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" Générateur de vapeur "
La présente invention a pour objet un générateur de vapeur caractérisé essentiellement par le groupement, autour d'une chambre de combustion commune susceptible d'être aliment tée en combustibles pulvérulents, solides ou liquides, d'une série de groupes d'éléments évaporatoires tubulaires, dont les tubes métalliques forment les parois de la dite chambre de combustion.
On supprime ainsi les parois ordinaires en bri- ques réfractaire des chambres de combustion qui résistaient mal aux températuresélevées du rayonnement direct du foyer et étaient d'un entretien coûteux.
Les parois de la chambre de combustion étant constituées par les tubes vaporisateurs exposés ainsi aa rayonnement direct du foyer, le rendement de la chaudière se trouve être très élevé et de plus, en raison de l'absorption
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intense de chaleur de ces parois vaporisatrices, la température dans cette chambre de combustion se maintient au-dessous du point de fusion des cendres qui sont ainsi toujours faciles à extraire à l'état de poussières.
Le générateur qui fait l'objet de la présenta invention comporte en outre, entre autres, en combinaison ou non:, les caractéristiques ci-après : a) chacun des groupes d'éléments évaporatories constitue par lui même un générateur de'vapeur complet, ayant son fonction- nement propre, doté de tubes sur eurs de vapeur et (ou) de tubes tuilisateurs-réchauffeurs d'eau d'alimentation convenablement accouplés entre eux;
b) tous ces groupes d'éléments évaporatiores sent disposes concentriquement, ou sous toute forme que l'on désire, autour de la chambre de combustion formant foyer central, dans chaque groupe les tubes vaporisateurs étant de préférence en avant de manière à former paroi métallique de cet ce chambre de combustion, et les tubes surchauffeurs et (ou) utilisateurs- réchauffeurs en arrière de manière à entourer les premiers en assurant une circulation rationnelle et une utilisation maxima des gaz de la combustion; c) le plafond de la chambre de combustion centrale est constitué par les collecteurs de vapeur supérieurs des groupes d'éléments évaporatoires accolés les uns aux autres;
ces collecteurs pouvant être protégés contre l'action directe de la haute température du foyer par des tubes vaporisateurs de faible longueur qui les garnissent à leur partie inférieure et qui augmentent en même temps la surface de vaporisation; d) dans le cas d'emploi de tubes vaporisateurs e uti- lisateurs-réchauffeursdu type à double circulation ou peut les munir à leur partie inférieure de tubes flexibles branchés sur des
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collecteurs et permettant de vidanger complètement les faisceaux vaporisateurs et réchauffeurs-utilisateurs tout en laissant leurs tubes se dilater librement.
Chacun des groupes d'éléments évaporatoires peut être constitué de tubes de type quelconque, en particulier et plus avantageusement de tubesdémontables à double circulation du type NICLAUSSE,
Avec les dispositions adoptées la répartition de la chaleur' de rayonnement dégagée par la combustion se fait métho- diquement et également sur toutes les surfaces formant la chambre de combustion et ces dernières peuvent produite par suite,toutes, les mêmes quantités de vapeur.
Ce générateur étant constitué ainsi de groupes d'élé-. ments évaporatoires identiques et relativement peu importants, sa construction et son montage sont faciles, et il peut aisément être établi pour une très grande production de vapeur.
Au dessin ci.-joint est représentée à titre d'exemple une forme de réalisation d'un générateur conforme à l'invention.
Dans ce dessin : fig. 1 est une vue en plan d'un appareil à trois groupes d'éléments évaporatoires; fig. 2 en est une vue en coupe verticale suivant 1-1 de fige 1; fig. 3 en est une vue en coupe verticale développée suivant 2-2 de fige 1; fig. 4 est une coupe verticale à plus grande échelle du faisceau vaporisateur de l'un des trois groupes d'éléments évaporatoires; fig. 5 est une coupe verticale, à la même échelle, d'un faisceau utilisateur..réchauffeur d'eau d'alimentation de l'un des trois groupes d'éléments évaporatoires.
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Le générateur est composé de trois groupes d'éléments évaporatoires ou de générateurs élémentaires tubulaires de type vertical, à tubes démontables ou non et à mode de circulation quelconque.
Au dessin on a supposé, mais à titre d'exemple non limitatif qu'il s'agissait de générateurs à tubes démon Gables par le dessus ou par le dessous, du type NICLASSUE.
Chacun des trois générateurs I, II, III comprend essentiel- lement un faisceau vaporisateur A, un réservoir d'eau et de vapeui-
B, un faisceau surchauffeur C et un faisceau utilisateur-réchauffeur d'eau d'alimentation D. Le tout est entouré d'une enveloppe exté- rieure E quelconque appropriée.
Chaoue faisceau vaporisateur A se compose (fig.4) d'un ou plusieurs collecteurs a horizontaux ou légèrement inclines sur l'horizontale, et sur lesquels sont fixés les tubes vaporisa- teurs démontables b.
Le ou les collecteurs affermant caisson, sont divisés dans le sens horizontal en deux compartiments par une cloison c, de sorte que la vapeur produite dans chacun des tubes vaporisateurs b se dégage dans le compartiment supérieur pour, de là , se rendre par la tubulure d et les tuyaux e dans les récepteurs de vapeur B.
Les tubes vaporisateurs sont alimentés en eau par les tubes intérieurs d' qui débouchent tous dans les compartiments inférieurs de chacun des collecteurs a; ces compartiments inférieurs sont eux-mêmes alimentés en eau par les tuyaux f qui les relient aux parties inférieures des réservoirs d'eau et de vapeur 3.
Pour faciliter le dégagement de la vapeur des collecteurs a, un orifice est pratiqué dans, la cloison c afin de permettre à l'eau entraînée par la vapeur dans la compartiment supérieur.. de descendre aussitôt dans le compartiment inférieur et de là dans les tubes directeurs b' qui s'alimentent dans ce compartiment.,
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Les collecteurs a comportent outre les tubes vaporisateurs b d'autres tubes b" de moindre longueur, destinés à protéger la paroi inférieure des collecteurs a et à prévenir ainsi la déformation de cette paroi.
L'ensemble des faisceaux vaporisateurs est entouré d'une cloison F percée du haut en bas de trois ouvertures F' (fig.l) par lesquelles se fait la sortie des gaz venant des faisceaux vaporisateurs. Ces gaz se divisent en deux nappes qui pénètrent dhacune dans l'intérieur des deux surchauffeurs C-C placés le long de la cloison F, et sortent par l'autre extrémité pour entrer ensuite par une extrémité des utilisateurs D et sortir par l'autre extrémité et de là se rendre dans les conduits de fumée G communiquant tous trois à une cheminée unique (non figurée).
Les utilisateurs B sont formés chacun (fig. 5) de tubes doubles h-h' analogues aux tubes des vaporisateurs, débouchant dans un collecteur i à double compartiment analogue également au collecteur des vaporisateurs.
La fig. 3 montre clairement les trajets des gaz, de la vapeur et de l'eau, dans l'ensemble de l'appareil.
Par la partie supérieure de la chambre de combustion en H se fait l'arrivée, par tous moyens appropriés, des combustibles pulvérisés, solides, liquides ou gazeux.
En H' à la partie inférieure de la chambre de combustion, s'opère l'extraction des cendres.
On a indiqué plus haut. que la vapeur saturée produite par les faisceaux vaporisateurs A se rend dans les- récepteurs B par les tuyaux e-e. Elle sort de ces récepteurs par les tuyaux 2. pour se déverser dans un tuyau collecteur k qui alimente les six surchauffeurs C par les six tuyaux 1.
Ces surchauffeurs C sont formés de serpentins verticaux réunis sur un seul collecteur. Ils sont parcourus par la vapeur de telle sorte que le courant de celle-ci se fait en sens inverse du courant des gaz traversant les sur chauffeurs; la surchauffe de
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la vapeur se fait donc méthodiquement.
La vapeur surchauffée sort des surchauffeurs par les six tuyaux m réunis en un seul tuyau n qui porte le robinet o de prise de vapeur du polygénérateur,
L'eau d'alimentation est refoulée par l'appareil alimen- taire en p dans un tuyau collecteur qui alimente les six utilisa- teurs D par les six tuyaux q; une fois réchauffée, elle sort des utilisateurs par les tuyaux r pour se rendre dans les récepteurs d'eau et de vapeur B après avoir passé par les robinets à clapets de retenua réglementaires et, s'il y a lieu, par des régulateurs d'alimentation.
Les réservoirs d'eau et de vapeur B sont munis bien entendu, de tous les appareils réglementaires.
Enfin, pour permettre de vidanger complètement les faisceaux, vaporisateurs A et-utilisateurs D, tout en laissant aux tubes dont ils sont composés la possibilité de se dilater libre- ment, on peut munir leurs extrémités inférieures de tubes flexi- bles s¯ raccordés sur deux collecteurs de vidange, l'un t pour @ @ les faisceaux vaporisateurs le second u pour les utilisateurs.
Il suffit dès lors d'ouvrir les deux robinets v et w dont sont pourvus ces deux collecteurs pour vidanger complètement le polygénérateur.
On a indiqué ci-dessus que la circulation des gaz s'opérait des surfaces vaporisatrices, à celles des surchauf- feurs puis à celles des utilisateurs. Mais on pourrait bien entendu envisager tous autres modes de circulation des gaz, que l'on pourrait obtenir grâce à des. chicanages appropriés.
Au lieu d'utiliser la totalité du groupement géné- rateur quasi circulaire indiqué, on pourrait n'en utiliser qu'une fraction pour constituer une chaudière.
Quant à l'enveloppe de la chaudière, elle pourrait être cloisonnée si on le désirait pour y faire passer de l'air qui s'y réchaufferait -en refroidissant l'enveloppe avant d'aller
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par exemple servir d'air pour la combustion du-combustible,
Enfin au lieu de prévoir des groupements élémentaires vaporisateur-surchauffeur-utilisateur, on pourrait par exemple ne prévoir que des groupements élémentaires vaporisateur- surchauffeur, ou vaporisateur-utilisateur, tout en conservant les dispositions de principe sus-indiquées,
La forme tronconique représentée est celle qui parait la plus favorable, mais on pourrait éventuellement en adop- ter toute autre; de même on pourrait-combiner les éléments tubulaires autour du foyer sous toute forme que l'on désire- rait :
triangulaire, quadrangulaire, polygonale circulaire.
REVENDICATIONS
1) Générateur de vapeur ,caractérisé par le groupe- ment autour d'une chambre de combustion centrale alimentée à l'aide de combustible solide, pulvérisé ou liquide, d'une série de groupes d'éléments évaporatoires ou générateurs élémentaires tubulaires constituant chacun un générateur de vapeur complet avec tous les éléments nécessaires à son fonctionnement propre, les parois de la dite chambre de com- bustion étant formées par les tubes métalliques de ces groupes d'éléments évaporatoires et le plafond de la dite chambre de combustion étant formé par les collecteurs de vapeurs supérieurs de ces groupes d'éléments évaporatoires accolés les uns aux autres.
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2) Générateur de vapeur tel que revendiqué en 1) dans lequel les collecteurs des divers groupes d'éléments évapora- toires accolés les uns aux autres sont protégés contre l'ac- tion directe de la haute température du foyer par des tubes vaporisateurs de faible longueur qui les garnissent à leur partie inférieure et qui augmentent en même temps la surface de transmission.
3) Générateur de vapeur tel que revendiqué en 1) ca- ractérisé par ce fait que dans chacun des groupes d'éléments évaporatoires disposés concentriquement ou sous toute autre forme autour de la chambre de combustion centrale,les tubes vaporisateurs sont placés en avant de manière à former la paroi métallique de la dite chambre, et les tubes surchauffeurs et (ou) utilisateurs-réchauffeurs sont placés en arrière de maà nière à entourer les premiers en assurant une circulation ra- tionnelle et une utilisation maxima des gaz de la combustion.
4) Générateur de vapeur tel que revendiqué en 1) caractérisé par le fait que, dans le cas d'emploi de tubes vaporisateurs et utilisateurs-réchauffeurs du type à double circulation, ces tubes sont munis à leur partie inférieure de tubes flexibles branchés sur des collecteurs et permettant de vidanger complètement les faisceaux vaporisateurs et utili-
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sateurs-l'échauffeurs tout en laissant leuffs tubes se dilater librement.
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En résumé l'invention a pour objet un générateur de vapeur caractérisé par le groupement, autour d'une chambre de combustion centrale, d'une série de groupes d'éléments évaporatoires ou générateurs élémentaires tubulaires, constituant chacun un générateur de vapeur complet, et dont les tubes métal- liques constituent les parois de ladite chambre de combustion, tandis que leurs collecteurs de vapeur supérieurs en constituent le plafond, -
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" Steam generator "
The present invention relates to a steam generator characterized essentially by the grouping, around a common combustion chamber capable of being supplied with pulverulent fuels, solid or liquid, of a series of groups of tubular evaporating elements, whose metal tubes form the walls of said combustion chamber.
This eliminates the ordinary refractory brick walls of the combustion chambers which could not withstand the high temperatures of direct radiation from the hearth and were expensive to maintain.
The walls of the combustion chamber being formed by the vaporizing tubes thus exposed to direct radiation from the hearth, the efficiency of the boiler is found to be very high and, moreover, due to the absorption
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intense heat of these vaporizing walls, the temperature in this combustion chamber is maintained below the melting point of the ashes which are thus always easy to extract in the form of dust.
The generator which is the subject of the present invention further comprises, among others, in combination or not: the following characteristics: a) each of the groups of evaporative elements constitutes by itself a complete steam generator, having its own functioning, provided with steam over tubes and (or) feed water heater-heater tubes suitably coupled together;
b) all these groups of evaporative elements are arranged concentrically, or in any shape desired, around the combustion chamber forming a central hearth, in each group the vaporizing tubes preferably being forward so as to form a metal wall of this combustion chamber, and the superheater tubes and (or) user-reheaters behind so as to surround the former while ensuring rational circulation and maximum use of the combustion gases; c) the ceiling of the central combustion chamber is formed by the upper vapor collectors of the groups of evaporating elements placed side by side;
these collectors being able to be protected against the direct action of the high temperature of the hearth by vaporizing tubes of short length which line them at their lower part and which at the same time increase the vaporization surface; d) in the case of the use of vaporizer tubes and user-heaters of the double circulation type or can provide them at their lower part with flexible tubes connected to
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manifolds and allowing the vaporizer and user-heater bundles to be completely drained while allowing their tubes to expand freely.
Each of the groups of evaporating elements can be made up of tubes of any type, in particular and more advantageously of removable double-circulation tubes of the NICLAUSSE type,
With the arrangements adopted, the distribution of the radiant heat given off by the combustion takes place methodically and also over all the surfaces forming the combustion chamber and the latter can therefore all produce the same quantities of steam.
This generator thus being made up of groups of elements. Identical and relatively small evaporative elements, its construction and assembly are easy, and it can easily be set up for very large vapor production.
In the accompanying drawing is shown by way of example an embodiment of a generator according to the invention.
In this drawing: fig. 1 is a plan view of an apparatus with three groups of evaporating elements; fig. 2 is a view in vertical section along 1-1 of fig 1; fig. 3 is a view in vertical section developed along 2-2 of fig 1; fig. 4 is a vertical section on a larger scale of the vaporizer bundle of one of the three groups of evaporating elements; fig. 5 is a vertical section, to the same scale, of a user bundle .. feed water heater of one of the three groups of evaporating elements.
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The generator is composed of three groups of evaporative elements or elementary tubular generators of the vertical type, with removable tubes or not and with any mode of circulation.
In the drawing, it was assumed, but by way of non-limiting example that these were generators with Gables demon tubes from above or from below, of the NICLASSUE type.
Each of the three generators I, II, III essentially comprises a vaporizer bundle A, a water and vapor tank.
B, a superheater bundle C and a user-feedwater heater bundle D. The whole is surrounded by any suitable outer casing E.
Each vaporizer bundle A is made up (fig.4) of one or more collectors a that are horizontal or slightly inclined to the horizontal, and to which the removable vaporizer tubes are fixed b.
The collector (s) housing the box, are divided horizontally into two compartments by a partition c, so that the steam produced in each of the vaporizing tubes b is released into the upper compartment to, from there, go through the tube d and the pipes e in the steam receivers B.
The vaporizer tubes are supplied with water by the inner tubes d 'which all open into the lower compartments of each of the collectors a; these lower compartments are themselves supplied with water by the pipes f which connect them to the lower parts of the water and steam tanks 3.
To facilitate the release of steam from the collectors a, an orifice is made in the partition c in order to allow the water entrained by the steam in the upper compartment .. to immediately descend into the lower compartment and from there into the tubes directors b 'which feed in this compartment.,
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The collectors a comprise, in addition to the vaporizer tubes b, other tubes b "of less length, intended to protect the lower wall of the collectors a and thus to prevent the deformation of this wall.
The set of vaporizer beams is surrounded by a partition F pierced from top to bottom with three openings F '(fig.l) through which the gases coming from the vaporizer beams exit. These gases are divided into two layers which enter each into the interior of the two CC superheaters placed along the partition F, and exit from the other end to then enter through one end of the users D and exit through the other end and from there to go in the flues G communicating all three to a single chimney (not shown).
The users B are each formed (FIG. 5) of double tubes h-h 'similar to the tubes of the vaporizers, opening into a manifold i with double compartment also similar to the manifold of the vaporizers.
Fig. 3 clearly shows the paths of gases, steam and water throughout the apparatus.
By the upper part of the H-shaped combustion chamber, the pulverized fuels, solid, liquid or gaseous, arrive by any suitable means.
At H 'at the lower part of the combustion chamber, the ash is extracted.
We indicated above. that the saturated vapor produced by the vaporizing bundles A goes to the receivers B via the pipes e-e. It leaves these receivers through pipes 2. to flow into a collector pipe k which supplies the six superheaters C through the six pipes 1.
These C superheaters are formed of vertical coils united on a single manifold. They are traversed by the vapor so that the current of the latter is in the opposite direction to the current of the gases passing through the overheaters; the overheating of
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the steam is therefore done methodically.
The superheated steam leaves the superheaters through the six pipes m joined together in a single pipe n which carries the poly-generator steam intake valve o,
The feed water is delivered by the feeder at p into a collecting pipe which supplies the six users D through the six pipes q; once heated, it leaves the users through the pipes r to reach the water and steam receivers B after having passed through the regulatory check valves and, if necessary, through regulators of food.
The water and steam tanks B are of course fitted with all the regulatory devices.
Finally, to allow the bundles, vaporizers A and users D to be completely drained, while leaving the tubes of which they are made up the possibility of expanding freely, their lower ends can be fitted with flexible tubes s¯ connected to two drain manifolds, one t for @ @ the vaporizer bundles the second u for users.
It is therefore sufficient to open the two valves v and w with which these two manifolds are provided to completely drain the polygenerator.
It has been indicated above that the circulation of gases takes place from the vaporizing surfaces, to those of the superheaters and then to those of the users. But one could of course consider all other modes of gas circulation, which one could obtain thanks to. appropriate quibbling.
Instead of using the whole of the indicated quasi-circular generator grouping, only a fraction of it could be used to constitute a boiler.
As for the casing of the boiler, it could be partitioned if desired to pass air which would heat up there - by cooling the casing before going.
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for example to serve as air for fuel combustion,
Finally, instead of providing elementary vaporizer-superheater-user groups, one could for example provide only elementary vaporizer-superheater, or vaporizer-user groups, while retaining the above-mentioned provisions in principle,
The frustoconical shape represented is that which seems the most favorable, but one could possibly adopt any other; in the same way one could combine the tubular elements around the hearth in any shape that one wishes:
triangular, quadrangular, circular polygonal.
CLAIMS
1) Steam generator, characterized by the grouping around a central combustion chamber supplied with solid, pulverized or liquid fuel, of a series of groups of evaporative elements or elementary tubular generators each constituting a steam generator complete with all the elements necessary for its proper functioning, the walls of said combustion chamber being formed by the metal tubes of these groups of evaporating elements and the ceiling of said combustion chamber being formed by the upper vapor collectors of these groups of evaporating elements contiguous to each other.
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2) Steam generator as claimed in 1) in which the collectors of the various groups of evaporator elements contiguous to one another are protected against the direct action of the high temperature of the hearth by low vaporizer tubes. length which fill them at their lower part and which at the same time increase the transmission surface.
3) Steam generator as claimed in 1) charac- terized by this fact that in each of the groups of evaporating elements arranged concentrically or in any other form around the central combustion chamber, the vaporizing tubes are placed forward so in forming the metal wall of said chamber, and the superheater tubes and (or) user-heaters are placed behind them so as to surround the former, ensuring rational circulation and maximum use of the combustion gases.
4) Steam generator as claimed in 1) characterized in that, in the case of the use of vaporizer tubes and user-heaters of the double circulation type, these tubes are provided at their lower part with flexible tubes connected to collectors and allowing to completely drain the vaporizers and
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heaters while allowing the tubes to expand freely.
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In summary, the subject of the invention is a steam generator characterized by the grouping, around a central combustion chamber, of a series of groups of evaporative elements or elementary tubular generators, each constituting a complete steam generator, and the metal tubes of which constitute the walls of the said combustion chamber, while their upper vapor collectors constitute the ceiling, -