raison quelconque, par exemple un débit insuffisant, le jet se trouve interrompu, il apparait de part et d'autre de la rupture une différence de potentiel qui n'est limitée que par celle régnant entre les électrodes. I1 s'ensuit inévitablement l'apparition d'un arc électrique. Ce phénomène se produit lorsque les jets sont peu nourris ou anarchiques. La présente invention a pour but d'éviter la décomposition de l'eau provoquée par l'apparition d'arcs électriques. Suivant l'invention, il est prévu des moyens non conducteurs de l'électricité pour le guidage de l?écoulement de chacun des jets d'eau dans le trajet de chaque phase. D'une façon avantageuse, lesdits moyens de guidage d'écoulement sont constitués par des fils, tiges, barres, gouttières ou autres en une matière plastique appropriée, par exemple en PTFE. Ces moyens de guidage permettent au jets d'être soutenus sur tout leur trajet grâce en particulier aux phénomènes de tension superficielle. A faible débit, ils sont également ralentis grâce aux phénomènes de viscosité, Il résulte de ces deux effets qu'il faut arriver à un écoulement goutte à goutte pour que le filet d'eau soit interrompu. Le débit goutte à goutte représente une fraction infinitésimale du débit normal du jet et sa probabilité d'apparition est elle-même infinitésimale. En conséquence, on peut affirmer qu'entre le déversoir et le bassin intermédiaire d'une part, et le bassin intermédiaire et la réserve d'eau d'autre part, l'eau s'écoule en permanence en jets ou filets continus. La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif permettra de bien comprendre comment l'invention peut etre mise en pratique. La figure 1 est une vue en section verticale d'un générateur de vapeur ou d'eau surchauffée selon l'invention. La figure 2 est une vue de détail de l'agencement interne du générateur de la figure 1. La figure 3 est une vue en section verticale d'un autre générateur auquel est appliquée l'invention. La figure 4 est une vue de détail de l'agencement interne du générateur de la figure 3. En se référant à la figure 1, le générateur de vapeur selon 11 invention comprend un réservoir 1, une arrivée d'eau alimentaire 2, un départ de vapeur 3. Une vanne régulatrice 4 maintient constant le niveau de la surface 5 de l'eau séparant la réserve d'eau 6 de la phase vapeur 7. Le générateur est représenté à l'arret. Une pompe 8 entrainée par un moteur 9 alimente un déversoir 10 relié à la masse métallique du réservoir 1 avec l'eau contenue dans la réserve 6. Le débit de la pompe 8 est réglable d'une façon quelconque connue. Le déversoir 10 comporte des ajutages 11 permettant l'écoulement de l'eau. Suivant l'invention, chacun de ces ajutages est prolongé par un organe de guidage d'écoulement 12 qui, dans l'exemple repré- senté, est constitué par une gout-tière incurvée,suivant la forme générale du jet, réalisée en une matière non conductrice, par exemple en PTFE. Un bassin métallique 13 séparé en deux parties par un déflecteur 14 est relié à l'une des phases du réseau électrique par l'intermédiaire d'un support conducteur 15 et d'une traversée isolante 16. L'une de ces parties recueille l'eau en provenance du déversoir 10, l'autre alimente des ajutages 17 permettant l'écoulement de l'eau. Chacun de ces ajutages est prolongé par une tige ou un fil isolant 18 de guidage d'écoulement. Une contre-électrode 19 reliée à la masse métallique du réservoir 1 est disposée à une faible distance sous la surface 5 de la réserve d'eau, au droit des tiges ou fils 18 de guidage. La figure 2 montre le fonctionnement lorsque la pompe 8 est mise en service. L'eau puisée dans la réserve 6 alimente le déversoir 10 et le bassin 13 avant de revenir à la réserve pour la partie qui n'a pas été vaporisée. Les ajutages 11 sont étagés verti salement, de même que le niveau supérieur, formant avaloir , des ajutages 17. A mesure que le débit de la pompe augmente, il se forme un nombre croissant de jets 20 et 21 de telle sorte que la résistance R opposée à la circulation du courant électrique diminue et que la puissance U2 délivrée P augmente selon la loi P = R Comme on l'a exposé plus haut, la continuité des jets d'eau est assurée quel que soit leur débit grâce aux guides isolants d'écoulement 12 et 18. Ces guides sont normalement disposés de façon que leurs extrémités plongent respectivement dans l'eau du bassin 13 et de la réserve 6. Le déflecteur 14 du bassin 13 a pour rôle de permettre au niveau de l'eau de la partie qui alimente les ajutages 17 d'être stable, donc d'assurer une alimentation continue de ces derniers, malgré les remous provoqués par les jets qui arrivent dans l'autre partie. La figure 3 montre un mode de réalisation légèrement différent, dans lequel les éléments ou organes analogues à ceux de l'exemple de la figure 1 sont désignés par les mêmes références. Ce mode de réalisation diffère du précédent uniquement en ce qui concerne le déversoir-électrode supérieur 40 disposé à la verticale au-dessus du bassinélectrode 13 et qui est constitué par un bassin à fond plat séparé en deux parties par un déflecteur 60 pour assurer un débit constant d'ajutages 41 de niveaux d'entrée différents fixés à travers son fond. Des organes 42 de guidage d'écoulement sont fixés dans les ajutages 41 et s'étendent vers le bas pour plonger dans l'eau contenue dans le bassinélectrode 13. Ces organes sont, dans cet exemple, de simples tiges en matière plastique disposées verticalement. La figure 4 est analogue à la figure 2 et montre de façon similaire le fonctionnement du générateur. L'eau puisée dans la réserve 6 alimente le déversoir-électrode supérieur 40 et le bassin-électrode intermédiaire 13 avant de revenir à la réserve 6 pour la partie qui n'a pas été vaporisée. Les avaloirs des ajutages 41 et 17 sont étagés verticalement. A mesure que le débit de la pompe augmente, il se forme un nombre croissant de jets verticaux 50 et 51 de telle sorte que la résistance R opposée à la circulation de courant électrique diminue et que la puissance délivrée P augmente selon la loi P = R Comme on l'a exposé plus haut, la continuité des jets d'eau est assurée quel que soit leur débit grâce aux guide-jets isolants 42 et 18. Ces guides sont normalement disposés de façon que leurs extrémités plongent respectivement dans l'eau du bassin intermédiaire 13 et dans l'eau de la réserve 6. On comprend que la description ci-dessus concerne l'agencement propre à une phase. Dans le cas d'une alimentation triphasée, le nombre d'agencement est à multiplier par trois, ou un multiple de trois, seuls la pompe, le déversoir ou bassin supérieur, et bien entendu le réservoir 1 pouvant être communs aux trois phases. REVENDICATIONS 1.- Générateur de vapeur d'eau du type comprenant dans un récipient fermé des moyens pour établir des jets d'eau circulant entre des électrodes présentant une différence de potentiel, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens non conducteurs (12, 18, 42) de guidage pour chacun des jets d'eau, dans le trajet de chaque phase. 2.- Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage sont des organes électriquement non conducteurs sous forme de tiges, barres, fils l42, 18) ou gouttières (12). 3.- Générateur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits organes de guidage d'écoulement (12, 18, 42) non conducteurs s'étendent à partir de chaque bassin ou électrode-déversoir (10, 13, 40) de façon à plonger dans le bassin ou électrode-déversoir situé immédiatement au-dessous dans le trajet de chaque phase. 4.- Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits organes de guidage d'écoulement (12, 18, 42) sont réalisés en PTFE.