Brevet FR2620951A1 — publié le 19890331

la présente invention concerne les dispositifs de séparation de vapeurs, et plus spécialement elle vise les séparateurs de mélanges vapeur-liquide. L'invention peut être mise en oeuvre avec le maximum d'efficacité dans des installations thermiques, notamment dans des centrales nucléaires, dans un système de séparation intermédiaire, dans un système de surchauffe de la vapeur d'une turbine marchant à la vapeur humide ou légèrement surchauffée. L'invention peut être utilisée dans les industries du gaz et pétrolière et dans toute autre branche de la production o l'on se trouve dans l'obligation de séparer des mélanges binaires. On connaît un séparateur de mélanges vapeur-liquide (SU, A, 898210), comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation superposés, munis de rigoles déversantes mises en communication avec ledit collecteur. Une telle conception du séparateur a pour effet une évacuation irrégulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation à cause d'un déplacement intense de la vapeur par le collecteur d'un étage à l'autre, ce qui compromet l'efficacité de la séparation. On connaît également un séparateur de mélanges vapeur-liquide (SU, A, 1060880) comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation superposés, munis de rigoles déversantes, ledit collecteur étant équipé de cloisons formant des conduits par lesquels chemine le liquide et dont chacun est mis en communication avec la rigole déversante correspondante. Une telle conception du séparateur a pour effet une évacuation irrégulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation à cause des longueurs différentes des conduits pour le passage du liquide et de la vapeur, ce qui compromet l'efficacité de la séparation. En outre, la longueur importante des cloisons entraine l'encombrement du collecteur, exige plus de métal pour la fabrication du séparateur et complique le procédé de sa fabrication. L'invention se propose de fournir un séparateur de mélanges vapeurliquide, assurant, grâce à une modification de la conception du collecteur, une évacuation régulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation. Le problème ainsi posé est résolu avec un séparateur de mélanges vapeurliquide, comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments de séparation surperposés munis de rigoles déversantes, le collecteur étant par ailleurs nanti de cloisons principales formant des conduits principaux pour le passage du liquide, dont chacun est mis en communication avec la rigole déversante corresoondante, ledit séparateur étant équipé, conformément à l'invention, de cloisons supplémentaires dont chacune forme, conjointement avec la cloison principale correspondante, un conduit constituant un prolongement du conduit principal correspondant et inversant le sens de déplacement du liquide, alors que les cloisons supplémentaires sont disposées, suivant la longueur du collecteur, à une certaine distance de la rigole déversante correspondante. On a intérêt à donner une configuration convexe à la cloison principale disposée dans la zone de la rigole déversante et à prévoir une largeur de la cloison supplémentaire inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale. Une telle conception du collecteur, o l'on prévoit des cloisons supplémentaires formant chacune, conjointement avec la cloison principale correspondante, un conduit supplémentaire qui constitue le prolongement du conduit principal correspondant, assure une évacuation régulière du liquide à partir des étages de séparation. On évite par là les entrées de vapeur d'un conduit principal dans un autre conduit principal, d'o l'accroissement de l'efficacité de la séparation. En outre, on parvient à réduire la quantité de métal exigé pour la fabrication du séparateur et à simplifier le procédé de sa fabrication. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reférant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement une coupe longitudinale d'un séparateur de mélanges vapeur-liquide conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe suivant la ligne I-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. Le séparateur de mélanges vapeur-liquide comporte un collecteur 1 (figure 1) mis en communication avec un collecteur d'entrée 2 et un collecteur de sortie 3 (figure 2), entre lesquels sont montés des éléments surperposés 4 de séparation (figure 1) munis de rigoles déversantes 5. Dans le collecteur 1 sont prévues des cloisons principales 6 formant des conduits principaux 7 pour le cheminement du liquide, dont chacun est mis en communication avec une rigole déversante 5 correspondante par l'intermédiaire de trous 8. Dans le collecteur 1 sont également disposées des cloisons supplémentaires 9 formant, conjointement avec la cloison principale 6 correspondante, un conduit qui constitue le prolongement du conduit principal 7 correspondant et inverse le sens de déplacement du liquide. Les cloisons supplémentaires 9 sont disposées, suivant la longueur du collecteur 1, à une certaine distance de la rigole déversante 5 correspondante. Dans le sparateur de mélanges vapeur-liquide, la cloison principale 6, disposée dans la zone de la rigole déversante 5, est convexe, alors que la largeur de la cloison supplémentaire 9 est inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale 6. Le fait de prévoir, dans le collecteur 1, les cloisons supplémentaires 9 formant, conjointement avec la cloison principale 6, le conduit supplémentaire 10 qui constitue le prolongement du conduit principal 7 correspondant et inverse le sens de déplacement du liquide, assure la séparation d'avec la vapeur des étages formés par les éléments de séparation, grâce à quoi on obtient une évacuation régulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation. Le séparateur de mélanges vapeur-liquide fonctionne de la manière suivante. Une vapeur humide issue d'une source, par exemple d'un cylindre haute pression d'une turbine (ne figure pas sur le dessin), arrive dans le collecteur d'entrée 2 (figures 2, 3) o elle est distribuée entre les éléments 4 de séparation. Dans ces derniers, le liquide est séparé de la vapeur et arrive dans les rigoles déversantes 5 (figure 1). Issu des rigoles déversantes 5, le liquide arrive, à travers les trous 8, dans les conduits principaux 7 correspondants, puis dans les conduits supplémentaires 10 correspondants, et enfin dans le collecteur 1, d'o il est évacué du séparateur. Grâce à l'inversion du sens de cheminement du liquide sortant du conduit principal 7 et du conduit supplémentaire 9, il se forme un verrouillage hydraulique qui empêche le passage de la vapeur de la rigole déversante 5 vers le collecteur 1. La vapeur séchée dans les éléments 4 de séparation arrive dans le collecteur de sortie 3 (figures 2, 3). La vapeur sèche sortant du collecteur 3 est envoyée à l'utilisateur, par exemple dans les cylindres basse pression d'une tubine (ne figurent pas sur le dessin). Dans le séparateur de mélanges vapeur-liquide, la largeur de la cloison supplémentaire 9 (figure 1) est inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale 6. De ce fait, le liquide ruisselant des étages formés par les éléments de séparation 4 et situés au-dessus n'entre pas dans le verrouillage hydraulique, ce qui assure un fonctionnement sûr de ce dernier. Dans le séparateur de mélanges vapeur-liauide, un étage formé par les éléments 4 de séparation n'a pas de verrouillage hydraulique pour le 2C déversement du liquide, car les autres étages des éléments 4 de séparation sont séparés, d'après la vapeur, du collecteur 1 par des verrouillages hydrauliques. La mise en oeuvre du séparateur de l'invention permet d'assurer une évacuation régulière du liquide à partir des étages formés par les éléments de séparation et, par là même, d'améliorer la qualité de la séparation de la vapeur, le séparateur objet de l'invention étant d'ailleurs moins encombrant et exigeant moins de métal pour sa fabrication que les séparateurs connus. En outre, dans la variante d'exécution qui vient d'être exposée, le séparateur se prête plus aisément à la fabrication. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Séparateur de mélanges vapeur-liquide, du type comportant un collecteur mis en communication avec un collecteur d'entrée et un collecteur de sortie, entre lesquels sont montés des éléments superposés de séparation munis de rigoles déversantes, le collecteur étant par ailleurs équipé de cloisons principales formant des conduits principaux pour le passage du liquide, mis en communication avec la rigole déversante correspondante, caractérisé en ce que dans le collecteur (1) sont prévues des cloisons supplémentaires (9) dont chacune forme, conjointement avec la cloison principale (6) correspondante, un conduit supplémentaire (10) qui constitue un prolongement du conduit principal (7) correspondant et inverse le sens de cheminement du liquide, alors que les cloisons supplémentaires (9) sont disposées, suivant la longueur du collecteur (1), à une distance de la rigole déversante (5) correspondante. 2. Séparateur de mélanges vapeur-liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison principale (6) disposée dans la zone de la rigole déversante (5) est convexe, alors que la largeur de la cloison supplémentaire (9) est inférieure à celle de la portion convexe de la cloison principale (6).