Brevet FR2636544A1 — publié le 19900323

La présente invention concerne des dispositifs séparateurs de vapeur et a notamment pour objet des séps- rateurs centrifuges. Il est très efficace d'appliquer la présente invention dans l'industrie énergétique thermique et, en particulier, dans les centrales nucléaires, dans un sys- tème de séparation intermédiaire et de surchauffe de la vapeurd'une turbine utilisant la vapeur humide ou fai- blement surchauffée. L'invention peut également être utilisée dans l'industrie du gaz et du pétrole ainsi que d'autres branches de la production nécessitant la séparation de mélanges composés de deux constituants. On connalt un séparateur centrifuge (SU, A, 1000108) comportant un corps dans lequel sont disposés, en succession, une chambre à vapeur humide, une chambre de séparation et une chambre à vapeur sèche et des tubes pour la séparation, montés coaxialement et espacés les uns les autres. Un canal est prévu dans la chambre de sépara- tion pour sa liaison avec la chambre à vapeur sèche, le- quel canal est pratiqué dans la paroi latérale de la cham- bre de séparation. Cette conception de la chambre de séps- ration, dans laquelle la vapeur est évacuée par le canal pratiqué dans as paroi latérale, provoque une diminution irrégulière de la pression dans cette chambre, ce qui abou- tit à la déformation des vitesses dans la chambre de sépa- ration et à une baisse d'efficacité de la séparation. On connalt un séparateur centrifuge (US, A, 4286885) comportant un corps dans lequel sont disposées, en succession, une chambre à vapeur humide, une chambre de séparation et une chambre à vapeur sèche, qui sont séparées par des plateaux perforés, dans chacun de ces plateaux sont fixés des tubes, coaxialement et logés avec un espacement partiellement à l'intérieur des tubes corres- pondants, qui sont fixés dans l'autre plateau perforé. Dans la paroi latérale de la chambre de séparation, est prévu un orifice auquel s'applique une tubulure destinée à évacuer la vapeur, de cette chambre, et à y réduire la pression. Toutefois, dans le cas d'une évacuation latérale de la vapeur hors de la chambre de séparation, l'évacua- tion de la vapeur de son espace est irrégulière, ce qui provoque une diminution irrégulière de la pression dans cette chambre, conduisant à la déformation des vitesses dans la chambre de séparation et à une diminution de l'ef- ficacité de la séparation. Etant donné que la vapeur est évacuée de la chambre de séparation à travers un orifice pratiqué dans sa paroi latérale, il faut assurer l'arrivée complémen- taire de la vapeur humide, de la turbine dans le sépara- teur centrifuge. En conséquence, il y a diminution du ren- dement de la turbine. En outre, la présence de la tubulure pour l'évacuation de la vapeur, de la chambre de sépara- tion, affaiblit le corps,ce qui impose une augmentation de l'épaisseur des parois du corps et entraîne une augmen- tation de la quantité de métal pour la fabrication d'un séparateur centrifuge. On s'est donc proposé de mettre au point un sépa- rateur centrifuge dans lequel la conception de la chambre de séparation assurerait la diminution régulière de la pression dans cette chambre. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un séparateur centrifuge comportant un corps dans lequel sont disposés, en succession, une chambre à vapeur humide, une chambre de séparation et une chambre à vapeur sèche, séparées l'une de l'autre par des plateaux perforés, dans chacun desquels sont fixés des tubes, les tubes, fixés dans un plateau perforé coaxialement, étant logés avec un espacement partiellement à l'intérieur des tubes corres- pondants fixés dans l'autre plateau perforé et ayant un plus petit diamètre, la vapeur arrivant dans les tubes de plus grand diamètre, caractérisé en ce que la chambre de séparation est liée, de plus, à la chambre à vapeur sèche, un orifice au moins étant pratiqué dans le plateau perforé qui les sépare. Dans le cas o la vapeur se déplace du haut vers le bas, il est avantageux de fixer une extrémité d'un tube dans chaque orifice du plateau perforé séparant la chambre de séparation de la chambre à vapeur sèche et disposé en bas de la chambre de séparation suivant le déplacement de la vapeur, et de disposer l'autre extrémité de ce tube au-dessus de l'espacement. Cette conception de la chambre de séparation, o elle est reliée également à la chambre à vapeur sèche à travers l'orifice pratiqué dans le plateau perforé qui sépare cette chambre, assure une diminution régulière de la pression dans la chambre de séparation. L'arrivée sta- ble de l'eau des espacements est assurée,dans ce cas, ce qui contribue à l'augmentation de la qualité de la sépa- ration de la vapeur. En outre, cette conception de la chambre de séparation supprime la nécessité d'assurer l'arrivée supplémentaire de vapeur humide, de l'installa- tion de la turbine dans le séparateur centrifuge. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à ti- tre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure i montre schématiquement un sépara- teur centrifuge, en coupe logitudinale, selon l'inven- tion; et - la figure 2 représente un séparateur centrifuge, en coupe longitudinale, selon un autre mode de réalisation de l'invention. Le séparateur centrifuge montré à la figure 1 comporte un corps 1 dans lequel sont disposées, en succes- sion, une chambre à vapeur humide 2, une chambre de sépa- ration 3 et une chambre à vapeur sèche 4. La chambre de séparation 3 est munie d'une tubulure 5 destinée à en évacuer l'eau. La chambre à vapeur humide 2, la chambre de séparation 3 et la chambre à vapeur sèche 4 sont sépa- rées par des plateaux perforés 6 et 7, respectivement. Les tubes 8 et 9 pour la séparation, sont montés rigidement dans ces plateaux perforés 6 et 7. Les tubes 9, fixés dans le plateau perforé 7, coaxialement avec un espacement 10, sont logés partiellement à l'intérieur des tubes correspon- dants 8, fixés dans l'autre plateau perforé 6. Des aubes 11, destinées à imprimer, au courant de vapeur, un mouve- ment de rotation et des aubes 12, destinées à transformer le mouvement de rotation du courant de vapeur en mouvement rectiligne, sont montées dans les tubes 8. La chambre de séparation 3 est de plus reliée à la chambre à vapeur sèche 4. Dans ce cas, au moins un ori- fice 13 est pratiqué dans le plateau perforé 7 qui les sépare. Selon ce mode de réalisation du séparateur centri- fuge, la vapeur humide arrive dans la chambre à vapeur humide 2, du bas vers le haut. Dans ce cas, chaque paire de tubes 8 et 9 est pourvue d'une cloison 14 ayant la forme d'un boîtier fixé à demeure sur le tube 9. En pratiquant un orifice 13 dans le plateau per- foré 7, on assure l'arrivée régulière de la vapeur, de la chambre de séparation 3 dans la chambre à vapeur sèche 4, en assurant ainsi une diminution régulière de la pression dans la chambre de séparation 3. Selon l'autre mode de réalisation du séparateur centrifuge qui est montré à la figure 2, dans lequel la vapeur se déplace du haut vers le bas, une extrémité 14 d'un tube 15 est fixée dans l'orifice 13 du plateau per- foré 7, séparant la chambre de séparation 3 et la chambre à vapeur 4, tandis que l'autre extrémité 16 se trouve au- dessus de l'espacement 10. Le plateau perforé 7 est dis- posé en bas de la chambre de séparation 3 suivant le déplacement de la vapeur. Le séparateur centrifuge fonctionne de la manière suivante. La vapeur humide arrive d'un cylindre à haute pression d'une turbine (non représentés sur le dessin), dans la chambre à vapeur humide (figure 2),du haut vers le bas, o elle se repartit suivant les tubes 8. Ensuite, les aubes 11 impriment, au courant de vapeur humide, un mouvement de rotation. Sous l'effet des forces centrifu- ges,pendant le mouvement du courant des vapeurs humides, celui-ci se sépare, dans les tubes 8, en vapeur et eau. L'eau se. dépose sur la surface intérieure des tubes 8 et est évacuée par l'espacement 10, avec une portion de la vapeur, dans la chambre de séparation 3. De la chambre de séparation 3, l'eau est évacuée par la tubulure 5 alors que la vapeur parvient, par les tubes 15, dans la chambre à vapeur sèche 4. Une portion de la vapeur, qui reste dans les tubes 8 et est séparée de l'eau, se dirige ensuite vers les tubes 9 et les aubes 12 qui transforment le mouvement de rotation du courant de vapeur en un mouvement rectiligne et la vapeur rési- duaire parvient, par les tubes 9, dans la chambre à va- peur sèche 4. De la chambre 4, la vapeur sèche arrive dans les cylindre à basse pression de la turbine (qui ne sont pas représentés sur les dessins). Selon l'autre mode de réalisation du séparateur centrifuge de la figure 1, la vapeur humide arrive, du cylindre à haute pression, dans la chambre à vapeur humide 2, du bas vers le haut, et se répartit suivant les tu- bes B. Le séparateur centrifuge réalisé suivant cette variante fonctionne d'une manière analogue. Cette variante de réalisation du séparateur centrifuge diffère par le fait que l'eau arrivée dans la chambre de séparation 3 est orientée à travers l'espacement 10, par le cloison 14, vers le plateau perforé 6, et ensuite, elle s'échappe du séparateur centrifuge par la tubulure 5. L'utilisation du séparateur centrifuge qui vient d'être décrite permet d'améliorer la qualité de la sépa- ration de la vapeur, ses cotes d'encombrement et la quan- tité de métal pour sa fabrication étant réduites et infé- rieures à celles d'un séparateur connu. De plus, le mode de réalisation du séparateur qui vient d'être décrit per- met d'utiliser la vapeur arrivée de la chambre de sépara- tion à l'intérieur du séparateur centrifuge, ce qui aug- mente le rendement de l'installation de la turbine dans laquelle il est utilisé. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Séparateur centrifuge du type comportant un corps dans lequel sont disposées une chambre à vapeur humide, une chambre de sépration et une chambre à vapeur sèche, séparées par des plateaux perforés, dans chacun desquels sont fixés des tubes, les tubes fixés dans un plateau perforé coaxialement et avec un espacement étant logés partiellement b l'intérieur des tubes correspondants fixés dans l'autre plateau perforé et la vapeur arrivant dans les tubes de plus grand diamètre, caractérisé en ce que la chambre de séparation (3) est de plus reliée à la chambre à vapeur sèche (4) et en ce qu'au moins un orifice (13) est pratiqué dans le plateau perforé (7). - 2. Séparateur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas du déplacement de la vapeur du haut vers le bas, un tube (15) est fixé par une extrémité dans chaque orifice (13) du plateau perforé (7) séparant la chambre de séparation (3) de la chambre (4) à vapeur sèche et disposée en bas de la chambre de sépara- tion (3) suivant le déplacement de la vapeur et son autre extrémité (16) est disposée au-dessus de l'espacement (10).