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KBIO
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Date d'inscription : 02/06/2018

Essai d'un injecteur Giffard .

le Dim 1 Juil - 7:17
Principe de l’injecteur Giffard.

Pour changer un peu de la pompe classique et remplir ma chaudière, je me suis penché sur l’injecteur Giffard.
Beaucoup d’entre nous , notamment les cheminots, connaissent l’injecteur Giffard utilisé sur les locomotives , et qui permet l’injection d’eau dans une chaudière sous pression.
J’ai donc voulu savoir si on pouvait s’en servir dans notre domaine de prédilection : le Modélisme Naval !
L'intérêt étant de ne pas avoir de pièces mécaniques en mouvement, un bon débit d’eau et de l’eau injectée déjà préchauffée par la vapeur (à noter que ce n’est vraiment pas le point le plus important).


N’ayant aucune notion du fonctionnement , je me suis renseigné ici & là, afin de m’en faire une idée.

Qu’en est-il du principe?
Et bien on va essayer de l’expliquer!, parce que ce que je croyais d’une forte complexité est en fait un appareil intelligent et bien pensé !
Merci Mr Giffard.
Il naît le 8 février 1825 à Paris et fait ses études au collège Bourbon. Il se passionne pour les chemins de fer naissants et devient conducteur de locomotive.
Il fait ses premières ascensions en ballon à 18 ans. Il fabrique des moteurs à vapeur à haut rendement avec Flaud dès 1849. Dès 1850 il imagine un nouveau système d'injecteur pour les chaudières, mais ne peut le réaliser, faute de moyens. Il dépose le 20 août 1851 un brevet (o 12226) sur l'application de la vapeur à la navigation aérienne, en collaboration avec l'École centrale.
Il teste son ballon allongé en 1851, aidé de trois centraliens : Le 24 septembre 1852, il fait le premier vol propulsé et contrôlé dans un dirigeable, voyageant 27 de Paris à Élancourt dans un ballon dirigeable de 2 500 3, équipé d'un moteur de 3 chevaux .



L’injecteur Giffard utilise l’énergie cinétique d’un jet de vapeur qui entraine de l’eau stockée à pression atmosphérique ,et en la forçant dans la chaudière à une vitesse de plusieurs dizaines de mètres par seconde.

Principe de l’injecteur Giffard.[Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]


Le principe est simple et son application ingénieuse.
Comme tu fréquentes ce Forum et que tu bois pas que de l’eau, tu vas vite comprendre !

Quand tu gonfles un ballon de baudruche pour faire la fête tu as stocké de l’énergie sous pression. Si tu piques avec une épingle, il va se dégonfler en transformant l’énergie de pression en énergie cinétique , d’autant plus importante que la vitesse de décompression est élevée. La vitesse sera de plusieurs mètres pas seconde sous quelques atmosphères.

Tu sais comment fonctionne une pompe à Flytox et tu as donc entendu parler de l’effet Venturi .
Lorsque le vitesse d’un gaz accélère (la vapeur en l’occurence) , sa pression d’écoulement diminue et la différence de pression qui en résulte permet d’aspirer un fluide ( de l’eau) et de l’entrainer à grande vitesse dans une chambre de décompression.
Et c’est ici que c’est magique , c’est que la combinaison de la vapeur et de l’eau donne un mélange gaz/liquide de plus grande densité qui en se décomprimant dans un cône divergent va augmenter la pression d’écoulement.
Conclusion : la pression de sortie étant plus grande que celle d’entrée , on peut entrainer de l’eau à grande vitesse et remplir un réservoir rapidement.


Si on regarde le schéma ci-dessous.
La vapeur (steam) sort de la chaudière à Pression P1. Elle rentre dans la première (chambre rose) traverse le premier cône « convergent »et prend de la vitesse.

En sortie du cône convergent, la vapeur dont la vitesse peut être équivalente à la vitesse du son, entraîne l’eau stockée dans une réserve annexe : chambre bleue
Elle se condense en se chargeant d’eau et débouche au travers du cône de mélange (combining cône) dans la chambre gris clair.
L'excès d’eau qui ne peut être entrainé s’écoule vers l’extérieur, mais bien réglé, aucune goutte ne doit sortir de cette « purge ».
-Un apport d’eau proportionnellement trop important par rapport à l’injection de vapeur ,refroidit l’injecteur qui perd
toute efficacité. L’eau s’écoule en dehors de l’injecteur.
-Un apport d’eau trop faible et l’injecteur se réchauffe trop, réduisant sa capacité à condenser et à entrainer de l’eau.

Le mélange de vapeur et d’eau en sortie de la chambre gris clair entre dans le cône divergent : chambre bleu clair.
La densité du mélange (gaz+eau) étant supérieure à celle de la vapeur d’entrée, la pression P2 du mélange augmente, donc la vitesse diminue mais est encore suffisamment véloce pour forcer l’eau dans la chaudière à une vitesse de plusieurs mètres pas seconde.

Une vanne d’isolation sur la chaudière et un clapet anti-retour sur l’injecteur ou sur la chaudière elle mème, permet d’isoler le circuit .

Il faut noter que si la vapeur qui sort de la chaudière à 1.5 b Abs & 110°C entraine une eau à 15°C, elle aura juste assez d’énergie pour retourner l’eau dans celle-ci.
Par contre une pression de 5 b avec la mème eau créera une pression de 7 b sur le retour. L’efficacité du système et la différence entre les deux pressions, est donc fonction de la pression initiale de sortie de la chaudière.
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La vidéo montre bien les trois cones nécessaires à la bonne marche du système.
-Cône convergent.
-Cône de mélange.
-Cône divergent.

L’expérience montre qu’un injecteur bien dosé est efficace et performant. Mais c’est aussi capricieux.

Alors qu’en est-il de l’application sur un de nos modèles ??
Il y a deux manips difficilement gérables depuis la rive de l’étang ,et qu’il faut pouvoir contrôler simultanément.
Pouvoir remplir la chaudière quand le niveau est bas. Il faut le voir !
1- Ouvrir le robinet d’alimentation en eau , et laisser s’écouler l’eau.
2- Quand l’eau sort par la purge, Ouvrir la vanne vapeur et contrôler son débit jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d‘eau à sortir du trop plein. Toute l’eau de la réserve est entrainée dans la chaudière.
Le remplissage est très rapide , la chaudière va sensiblement se refroidir, la pression baisser et il faudra pouvoir fermer le tout le moment venu.
L’ordre chronologique de l’ouverture des vannes est important ; parce que si la vanne vapeur est ouverte avant celle qui alimente en eau, l’injecteur est trop chaud et le mélange instable.
A contrario, si on laisse la vanne d’alimentation en eau ouverte trop longtemps avant d’envoyer la vapeur, on en perd une quantité significative.
Si on attend trop longtemps après qu’il n’y ait plus d’eau dans la réserve, la vapeur s'échappe par le trop plein.

Démonstration d’un injecteur Jubilee de chez Atelier Vaporiste , judicieusement recommandé par ses soins. Je conseille vivement l’établissement à ceux qui ont besoin d’aide en la matière. [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
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Vidéo de l’essai.


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T'as tout compris?? Et bien tu vois que t'es pas plus con qu'un autre!! : ai : : ai :
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